第一章 电路和电路元件1精选PPT.ppt

第一章 电路和电路元件1第1页，本讲稿共51页1、工科非电类的专业基础必修课工科非电类的专业基础必修课 课程的性质、任务及地位课程的性质、任务及地位2、能够进行电路的分析和计算；掌握常用的电工能够进行电路的分析和计算；掌握常用的电工仪器的原理和应用方法；能够识别一些电子设备仪器的原理和应用方法；能够识别一些电子设备的电气原理图；的电气原理图；掌握基本的数字电路基础知识和掌握基本的数字电路基础知识和技能。技能。第2页，本讲稿共51页 第一章第一章 电路和电路元件电路和电路元件4学时学时 第二章第二章 电路的分析与计算电路的分析与计算 4学时学时 第三章第三章 交流电路交流电路 6学时学时 第四章第四章 磁路与变压器磁路与变压器 4学时学时 第五章第五章 异步电动机异步电动机 2学时学时 第六章第六章 二极管和整流电路二极管和整流电路 4学时学时 第七章第七章 半导体三极管与交流放大电路半导体三极管与交流放大电路 6学时学时 第八章第八章 直流放大电路直流放大电路 2学时学时课程教学内容及知识模块顺序课程教学内容及知识模块顺序第3页，本讲稿共51页1、秦曾煌电工学，、秦曾煌电工学，高等教育出版社，高等教育出版社，2006；2、顾绳谷电机及拖动基础，、顾绳谷电机及拖动基础，机械工业出版社，机械工业出版社，2003；3、邱关源电路，、邱关源电路，高等教育出版社，高等教育出版社，2007；4、康华光电子技术基础，、康华光电子技术基础，高等教育出版社，高等教育出版社，2008；5、叶挺秀电工电子学基础，、叶挺秀电工电子学基础，高等教育工业出版社，高等教育工业出版社，2009。参考书：参考书：第4页，本讲稿共51页考核方式考核方式l（1）平时作业）平时作业30%l（2）期终考试）期终考试70%第5页，本讲稿共51页联系方式联系方式EMAIL：wangjuan_电电 话话：13641532541办办 公公 室室：实训楼：实训楼C501学习委员将课后作业交至学习委员将课后作业交至实训楼实训楼C504第6页，本讲稿共51页第一章第一章电路和电路元件电路和电路元件1.1电荷和电流电荷和电流1.2电路电路1.3电动势、电位、电压、电功率电动势、电位、电压、电功率1.4电压源和电流源电压源和电流源1.5电阻、欧姆定律电阻、欧姆定律1.6电感电感1.7电容电容1.8基尔霍夫定律基尔霍夫定律第7页，本讲稿共51页1.1电荷和电流电荷和电流一、电一、电荷荷表示字母：表示字母：Q，单位：单位：库伦库伦（简写（简写C）一个电子的电荷量：一个电子的电荷量：C电子是带电子是带负电负电的粒子，质子是带的粒子，质子是带正电正电的粒子的粒子正常条件下，物体中带正电和带负电的粒子数正常条件下，物体中带正电和带负电的粒子数量上是相等的。量上是相等的。第8页，本讲稿共51页力效应力效应电荷的重要效应电荷的重要效应l同号电荷相同号电荷相排斥排斥，异号电荷相，异号电荷相吸引吸引。l这种作用力的大小，与电量的乘积成正比，这种作用力的大小，与电量的乘积成正比，与他们之间的距离的平方成反比。与他们之间的距离的平方成反比。l场，电场，静电场场，电场，静电场第9页，本讲稿共51页二二电流电流A.电流和电流的参考方向电流和电流的参考方向电电流流：电路中带电粒子有规则的移动：电路中带电粒子有规则的移动金属导体：自由电子金属导体：自由电子半半导导体：自由电子和空穴体：自由电子和空穴电电解解液：正、负离子液：正、负离子常见带电常见带电粒子粒子第10页，本讲稿共51页严格定义严格定义：电荷在导体中的定向移动形成电流：电荷在导体中的定向移动形成电流电流强度电流强度，简称，简称电流电流i(t)，单位时间内通过电路，单位时间内通过电路某一截面电荷量的大小，某一截面电荷量的大小，大小表示大小表示为：为：单位单位：A（安培）（安培）1 1安安=1 =1 库库/秒秒或或第11页，本讲稿共51页电流方向电流方向正电荷正电荷运动的方向运动的方向电流电流参考方向参考方向任选一方向为电流正方向任选一方向为电流正方向正值正值负值负值如如：IIaabb第12页，本讲稿共51页直流电流直流电流（DC）大小、方向都不随时间变化，大小、方向都不随时间变化，用大写字母用大写字母I 表示；表示；交流电流交流电流（AC）大小、方向都随时间变化，大小、方向都随时间变化，用小写字母用小写字母i表示。