J《电工电子技术基础》电子教案电工电子技术电路基础探素.ppt

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1、第第第第1 1章章章章 电路分析基础电路分析基础电路分析基础电路分析基础第第第第2 2章章章章 正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路第第第第3 3章章章章 三相交流电路三相交流电路三相交流电路三相交流电路第第第第4 4章章章章 磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器第第第第5 5章章章章 异步电动机及其控制异步电动机及其控制异步电动机及其控制异步电动机及其控制 理解电流、电压参考方向理解电流、电压参考方向的问题；掌握基尔霍夫定律及的问题；掌握基尔霍夫定律及其应用；了解电气设备额定值其应用；了解电气设备额定值的定义；熟悉电路在不同工作的定义；熟悉电路在不同工作状态下的特点；

2、深刻理解电路状态下的特点；深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电中电位的概念并能熟练计算电路中各点的电位。路中各点的电位。第第1 1章章 电路分析基础电路分析基础1.1 1.1 电路分析基础知识电路分析基础知识电路分析基础知识电路分析基础知识n n1.1.导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体原子核原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电绕原子核高速旋转的电子带负电自然界物质的电结构：自然界物质的电结构：电子正电荷正电荷负电荷负电荷=原子结构中原子结构中：原子核导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受到原子核的束缚力很小，极易挣脱原子核的束

3、缚游离到空间成为自由电子，自由电子在外电场作用下定向移动形成电流。原子核半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子核绝缘体外层电子数常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电子，因此不导电。绝缘体是否在绝缘体是否在任何条件下都任何条件下都不导电？不导电？当外界电场的作当外界电场的作用超过原子核对用超过原子核对外层电子的束缚外层电子的束缚力时，绝缘体的力时，绝缘体的外层电子也同样外层电子也同样会挣脱原子核的会挣脱原子核的束缚成为自由电束缚成为自由电子，这时我们称子，这时我们称为绝缘被为绝缘被

4、击穿。击穿。半导体有半导体有什么特殊什么特殊性？性？半导体的导电性虽然 介于导体和绝缘体之间，但半导体在外界条件变化时，其导电能力会大大增强；若掺入某些杂质后，其导电能力甚至会增加成千上万倍，半导体的这种特殊性，使它在电子技术中得到了广泛地应用。检检 验验 学学 习习 结结 果果2.2.电路的组成和功能电路的组成和功能（1 1 1 1）电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成电路一般由电源、负载和中间环节组成。电路一般由电源、负载和中间环节组成。电路一般由电源、负载和中间环节组成。电路一般由电源、负载和中间环节组成。电源：电源：电源：电源：如发电机、电池等，电源可将其它形式的能量如发电机、电池

5、等，电源可将其它形式的能量转换成电能，是向电路提供能量的装置。转换成电能，是向电路提供能量的装置。负载：负载：负载：负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收 电能的装置，可将电能转换成其它形式的能量。电能的装置，可将电能转换成其它形式的能量。中间环节：中间环节：中间环节：中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控制电将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。路通断的开关设备和保护电路的设备等。电路可以实现电能的电路可以实现电能的传输、分配和转换。传输、分配和转换。（2）电路的主要功能：）电路的主要功能：电力系统

6、中：电力系统中：电子技术中：电子技术中：电路可以实现电信号电路可以实现电信号的传递、存储和处理。的传递、存储和处理。3.3.电路模型和电路元件电路模型和电路元件 电源电源负负载载负负载载电电源源开关开关实体电路实体电路ISUS+_R0中间环节中间环节电路模型电路模型与实体电路相对应的与实体电路相对应的与实体电路相对应的与实体电路相对应的电路图电路图电路图电路图称为实体电路的称为实体电路的称为实体电路的称为实体电路的电路模型电路模型电路模型电路模型。RL+U导线导线电路模型中的所有元件均为理想电路元件。电路模型中的所有元件均为理想电路元件。电路模型中的所有元件均为理想电路元件。电路模型中的所有元

7、件均为理想电路元件。实际电路元件的电特性是多元的、复杂的。实际电路元件的电特性是多元的、复杂的。iR R L消耗电消耗电能的能的电电特性可用电阻特性可用电阻元件表征元件表征产生产生磁场的电磁场的电特性可用电感特性可用电感元件表征元件表征由于白炽灯中耗能由于白炽灯中耗能的因素远大于产生的因素远大于产生磁场的因素，因此磁场的因素，因此L L 可以忽略可以忽略白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为：理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。理想电路元件又分有理想电路元件又分有有源

