电工电子-第一章-基本物理量.学习资料.ppt

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1、电工工电子子-第一章第一章-基本物理量基本物理量.序言序言 :电工电子的学习方法电工电子的学习方法 注重物理概念：注重物理概念：物理概念是学好电工电子学的基础掌握数学工具：掌握数学工具：数学工具是学好电工电子学的保障重视实验技术：重视实验技术：实验过程是理论、实践相结合的最好载体我的联系方式：我的联系方式：wei_2第第 1 1 章章 电路及其分析方法电路及其分析方法3第第 1 1 章电路及其分析方法（章电路及其分析方法（考试考试40%40%）1.2电路模型电路模型1.3电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.6电阻的串联与并联电阻的串

2、联与并联1.5基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.11电路中电位的计算电路中电位的计算1.9电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换1.7支路电流法支路电流法1.8叠加定理叠加定理1.10戴维宁定理戴维宁定理1.12电路的暂态分析电路的暂态分析1.1电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分4第第 1 章电路及其分析方法章电路及其分析方法电电路路的的基基本本概概念念及及其其分分析析方方法法是是电电工工技技术术和和电电子子技技术的基础。术的基础。本本章章首首先先讨讨论论电电路路的的基基本本概概念念和和基基本本定定律律，如如电电路路模模型型、电电压压和和电电流流的的参参考考方方向向、基基尔尔霍霍

3、夫夫定定律律、电电源源的的工工作作状状态态以以及及电电路路中中电电位位的的计计算算等等。这这些些内内容容是是分分析析与与计算电路的基础。计算电路的基础。然然后后介介绍绍几几种种常常用用的的电电路路分分析析方方法法，有有支支路路电电流流法法、叠叠加加定定理理、电电压压源源模模型型与与电电流流源源模模型型的的等等效效变变换换和和戴戴维维宁定理宁定理。最最后后讨讨论论电电路路的的暂暂态态分分析析。介介绍绍用用经经典典法法和和三三要要素素法分析暂态过程法分析暂态过程。5第第1 1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法1.1 电路的基本概念电路的基本概念 1.1.1 电路中的物理量电路中的物理量 1.1

4、.2 电路元件电路元件1.2 电路的基本定律电路的基本定律 1.2.1 欧姆定律欧姆定律 1.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.1.1 电路的物理量1.1.2 电路元件(一一)无源元件无源元件(二二)有源元件有源元件直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源负载负载信号源信号源:提供信息提供信息电路的电路的组成部分组成部分放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒电电源源或或信信号号源源的的电电压压或或电电流流称称为为激激励励，它它推推动动电电路路工工作；由激励所产生的电压和电流称为作；由激励所产生的电压和电流称为响应响应。信号处理：信号处理：放大、调谐、检

5、波等放大、调谐、检波等 电路的作用及组成电路的作用及组成1.1.1 电路的物理量电路的物理量电电池池灯灯泡泡电流电流电压电压电动势电动势EIRU+_负载负载电源电源为为了了便便于于分分析析与与计计算算实实际际电电路路，在在一一定定条条件件下下常常忽忽略略实实际际部部件件的的次次要要因因素素而而突突出出其其主主要要电电磁磁性性质质，把它看成把它看成理想电路元件理想电路元件。电路中物理量的正方向电路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）：假设正方向（参考正

6、方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。物理量的实际正方向物理量的实际正方向物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法电电池池灯灯泡泡IRUabE+_abu_+正负号正负号abUab（高电位在前，（高电位在前，低电位在后）低电位在后）双下标双下标箭箭 头头uab电压电压+-IR电流：从高电位电流：从高电位 指向低电位。指向低电位。关联方向关联方向问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中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？物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR电路分析中

7、的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）(1)在解题前先设定一个正方向，作为在解题前先设定一个正方向，作为参考方向参考方向；解决的方法解决的方法(3)根据计算结果根据计算结果确定实际方向确定实际方向：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。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关物理量间相互关 系的代数表达式系的代数表达式；例例已知：已知：E=2V,R=1问：问：当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?E

8、 IRRURabU解：解：(1)假定假定电路中物理量的正方向如图所示；电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：列电路方程：(3)数值计算数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）E IRRURabU(4)为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。按相同方向假设。(1)方程式方程式R=U/I 仅适用于假设正方向一致的情况。仅适用于假设正方向一致的情况。(2)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设正方向假设正方向”则则 是人们在进行电

9、路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方正方向向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列然后再列方程方程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的.提示提示 IRURab假设假设:与与 的方向一致的方向一致例例假设假设:与与 的方向相反的方向相反 IRURab欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。表达式表达式 =RUIU、I 参考方向相同参考方向相同U=IRU、I 参考方向相反参考方

10、向相反图图 B 中若中若 I=2 A，R=3 ，则，则 U=(2)3 V=6 V电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反图图 A或或图图 BRUI+IRU+图图 CRUI电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反例例19aIRUb功率的概念功率的概念：设电路任意两点间的电压为：设电路任意两点间的电压为 U,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I，则这部分电路则这部分电路消耗消耗的功率为的功率为:功率有无正负？功率有无正负？如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？电电 功功 率率 在在 U、I 正正方向选择一致的前提下，方向选择一致的前提下，IRUab

