电工技术电子技术课件-1-PPT

1、海南风光第1章 电路的基本概念、定律和分析方法(电路元件 电压源 电流源 基尔霍夫定律 支路电流法)第1讲7/25/20221课件欢迎学习电工技术1. 掌握电路的基本原理及分析方法, 为学习电子技术打下基础。2. 学习交流电路的基本原理，掌握正确及 安全用电方法，培养工作技能。 3. 学习电动机的基本原理和控制技术。4. 通过实验, 学习各种实验室常规电子仪器 的使用方法, 锻炼电工方面的动手能力。7/25/20222课件电路的基本概念、定律和分析方法 第一章 电路的基本概念与定律 1.1.1 电路中的物理量 1.1.2 电路元件1.1. 基尔霍夫定律 1.1 1.2 电路的分析方法 1.2.

2、1 支路电流法 7/25/20223课件本课作业1-1(C)1-2(a)(b)1-61-8(a)1-10 用电源模型的等效互换原理1-12 用支路电流法英1题7/25/20224课件1.1.1 电路中的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_电源负载7/25/20225课件电路中物理量的正方向物理量的正方向：实际正方向假设正方向实际正方向： 物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。7/25/20226课件物理量的实际正方向7/25/20227课件物理量正方向的表示方法电池灯泡Uab_+正负号abUab（高电位在前， 低电位在后） 双下标箭 头Ua

3、bab电压+-IR电流：从高电位 指向低电位。IRUabE+_abU+_7/25/20228课件物理量正方向的表示方法IRUab+_abU+_电压的正方向箭头和正负号是等价的,只用其中之一.IRUababU7/25/20229课件电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？电流方向AB？电流方向BA？U1ABRU2IR7/25/202210课件(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2) 根据电

4、路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；7/25/202211课件规定正方向的情况下欧姆定律的写法I与U的方向一致U = IRaIRUbI与U的方向相反U = IRaIRUb7/25/202212课件规定正方向的情况下电功率的写法功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入此 部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:IUP=如果U I方向不一致写法如何？电压电流正方向一致aIRUb7/25/202213课件规定正方向的情况下电功率的写法aIRUb电压电流正方向相反P = UI功率有正负？7/25/202214课件吸收功率或消耗功率（起负载作用）若 P 0输出功率（起电

5、源作用）若 P 0电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）功率有正负7/25/202215课件电源的功率IUab+-P = UIP = UIIUab+-电压电流正方向不一致电压电流正方向一致7/25/202216课件含源网络的功率IU+-含源网络P = UI电压电流正方向一致P = UI电压电流正方向不一致IU+-含源网络7/25/202217课件 当 计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。 所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。结 论在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。

6、 当计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。7/25/202218课件伏 - 安 特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一) 无源元件1. 电阻 R（常用单位：、k、M ）1.1.2 电路元件7/25/202219课件2.电感 L：ui（单位：H, mH, H）单位电流产生的磁链线圈匝数磁通7/25/202220课件电感中电流、电压的关系当 (直流) 时,所以,在直流电路中电感相当于短路.uei+7/25/202221课件3.电容 C单位电压下存储的电荷（单位：F, F, pF）+ +- - - -+q-qui电容符号有极性无极性+_7/25/202

7、222课件电容上电流、电压的关系当 (直流) 时,所以,在直流电路中电容相当于断路（开路）uiC7/25/202223课件无源元件小结 理想元件的特性 （u 与 i 的关系）LCR7/25/202224课件UR1R2LCR1UR2U为直流电压时,以上电路等效为注意 L、C 在不同电路中的作用7/25/202225课件1.电压源(二) 有源元件主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。理想电压源 （恒压源）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特点：(1）无论负载电阻如何变化，输出电 压不变 （2）电源中的电流由外电路决定，输出功率 可以无穷大7/25/202226课件恒压源中的电流由外电路

8、决定设: U=10VIU+_abUab2R1当R1 、R2 同时接入时： I=10AR22例 当R1接入时 ： I=5A则：7/25/202227课件RS越大斜率越大电压源模型伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS当RS = 0 时，电压源模型就变成恒压源模型由理想电压源串联一个电阻组成RS称为电源的内阻或输出电阻7/25/202228课件理想电流源 （恒流源)特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电 流源电流 IS； abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。2. 电流源7/25/202229课件恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设: IS=1 A R

9、=10 时， U =10 V R=1 时， U =1 V则:例7/25/202230课件ISRSabUabIIsUabI外特性 电流源模型RSRS越大特性越陡I = IS Uab / RS由理想电流源并联一个电阻组成当 内阻RS = 时，电流源模型就变成恒流源模型7/25/202231课件恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不 变 量变 化 量U+_abIUabUab = U （常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对 Uab 无影响。IabUabIsI = Is （常数）I 的大小、方向均为恒定，外电路负载对 I 无影响。输出电流 I 可变 - I 的大小、方向均由外电路决定端电压Uab