表示。第13页，本讲稿共51页参考方向：人为假设参考方向：人为假设，可任意设定，但，可任意设定，但一经设定，便不再改变。一经设定，便不再改变。a b在参考方向下，若在参考方向下，若计算值为正计算值为正，表明电流真实，表明电流真实方向与参考方向方向与参考方向一致一致；若；若计算值为负计算值为负，表明电，表明电流真实方向与参考流真实方向与参考方向相反方向相反。参考方向的两种表示方法：参考方向的两种表示方法：2 用双下标表示用双下标表示1 在图上标箭头；在图上标箭头；i第14页，本讲稿共51页电流有两个具有重大实际意义的效应电流有两个具有重大实际意义的效应1、电流的、电流的热效应热效应，即电流通过导体时会产生热。，即电流通过导体时会产生热。2、电流的、电流的力效应力效应。电流周围存在磁场，它会对其。电流周围存在磁场，它会对其它的载流元件或磁性器件产生力的作用。它的载流元件或磁性器件产生力的作用。第15页，本讲稿共51页一一电路的组成电路的组成电电路路：将若干电工、电子器件或设备按一定的：将若干电工、电子器件或设备按一定的方式相互连接所组成的整体方式相互连接所组成的整体三类基本元件三类基本元件：电源、负载、联接导线与控制设备：电源、负载、联接导线与控制设备1.2电电路路第16页，本讲稿共51页实际元件，可以有一个或者几个理想元件组合。实际元件，可以有一个或者几个理想元件组合。电路模型电路模型：由：由理想元件理想元件组成的电路组成的电路R 代表小灯泡代表小灯泡US 和和 RS S 代表电池代表电池S 代表开关代表开关开关开关R+RSUSS+UI手电筒的电路模型手电筒的电路模型第17页，本讲稿共51页二二电路的作用电路的作用电路作用电路作用：1、实现电能的传输和转换、实现电能的传输和转换2、进行信号的传递和处理、进行信号的传递和处理第18页，本讲稿共51页A、实现电能的传输和转换、实现电能的传输和转换发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器电灯电炉电灯电炉热能热能水能水能核能核能风能等风能等传输分配电能传输分配电能光能光能热能热能机械能机械能电压较高，电流功率较大电压较高，电流功率较大“强强电电”电路电路第19页，本讲稿共51页B、进行信号的传递和处理、进行信号的传递和处理电压较低，电流功率较小电压较低，电流功率较小“弱弱电电”电路电路放大器放大器天线天线扬声器扬声器接收信号接收信号(信号源信号源)信号处理信号处理(中间环节中间环节)接受转换接受转换信号的设备信号的设备(负载负载)第20页，本讲稿共51页三三电路的分类电路的分类l根据电流性质：直流电路、交流电路根据电流性质：直流电路、交流电路l根据结构：有分支电路和无分支电路根据结构：有分支电路和无分支电路简单电路和复杂电路简单电路和复杂电路l根据电路的范围：根据电路的范围：电源以外的电流通路称为外电路电源以外的电流通路称为外电路电源内部的电流通路称为内电路电源内部的电流通路称为内电路第21页，本讲稿共51页四四电路的工作状态电路的工作状态1、任载状态、任载状态额定工作状态（额定值）、轻载状态、过载状态额定工作状态（额定值）、轻载状态、过载状态2、开路、开路3、短路、短路第22页，本讲稿共51页1.3电动势、电位、电压、电功率电动势、电位、电压、电功率一一电动势电动势 在电源内部，电源力F0把单位正电荷冲电源负极b沿某一路径l推移到正极a所做的功，称为电动势Eba。电动势正方向：从电源负极指向正极。电动势正方向：从电源负极指向正极。第23页，本讲稿共51页二二电电位位定义：电场中某一点的单位正电荷所具有的电力能力在电路分析特别是在电子电路中，常选取电路的某一点作为参考点，并将参考点电位规定为零，用符号“”来表示，则其他点与参考点之间的电压就称为该点的电位。