8、有源和和无源无源两大类两大类RC+USIS电阻元件电阻元件电容元件电容元件理想电压源理想电压源理想电流源理想电流源L无源无源无源无源二端元件二端元件二端元件二端元件有源有源有源有源二端元件二端元件二端元件二端元件电感元件电感元件4.4.电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向大写大写大写大写 I I 表示直流电流，小写表示直流电流，小写表示直流电流，小写表示直流电流，小写 i i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号表示电流的一般符号表示电流的一般符号（1 1）电流电流电流电流 电流强度等于单位时间内通过导体横截面电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。的电荷量。电流的单位及换算电流

9、的单位及换算电流的单位及换算电流的单位及换算：1A=103mA=106A=109nA 电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流电流的大小用电流强度表示，简称电流。或或或或（2 2）电压电压电压电压 电路中电路中a、b两点间的电压定义为单位正电两点间的电压定义为单位正电 荷由荷由a点移至点移至b点电场力所做的功。点电场力所做的功。电压是电路中产生电流的根本原因。电压是电路中产生电流的根本原因。电压等于电路中两点电位之差。电压等于电路中两点电位之差。或或或或大写大写大写大写 U U 表示直流电压，小写表示直流电压，小写表示直流电压，小写表示直流电压，小写

10、u u 表示电压的一般符号表示电压的一般符号表示电压的一般符号表示电压的一般符号电压的单位及换算电压的单位及换算电压的单位及换算电压的单位及换算：1V=101V=103 3mV=10mV=10-3-3KVKV（3 3）电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向 解题前在电路图上标示的电压、电流方解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为参考方向。向称为参考方向。为什么要在为什么要在为什么要在为什么要在电路图中标电路图中标电路图中标电路图中标示参考方向示参考方向示参考方向示参考方向？参考方向是为了给参考方向是为了给参考方向是为了给参考方向是为了给方程式中各量前

11、面方程式中各量前面方程式中各量前面方程式中各量前面的正、负号以依据的正、负号以依据的正、负号以依据的正、负号以依据aIRUb关联参考方关联参考方关联参考方关联参考方向下：向下：向下：向下：U=IRU=IRaIRUb非关联参考非关联参考非关联参考非关联参考方向下：方向下：方向下：方向下：U=U=IRIR图中若图中若图中若图中若 I I=3 A=3 A，则表明电流的则表明电流的则表明电流的则表明电流的实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反之，若之，若之，若之，若 I I=3 A=3 A，则表明电流的则表明电流的则表明电流的则表明电流

12、的实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反 。I+US电压、电流的参考方向：电压、电流的参考方向：当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之则为负值。则为负值。则为负值。则为负值。电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用极性除用极性除用极性除用极性“+”+”+”

13、+”、“”外，还可用双下标或箭头外，还可用双下标或箭头外，还可用双下标或箭头外，还可用双下标或箭头表示表示表示表示原则上：原则上：原则上：原则上：任意假定。任意假定。RR0例：例：例：例：当当ua=3V ub=2V时时u1=1Vu2=1V 求得的求得的u1 1为正值，说明电压的实际为正值，说明电压的实际方方向向与参考与参考方向方向一致一致；求得的求得的u2 2为为负负值，说明电压的实际值，说明电压的实际方方向向与参考与参考方向相反。方向相反。5.5.电能、电功率和效率电能、电功率和效率 电能的转换是在电流作功的过程中进行的，因此电电能的转换是在电流作功的过程中进行的，因此电电能的转换是在电流作

14、功的过程中进行的，因此电电能的转换是在电流作功的过程中进行的，因此电能的多少可以用功来度量。能的多少可以用功来度量。能的多少可以用功来度量。能的多少可以用功来度量。式中电压的单位为伏特式中电压的单位为伏特式中电压的单位为伏特式中电压的单位为伏特【V V】，电流单，电流单，电流单，电流单位为安培位为安培位为安培位为安培【A A】，时间的单位用秒，时间的单位用秒，时间的单位用秒，时间的单位用秒【s s】时，电能（或电功）的单位是焦耳时，电能（或电功）的单位是焦耳时，电能（或电功）的单位是焦耳时，电能（或电功）的单位是焦耳【J J】。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用日常生产和生活中，电能（或电

