第一周电工学习.pptx

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1、雷电雷电中国古代神话:雷公（击鼓）电母（镜）闪电类型：云地放电 云云放电 球形闪电第1页/共52页避雷避雷1748，美国的富兰克林风筝实验发明避雷针第2页/共52页静电、生物电静电、生物电静电莱顿瓶，储存静电 人体干燥时容易产生静电生物电伽伐尼青蛙实验 电击疗法、神经电流疗法第3页/共52页电池的产生和发展电池的产生和发展伏特电池电压的单位 V碱性电池锂电池手机等数码产品 燃料电池 汽车、宇宙飞船太阳能电池+稀硫酸铜板锌板第4页/共52页最早的电报机：伏打电池磁针 安培：电流产生磁场 法拉第：电磁感应拿破仑时期的通信网 英国、瑞典、德国、俄罗斯贝尔发明电话海底通信电缆通用电气（GE）发明无线电

2、话电与磁电与磁 有线通信到无线通信有线通信到无线通信第5页/共52页发电、输电、电力网络发电、输电、电力网络火力发电 风力发电水力发电 核电第6页/共52页发电、输电、电力网络发电、输电、电力网络第7页/共52页用电用电斯旺电灯棉线炭化曾在巴黎世博会上展出爱迪生钨丝竞争联合申请专利，批量生产促成电力工业发展第8页/共52页课程要求课程要求平时成绩30：上课、作业、实验（两次）每周一交上周作业，请准备两个作业本作业：画电路图、务必弄懂 公式和计算过程不能省略 第9页/共52页 第1章 电路和电路元件1.11.1 电路及其基本物理量电路及其基本物理量1.21.2 电阻、电感和电容电阻、电感和电容1

3、.31.3 独立电源独立电源1.41.4 二极管二极管1.51.5 三极管三极管第10页/共52页本章要求本章要求:1.1.理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义；2.2.理解并会计算电路元件的电压、电流关系，理解并会计算电路元件的电压、电流关系，理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义；3.3.掌握电源的等效变换和电阻的等效变换；掌握电源的等效变换和电阻的等效变换；4.4.会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。第1章 电路的基本概念与基本定律第11页/共52页 电路的作用与组成部分 (1)(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2

4、)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒1.1.电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线第12页/共52页2.2.电路的电路的组成部分组成部分电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线第13页/共52页1.1.2 电路模型手电筒的电路模型 用数学方法分析电路实际电路模型化 电路模型。例：手电筒例：手电筒 由电池、灯泡、开关和筒体组成。理想电路元件+R0R开关EI灯泡+U电池导线电路元件相应

5、的数学模型电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。第14页/共52页手电筒的电路模型手电筒的电路模型 电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；导线用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来控制电路的通断。今后分析的都是指电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号表示。表示。+R0R开关EI灯泡+U电池导线第15页/共52页 电流、电压及其参考方向1.1.电路基本物理量及单位电路基本物理量及单位物理量实 际

6、方 向电流 I正电荷运动的方向电功率 P 电压 U(电位降低的方向)高电位 低电位 单 位kA、A、mA、A 无方向，电路产生或消耗电能的功率kV、V、mV、VW、kW第16页/共52页2.2.电流、电压、电位电流、电压、电位电流 :（）在国际单位制中，电流的单位为安培，简称安（A）。常用的电流单位还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（A）。+正电荷的流动方向电流方向导体第17页/共52页2.2.电流、电压、电位电流、电压、电位单位换算 第18页/共52页手机、mp3电视机、冰箱、空调日常生活中，各种用电器直流电源交流电源 干电池电力公司送电直流 DC用 I 表示交流 AC用 i 表示电流的分

7、类电流的分类大小与方向都不变化大小与方向都随时间变化第19页/共52页电位电位水位差与电位差A水位高B水位低G水平面水流正电荷+负电荷 导体电流第20页/共52页电压、电位、电动势电压、电位、电动势 电压电路中两点之间的电位之差 用 U 表示 电位电路中某一点相对于接地点的电压大小 用 V 表示电动势电源内部克服电场力做的功 用 E 表示电路符号第21页/共52页电流：Uab 双下标电压：Iab 双下标3.3.电流、电压的表示方法及参考方向电流、电压的表示方法及参考方向箭 标abRI正负极性+abU注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。参考方向：在不知道实际方向的情况下，为了求

8、解电路，对电流或电压任意假定一个正方向。第22页/共52页实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系若 I=5A，则电流从 a 流向 b；例：若 I=5A，则电流从 b 流向 a。abRIabRU+若 U=5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；若 U=5V，则电压的实际方向从 b 指向 a。第23页/共52页注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。abRU=-5VabRI=5A？第24页/共52页电功率PU、I 参考方向相同时，U U、I I 参考方向相反时，参考方向相反时，R

9、U+IRU+I 通常取 U、I 参考方向相同。关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向第25页/共52页电功率PU、I 取关联参考方向时RU+IP=UI 直流电p=ui 交流电该元件吸收电能，为负载该元件输出电能，为电源第26页/共52页电源：输出电能的装置负载:消耗电能的装置插座充电器手机电池手机通讯电路负载:消耗电能的装置电源：输出电能的装置话筒扬声器第27页/共52页1.2 电阻电阻R、电感、电感L、电容、电容C电阻 R 单位：欧姆（）RU+I电路符号U=I R电阻上 U、I 的关系（参考方向关联时）欧姆定律I/AU/Vo线性电阻的伏安特性 线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性是一条过原