电位单位：伏特重要特性：相对性、单值性第24页，本讲稿共51页在电路中选取一点在电路中选取一点O作作为电位参考点，参考点为电位参考点，参考点的电位的电位VO为零。某点为零。某点P的的电位电位VP即为即为P点与点与O点之点之间的电压间的电压UPO两点之间的电压等于两点之间的电位差，两点之间的电压等于两点之间的电位差，两点之间的电压与电位参考点的选取无关。两点之间的电压与电位参考点的选取无关。三三电位差（电压）电位差（电压）第25页，本讲稿共51页电电 压压：即两点间的电位差。：即两点间的电位差。abab间的电压，间的电压，数值上为单位正电荷从数值上为单位正电荷从a a到到b b移动时移动时 所获得或失去的能量。所获得或失去的能量。大小大小：单位：单位：V（伏特）伏特）1 1伏伏=1=1焦焦/库库方向方向：电压降落电压降落的方向为电压方向；的方向为电压方向；高电位端标高电位端标“+”，低电位端标，低电位端标“-”。第26页，本讲稿共51页+-+-a ba b参考方向参考方向：也称：也称参考极性参考极性。两种表示方法：两种表示方法：在图上标正负号，在图上标正负号，用双下标表示用双下标表示在电子电路课程中也可用在电子电路课程中也可用箭头箭头表示表示直流电压直流电压大小、方向都不随时间变化，大小、方向都不随时间变化，用大写字母用大写字母 U 表示；表示；交流电压交流电压大小、方向都随时间变化，大小、方向都随时间变化，用小写字母用小写字母 u 表示。表示。第27页，本讲稿共51页电压方向电压方向由高电位端指向低电位端由高电位端指向低电位端电压表示方法：电压表示方法：U+-UabUabUab =-Uba关联关联正方向：正方向：UIUI非关联正方向：非关联正方向：电动势方向电动势方向由低电位端指向高电位端由低电位端指向高电位端第28页，本讲稿共51页关联关联参考方向是重点、难点参考方向是重点、难点a i b +u -关联关联：电压与电流的参考方向选为：电压与电流的参考方向选为一致一致。为了方便，电压与电流参考方向关联时，只须为了方便，电压与电流参考方向关联时，只须标上其中之一即可。标上其中之一即可。即即 电流的参考方向为从电压参考极性的正极端电流的参考方向为从电压参考极性的正极端“+”流向流向“”极端。极端。第29页，本讲稿共51页 在假设参考方向（极性）下，若计算值为正，在假设参考方向（极性）下，若计算值为正，表明电压表明电压真实方向真实方向与参考方向一致；与参考方向一致；若计算值为负，表明电压真实方向与参考方若计算值为负，表明电压真实方向与参考方向相反。向相反。注意：注意：计算前，一定要标明电压极性；计算前，一定要标明电压极性；参考方向可任意选定，参考方向可任意选定，但一旦选定，便不再改变。但一旦选定，便不再改变。若没有确定参考方向，计算结果是没有意义的。若没有确定参考方向，计算结果是没有意义的。第30页，本讲稿共51页四四电能和电功率电能和电功率电电功功率率:单位时间内吸收（或产生）的电能量单位时间内吸收（或产生）的电能量在国际单位制（在国际单位制（SI）中：）中：能量的单位是能量的单位是焦耳焦耳（J）时间的单位是时间的单位是秒秒（S）功率的单位是功率的单位是瓦特瓦特（W）第31页，本讲稿共51页功功 率率：能量随时间的变化率：能量随时间的变化率大大 小小：P=UI （直流时）（直流时）单单 位位：W（瓦特），（瓦特），1W=1 J/S=1VA 第32页，本讲稿共51页左图中电路电压与电流为关联参考左图中电路电压与电流为关联参考方向，电阻元件吸收的电功率为方向，电阻元件吸收的电功率为如果是直流电压和电流，则用大如果是直流电压和电流，则用大写写+ui一个元件或者一段电路可能吸收电功率，也一个元件或者一段电路可能吸收电功率，也可能发出电功率。可能发出电功率。