10、 可变 -Uab 的大小、方向均由外电路决定7/25/202232课件3.两种电源模型的等效互换 等效互换的条件：当接有同样的负载时， 对外的电压电流相等。I = I Uab = Uab即：IRS+-UbaUabISabUabI RS7/25/202233课件等效互换公式IRS+-UbaUab()RIRIRIIUSSsSsab-=-=I = I Uab = Uab若Uab = U IRS 则U IRS = RIRISSs-U = ISRSRS = RS UabISabIRS7/25/202234课件例：电压源与电流源的等效互换举例I2+-10VbaUab5AabI10V / 2 = 5A25A

11、 2 = 10VU = ISRSRS = RS IS = U / RS7/25/202235课件等效变换的注意事项“等效”是指“对外”等效（等效互换前后对外伏-安特性一致），对内不等效。(1)IsaRSbUabI RLaUS+-bIUabRSRLIS = US / RSRS = RS 7/25/202236课件注意转换前后 US 与 Is 的方向(2)aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRSbIaIsRSbI7/25/202237课件(3)恒压源和恒流源不能等效互换abIUabIsaUS+-bI7/25/202238课件(4) 进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效

12、变换。RS和 RS不一定是电源内阻。7/25/202239课件111RUI=333RUI=R1R3IsR2R5R4I3I1I应用举例-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U37/25/202240课件(接上页)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I7/25/202241课件454RRRUUIdd+-=+RdUd+R4U4R5I-(接上页)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3()()4432132131/RIERRRRRRRIIUSdd=+=7/25/202242课件-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3代入数值计算已知：U1=12V， U3=

13、16V， R1=2， R2=4， R3=4， R4=4， R5=5， IS=3A解得：I= 0.2A (负号表示实际方向与假设方向相反)7/25/202243课件-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3I4UR4+计算 功率I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8AUR4 = I4 R4 =2.84=11.2VP = I UR4 =(-0.2) 11.2= - 2.24W负号表示输出功率R4=4 IS=3AI= 0.2A恒流源 IS 的功率如何计算 ?PIS= - 33.6W7/25/202244课件10V+-2A2I讨论题哪个答案对?7/25/202245课件1.1.3 基尔霍夫定

14、律 （克希荷夫定律，克氏定律） 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流定律和克氏电压定律两个定律。名词注释：节点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径7/25/202246课件支路：共3条回路：共3个节点：a、 b (共2个）例#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU17/25/202247课件I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共 ？条回路：共 ？个节点：共 ？个6条4个独立回路：？个3个有几个网眼就有几个独立回路7/25/202248课件(一) 克氏电流定律 对任何节点，在

15、任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。 I1I2I3I4克氏电流定律的依据：电流的连续性 I =0即：例或：流入为正流出为负7/25/202249课件电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I=0克氏电流定律的扩展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义节点7/25/202250课件(二) 克氏电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降等于电位升。或，电压的代数和为 0。例如： 回路#1 13311URIRI=+电位降电位升即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1对

16、回路#2： #223322URIRI=+电位升电位降对回路#3： 12211URIRI=+U2电位降电位升#3第3个方程不独立电位降为正电位升为负7/25/202251课件关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？7/25/202252课件克氏电流方程：节点a：节点b：独立方程只有 1 个克氏电压方程：#1#2#32211213322233111RIRIUURIRIURIRIU-=-+=+=独立方程只有 2 个aI1I2U2+-R1R

17、3R2+_I3#1#2#3bU17/25/202253课件设：电路中有N个节点，B个支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小 结独立的节点电流方程有 (N -1) 个独立的回路电压方程有 (B -N+1)个则：（一般为网孔个数）独立电流方程：个独立电压方程：个7/25/202254课件未知数：各支路电流解题思路：根据克氏定律，列节点电流 和回路电压方程，然后联立求解。支路电流法2.1.12.1 电路的分析方法7/25/202255课件解题步骤：1. 对每一支路假设一未 知电流（I1-I6）4. 解联立方程组对每个节点有2. 列电流方程对每个独立回路有0U=S3. 列电压方程节点数

18、N=4支路数 B=6U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例17/25/202256课件节点a：列电流方程节点c：节点b：节点d：bacd（取其中三个方程）节点数 N=4支路数 B=6U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_7/25/202257课件列电压方程电压、电流方程联立求得：bacd33435544 :RIUURIRIadca+=+1144664 :RIRIRIUabda+=+U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_结果可能有正负7/25/202258课件是否能少列一个方程?N=4 B=6R6aI3sI3dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux例2电流方程支路电流未知数共5个，I3为已知：支路中含有恒流源的情况7/25/202259课件电压方程：1552211 :URIRIRIabda=+N=4 B=6dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1UxaI3s此方程不要7/25/202260课件支路电流法小结解题步骤结论与引申12对每一支路假设一未