10、点的直线。是一条过原点的直线。第28页/共52页 解:对图(a)有,U=IR 例:应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=IRRU6V+2A(a)IR+U6V I(b)2A电流的参考方向与实际方向相反电压与电流参考方向相反第29页/共52页电阻的功率 P 的计算 所以，电阻总是消耗电能的耗能元件第30页/共52页1.2 电阻电阻R、电感、电感L、电容、电容C电感 L 单位：亨利（H ）u+i电路符号电感上u、i 的关系L直流电路中，I 为常数，电感上 U0电感相当于没有电阻的导线第31页/共52页当电流 i 流过电感的时候，电感会产生磁场，并且将电能转化成磁场能储存起来。

11、储能元件电感上储存的磁场能 当电源不再提供电能的时候，再将这些储存的磁场能变成电流释放出来。第32页/共52页1.2 电阻电阻R、电感、电感L、电容、电容C电容 C 单位：法拉（F ）u+i电路符号电容上u、i 的关系直流电路中，U 为常数，电容上 I0电容两端相当于断开C常用单位第33页/共52页当电容两端承受电压u的时候，电容会产生电场，并且将电能转化成电场能储存起来。储能元件电容上储存的电场能 当电源不再提供电能的时候，再将这些储存的电场能释放出来。第34页/共52页串联和并联串联和并联串联：两个元件流过同一个电流 I两个电阻串联时，可等效为一个大电阻：等效+1RUIR2RU+I串联分压

12、：+U2U1第35页/共52页串联和并联串联和并联例：解：等效电阻为等效+1RUIR2RU+I串联分压+U2U1第36页/共52页串联和并联串联和并联并联：两个元件承受同一个电压 U两个电阻并联时，可等效为一个电阻：等效RU+I并联分流：+1RUI2RI1I2第37页/共52页串联和并联串联和并联解：等效电阻为等效RU+I串联分流+1RUI2RI1I2例：第38页/共52页电气设备的额定值电气设备的额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值解：根据解：根据则可知其 IN，UN 1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。例：电阻：RN=100，PN =1 W，能否

13、工作在电流为0.5A的电路中？能否工作在10V的电路中？超过额定电流，会烧毁，故不能超过额定电流，会烧毁，故不能额定电压，能工作额定电压，能工作第39页/共52页1.3 独立电源独立电源电压源 RI电路符号理想电压源：输出一个恒定的电压 USU+S不论外接电阻R的大小如何，其两端的电压+U另一种形式：+E1.5V第40页/共52页+1.5V+3VRAB例：如图电路，请问A、B两点电位 分别为多少？解：接地点电位为0GA点电位比G高1.5VB点电位比A低3V第41页/共52页1.3 独立电源独立电源实际电压源 RI电路符号电源没有外接电阻开路则两端电压开路电压有外接电阻R时，其两端的电压会随R改

14、变+U负载电流U+SR0电源内阻R0第42页/共52页1.3 独立电源独立电源电流源 RI电路符号理想电流源：输出一个恒定的电流 IS不论外接电阻R的大小如何，其流过的电流+UIS两端电压第43页/共52页1.3 独立电源独立电源实际电流源 RI电路符号+U电源没有外接电阻开路则两端电压开路电压有外接电阻R时，其流过的电流会随R改变负载电压ISR0电源内阻R0第44页/共52页电源的等效变换电源的等效变换电压源 电流源 U+SR0+UISR0+U2.内阻R0不变 串联变并联1.3.保持电源产生的电压U方向一致第45页/共52页电源的等效变换电源的等效变换电压源 电流源 U+SR0+UISR0+

15、U2.内阻R0不变 并联变串联1.3.保持电源产生的电压U方向一致第46页/共52页电源的等效变换电源的等效变换+URIU+SR0例：解：试将电压源转换为电流源。RI+UISR01.2.不变电压源U9VI1A电流源U9VI1A第47页/共52页R1R2R3+-USIS例：求R2上的电流 I。I解：有电流源又有电压源 先将电流源变成电压源 再将两个同样的电源合并第48页/共52页关于电位 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：设 a为参考点，即Va=0VV Vb b=U=Ubaba=106=106=60V60VV Vc c=U=Ucaca =420=80 V=420=80 VV

16、Vd d =U Udada=65=30 V=65=30 V设 b为参考点，即Vb=0VV Va a =U Uabab=106=60 V=106=60 VV Vc c =U Ucbcb=E E1 1=140 V=140 VV Vd d =U Udbdb=E E2 2=90 V=90 Vbac204A610AE290VE1140V56AdU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU Udbdb =E E2 2=90 V=90 VU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU U

17、dbdb =E E2 2=90 V=90 V第49页/共52页 结论：结论：(1)(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd第50页/共52页2kA+I12kI26V(b)例例1:1:图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位VA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路 如图（b）电流 I2=0，电位 VA=0V。电流 I1=I2=0，电位 VA=6V。2k+6VA2kSI2I1(a)电流在闭合路径中流通第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页