15、功）也常用日常生产和生活中，电能（或电功）也常用日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作单位：度作单位：度作单位：度作单位：1 1度度度度=1KW=1KWhh=1KV=1KVAhAh（1 1）电能）电能）电能）电能单位时间内电流所作的功称为电功率，用单位时间内电流所作的功称为电功率，用单位时间内电流所作的功称为电功率，用单位时间内电流所作的功称为电功率，用“P”P”表表表表示示示示（2 2）电功率）电功率）电功率）电功率1W=101W=10-3-3KWKW功的功的单位为单位为焦耳焦耳，时间单位为时间单位为秒秒时，电功率的单位是时，电功率的单位是“瓦瓦”（3 3）效率）效率）效率）效率输出功率

16、与输入功率的比值称为效率，用输出功率与输入功率的比值称为效率，用输出功率与输入功率的比值称为效率，用输出功率与输入功率的比值称为效率，用“”表表表表示示示示 则某部分电路功率则某部分电路功率 P 0,说明说明U、I 实际方向实际方向与与参考方向参考方向一致，一致，说明说明电路电路吸收吸收电功率，电功率，为负载为负载。所以，从所以，从 P P 的的 +或或 -可以区分器件可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。的性质，或是电源，或是负载。在进行功率计算时在进行功率计算时在进行功率计算时在进行功率计算时，如果假设如果假设如果假设如果假设 U U、I I 参考方向关联。参考方向关联。参考方向关联。参

17、考方向关联。当某部分电路功率当某部分电路功率 P R R2 2，则，则，则，则R R R R1 1如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：如果两个并联电阻有：R R1 1R R2 2，则，则，则，则R R R R2 2第四页第四页电阻的混联计算举例电阻的混联计算举例【解解】Rab=R1+R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab分析：分析：分析：分析：由由a、b端向里看，端向里看，R2和和R3，R4和和R5均连接在相同的两点之间，因均连接在相同的两点之间，因此是此是并联并联关系，把这关系，把这4个电阻个电阻两两并两两并联联后，电路中除了后，电路中除了a

18、、b两点不再有结两点不再有结点，所以它们的等效电阻与点，所以它们的等效电阻与R1和和R6相串联。相串联。电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的联接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并的联接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并的联接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并的联接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相加即可求出。联简化计算，最后将简化的等效电阻相加即可求出。联简化计算，最后将简

19、化的等效电阻相加即可求出。联简化计算，最后将简化的等效电阻相加即可求出。第四页第四页2.负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件R0RLUSI左图所示的闭合全电路中，电流为：左图所示的闭合全电路中，电流为：左图所示的闭合全电路中，电流为：左图所示的闭合全电路中，电流为：负载上获得的功率为：负载上获得的功率为：负载上获得的功率为：负载上获得的功率为：将式子整理为：将式子整理为：将式子整理为：将式子整理为：由此式能看出负载上由此式能看出负载上获得最大功率的条件获得最大功率的条件吗？吗？*R0=RL第四页第四页检检 验验 学学 习习 结结 果果当这两个电阻相当这两个电阻相串或相并时，等串或相并时

20、，等效电阻效电阻R？负载获得最大功负载获得最大功率的条件？最大率的条件？最大功率为多少？功率为多少？10K10R R0 0=R RL L Pmax=US24R0串联串联串联串联 ：R R 10K10K并联并联并联并联 ：R R 10101.5 电路中的电位及其计算方法电路中的电位及其计算方法1.1.电位电位电位电位电位具有电位具有相对性相对性相对性相对性，相对于参考点较高的电位点是，相对于参考点较高的电位点是正电位正电位正电位正电位，比参考点低的电位点为比参考点低的电位点为负电位负电位负电位负电位。参考点的电位一般。参考点的电位一般取零取零取零取零 。电位实际上就是电路中电位实际上就是电路中某

21、点到参考点的电压某点到参考点的电压某点到参考点的电压某点到参考点的电压，电压常用，电压常用双双双双下标下标下标下标，而电位则用，而电位则用单下标单下标单下标单下标，电位的单位也是，电位的单位也是伏特伏特伏特伏特【V V】。Va=+5V a a 点电位：点电位：点电位：点电位：ab1 5AVb=5V b b点电位：点电位：点电位：点电位：ab1 5A例例例例 电位值是相对的电位值是相对的,参考点选得不同，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中两点间的电压值是固定的，不电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。会因参考点的不同而改变。注意：电位和电压的区别注意：电位和电压的区别