第33页，本讲稿共51页注意：注意：u 与与 i 关联时关联时 ，u与与 i 不关联时不关联时 ，无论用上面的哪一个公式，其计算结果无论用上面的哪一个公式，其计算结果若若 ，表示该元件，表示该元件吸收吸收功率；功率；若若 ，表示该元件，表示该元件产生产生功率。功率。第34页，本讲稿共51页例例 已知已知i1=i2=2A,i3=3A,i4=-1Au1=3V,u2=-5Vu3=-u4=-8V求：各段电路的功率，是吸收还求：各段电路的功率，是吸收还是产生功率？是产生功率？ABCD+u1 -u3 +-i2u2+i3+u4 _ i4i1第35页，本讲稿共51页解：解：A段，段，u1 ,i1关联，关联，吸收功率吸收功率=6W0,B段，段，u2,i2 不关联，不关联，=10 W0,吸收功率吸收功率ABCD+u1 -u3 +-i2u2+i3+u4 _ i4 i1第36页，本讲稿共51页C段，段，u3,i3 关联，关联，BCD-u3 +i3+u4 -i4 产生功率产生功率D段，段，u4,i4不关联，不关联，0,吸收功率吸收功率验证：验证：=0 称为功率守恒称为功率守恒第37页，本讲稿共51页能能 量量：从到：从到 t 时间内电路吸收的时间内电路吸收的总能量。总能量。单位：单位：J（焦耳）（焦耳）常用单位：千瓦时（常用单位：千瓦时（kW.h）俗称俗称1度电度电第38页，本讲稿共51页1.4电压源与电流源电压源与电流源电电 压压 源：源：与流过电压与流过电压源的电流无关，由电源源的电流无关，由电源本身确定，电流任意，本身确定，电流任意，由外电路确定。由外电路确定。电电 流流 源源：与电源两与电源两端电压无关，由电源端电压无关，由电源本身确定，电压任意，本身确定，电压任意，由外电路确定。由外电路确定。第39页，本讲稿共51页一一 理想电流源和电压源理想电流源和电压源UUsOI理想电压源理想电压源 电压源的电压可以为零，电压源的电压可以为零，电压为零的电压电压为零的电压源相当于短路线源相当于短路线，而不是相当于断路。而不是相当于断路。第40页，本讲稿共51页 电流源的电流可以为零，电流源的电流可以为零，电流为零的电流电流为零的电流源相当于断路源相当于断路，而不是相当于短路。，而不是相当于短路。理想电流源理想电流源 UIsOI第41页，本讲稿共51页二二 实际电源的两种模型实际电源的两种模型实际电压源模型实际电压源模型I +U -ab外外电电路路U U0C0CI IU UO OISCU0C 称为开路电压称为开路电压ISC称为短路电流。称为短路电流。第42页，本讲稿共51页实际电流源模型实际电流源模型i+U-外外电电路路U U0C0C I IU UO OI ISCSC开路电压和短路电流分别为开路电压和短路电流分别为第43页，本讲稿共51页三三 两种电源模型的等效转换两种电源模型的等效转换等效转等效转换条件换条件转换过程中，保持转换过程中，保持 不变不变第44页，本讲稿共51页I +U-I +U-理想电压源理想电压源，两种电源模型不能等，两种电源模型不能等效转换效转换第45页，本讲稿共51页例例：将电源模型等效转换为另一形式将电源模型等效转换为另一形式abba电压源模型转换为电流源模型电压源模型转换为电流源模型第46页，本讲稿共51页电流源转换为电压源模型电流源转换为电压源模型baab第47页，本讲稿共51页例例 图图(a)，求其上电流，求其上电流:（1）R=1 （2）R=10 （3）R=100 解：图解：图(a)，I +us=R10V-电压源中电流由外电路确定电压源中电流由外电路确定。第48页，本讲稿共51页 Is=+1A U R -电流源上电压由外电路确定电流源上电压由外电路确定。例例图图(b)，求其上电压，求其上电压:（1）R=1 （2）R=10 （3）R=100 第49页，本讲稿共51页四四受控源受控源电压或电流受其它部分的电压或电流控制电压或电流受其它部分的电压或电流控制第50页，本讲稿共51页作业：作业：P451.1，1.3，1.7.a.c，1.8.b，1.9.c学习委员将课后作业交至学习委员将课后作业交至实训楼实训楼C504第51页，本讲稿共51页