11、或或IRUab“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）“发出功率发出功率”（电源）（电源）若若 P=UI 0若若 P=UI 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P（吸收）（吸收）=P（发出）（发出）当当 计算的计算的 P 0 时时,则说明则说明 U、I 的实际的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，方向一致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。所以，从所以，从 P 的的 +或或 -可以区分器件的性质，或是可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。当计算的当计算的 P E 时，

12、时，I 0 表明方向与图中假设方向一致表明方向与图中假设方向一致。当当 UabE 时，时，I 0 表明方向与图中假设方向相反。表明方向与图中假设方向相反。E+_baIUabR小结小结理想电流源理想电流源 理想电压源理想电压源普通电流源普通电流源普通电压源普通电压源普通电压源和电路源的等效普通电压源和电路源的等效 欧姆定律欧姆定律 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 ：支路支路 节点节点 回路回路 591.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系，其中包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定系，其中包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两

13、个定律。律。名词注释：名词注释：节点：节点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径支路：支路：ab、ad、.（共（共6条）条）回路：回路：abda、bcdb、.（共（共7 个）个）节点：节点：a、b、.(共共4个）个）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-(一一)基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节由节点流出的电流。或者说，在任

14、一瞬间，一个节点上电流的代数和为点上电流的代数和为 0。I1I2I3I4基尔霍夫电流定律的基尔霍夫电流定律的依据依据：电流的连续性。：电流的连续性。I=0即：即：例例或或：电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例例I1+I2=I3例例I=0基尔霍夫基尔霍夫电流定律的扩展电流定律的扩展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R(二二)基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。例如：例如：回路回

15、路 a-d-c-a电位升电位升电位降电位降即：即：或：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-电位升电位升电位降电位降E+_RabUabI基尔霍夫基尔霍夫电压定律也适合开口电路。电压定律也适合开口电路。例例关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用问题的提出：在用基尔霍夫基尔霍夫电流定律或电压定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？律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3bE1分析以下电路中应列几个电流方程？几个分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？电压方程？基尔霍夫基尔

16、霍夫电流方程电流方程：节点节点a：节点节点b：独立方程只有独立方程只有 1 个个基尔霍夫基尔霍夫电压方程电压方程：#1#2#3独立方程只有独立方程只有 2 个个aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 结结独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N-1)个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有(B-N+1)个个则：则：（一般为（一般为网孔网孔个数）个数）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个讨论题讨论题求：求：I1、I2、I3 能否很快说出

17、结果能否很快说出结果？1+-3V4V1 1+-5VI1I2I3I1 =4AI2 =-2AI3 =1AI4 =-3A求 I5=?问题问题2 图2有多少回路?独立回路有多少？问题问题1 图1 中图图1图图2 电阻电阻的串联与并联的串联与并联 电电路路中中两两个个或或更更多多个个电电阻阻一一个个接接一一个个地地顺顺序序相相连连，并并且且在在这这些些电电阻阻中中通通过过同同一一电电流流，则则这这样样的的连连接接方方法法称称为电阻的串联。为电阻的串联。分压公式分压公式等效电阻等效电阻R=R1+R2RUI+R1R2UIU2U1+U2=UR1+R2R2 电阻的串联电阻的串联 电阻的并联电阻的并联分流公式分流

18、公式I1=IR1+R2R2电电路路中中两两个个或或更更多多个个电电阻阻连连接接在在两两个个公公共共的的结结点点之之间间，则则这这样样的的连连接接法法称称为为电电阻阻的的并并联联。在在各各个个并并联联支支路路(电电阻阻)上受到同一电压。上受到同一电压。I2=IR1+R2R1IR2R1I1I2U+UR+I+R=R1R2R1R2等效电阻等效电阻 例例 1 图图示示为为变变阻阻器器调调节节负负载载电电阻阻 RL 两两端端电电压压的的分分压压电电路路。RL=50 ，U=220 V。中中间间环环节节是是变变阻阻器器，其其规规格格是是 100 、3 A。今今把把它它平平分分为为四四段段，在在图图上上用用 a

19、,b,c,d,e 点点标标出出。求求滑滑动动点点分分别别在在 a,c,d,e 时时，负负载载和和变变阻阻器器各各段段所所通通过过的的电电流流及及负负载载电电压压，并并就就流流过过变变阻阻器器的的电电流流与与其其额定电流比较说明使用时的安全问题。额定电流比较说明使用时的安全问题。解解 UL=0IL=0(1)在在 a 点：点：RLULILU+abcde+RLULILU+abcde+解解(2)在在 c 点：点：等效电阻等效电阻 R 为为 Rca 与与 RL 并联，并联，再与再与 Rec 串联，即串联，即UL=RLIL=50 1.47 V=73.5 V注注意意，这这时时滑滑动动触触点点虽虽在在变变阻阻器器的的中中点点，但但是是输输出出电电压不等于电源电压的一半，而是压不等于电源电压的一半，而是 73.5 V。RLULILU+abcde+解解 (3)在在 d 点：点：注意：因注意：因 Ied=4A 3A，ed 段有被烧毁的可能。段有被烧毁的可能。RLULILU+abcde+解解 (4)在在 e 点：点：此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