电工电子技术基础及技能训练单元1.ppt

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1、电工电子技术基础电工电子技术基础及技能训练及技能训练主编主编 王欣王欣 王兆霞王兆霞全国高职高专院校规划教材全国高职高专院校规划教材精品与示范系列精品与示范系列o懂得电路的基本概念及电路模型懂得电路的基本概念及电路模型o学会电路中各物理量及电流电压电动势的参考学会电路中各物理量及电流电压电动势的参考方向和关联方向以及电位的计算方向和关联方向以及电位的计算o学会电功率学会电功率P0P0和和P0P0，吸收吸收10W功率。功率。（b）关联方向，关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，输出输出10W功率。功率。（c）非关联方向，非关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，输输出出10W功率，功率

2、，电源电源。元元件件B：关关联联方方向向，P2=U2I=61=6W，P20，吸吸收收6W功率，功率，负载负载。元元件件C：关关联联方方向向，P3=U3I=41=4W，P30，吸吸收收4W功率，功率，负载负载。P1=P2+P3=6+4=10，功率平衡。功率平衡。例例例例：I=1A，U1=10V，U2=6V，U3=4V。求求各各元元件件功功率率，并并分分析析电电路路的功率平衡关系。的功率平衡关系。o例：如图所示电路中有五个未知元件，各电压，电流的参例：如图所示电路中有五个未知元件，各电压，电流的参考方向均已设定，已知考方向均已设定，已知I I1 1=2A=2A，I I2 2=1A=1A，I I3

3、3=1A1A，U U1 1=7V=7V，U U2 2=3V=3V，U U3 3=4V4V，U U4 4=8V=8V，U U5 5=4V=4V。试判别出未知元件是电源试判别出未知元件是电源还是负载，功率是否平衡？还是负载，功率是否平衡？解解 元件元件1 1、3 3、4 4的电压、电流为关联参考方向的电压、电流为关联参考方向o P P1 1=U=U1 1I I1 1=7=72=14W 2=14W （吸收功率）吸收功率）负载负载o P P3 3=U=U3 3I I2 2=4 41=1=4W 4W （输出功率）输出功率）电源电源o P P4 4=U=U4 4I I3 3=8=8（1 1）=8W 8W

4、（输出功率）输出功率）电源电源o 元件元件2 2、5 5的电压、电流为非关联参考方向的电压、电流为非关联参考方向o P P2 2=U=U2 2I I1 1=3=32=6W 2=6W （输出功率）输出功率）电源电源o P P5 5=U=U5 5I I3 3=4=4（1 1）=4W 4W （吸收功率）吸收功率）负载负载o 电源输出的总功率为电源输出的总功率为4+8+6=184+8+6=18W Wo 负载吸收的总功率为负载吸收的总功率为14+4=1814+4=18W Wo 所以计算结果说明符合能量守恒，功率平衡。所以计算结果说明符合能量守恒，功率平衡。1.2.1欧姆定律欧姆定律欧欧姆姆定定律律是是电

5、电路路的的基基本本定定律律之之一一，用用来来确确定定电电路路各各部部 分分 的的 电电 压压、电电 流流 之之 间间 的的 关关 系系 也也 成成 为为 电电 路路 的的VCR（VoltageCurrentRelation）。）。欧欧姆姆定定律律表表明明流流过过线线性性电电阻阻的的电电流流I I与与电电阻阻两两端端的的电电压压U U成成正正比比。当当电电阻阻的的电电压压和和电电流流采采取取关关联联参参考考方方向向时时，欧欧姆姆定定律可表示为：律可表示为：U=IR U=IR 由上式可知，当所加电压一定时电阻由上式可知，当所加电压一定时电阻R R越大，则电流越大，则电流I I越越小。显然，电阻具有

6、对电流起阻碍作用的物理性质。小。显然，电阻具有对电流起阻碍作用的物理性质。1.21.2电路的基本定律与工作状态电路的基本定律与工作状态 当当电电阻阻的的电电压压和和电电流流采采取取非非关关联联参参考考方方向向时时，欧欧姆定律可表示为：姆定律可表示为：U=U=IRIR 电电阻阻的的单单位位是是欧欧 姆姆，有有符符号号 表表示示，对对大大电电阻阻，则则常常以以“千千欧欧”（K K ）“兆兆欧欧”（M M ）为为单单位位。电电阻阻的的大大小小与与金金属属导导体体的的有有效效长长度度，有有效效截截面面积积及及电电阻阻率率有有关关，它它们们之之间间的的关关系系可写为：可写为：R=R=l l/s/s 电电

7、阻阻的的倒倒数数称称为为电电导导，用用符符号号G G表表示示，其其单单位位是是“西西 门子门子”（S S）即即 G=1/R G=1/R 如如果果电电阻阻是是一一个个常常数数，与与通通过过它它的的电电流流无无关关，这这样样的的电电阻阻称称为为线线性性电电阻阻，线线性性电电阻阻上上的的电电压压、电电流流的的相相互互关关系系遵遵守守欧欧姆姆定定律律。当当流流过过电电阻阻上上的的电电流流或或电电阻阻两两端端电电压压变变化化时时，电电阻阻的的阻阻值值也也随随之之改改变变，这这样样的的电电阻阻称称为为非非线线性性电电阻阻。显显然然，非非线线性性电电阻阻上上的的电电压压、电电流不遵守欧姆定律。以后如无特殊说

8、明均指线性电阻流不遵守欧姆定律。以后如无特殊说明均指线性电阻。例例 :应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R R。解解 图（图（a a）R=U/I=R=U/I=（10/2)10/2)=5=5 图图（b b）R=-U/I=-R=-U/I=-（10/-2)10/-2)=5=5 图（图（c c）R=-U/I=-R=-U/I=-（-10/2)-10/2)=5=5 1、有载工作状态、有载工作状态1.2.21.2.2电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路IR0abEs+U_RLUE0I注意注意:PE=EI：电源产生的功率电源产生的功率P=I2R0：电源

9、内阻消耗的功率电源内阻消耗的功率P=UI：电源输出的功率电源输出的功率(负载消耗的功率负载消耗的功率)2、(开路开路)空载状空载状态态3、短路状态、短路状态RLR0aISCbE+U_RLR0abEs+UOC_ 例例：设设图图示示电电路路中中的的电电源源额额定定功功率率PN=22kW，额额定定电电压压UN=220V，内内阻阻R0=0.2，R为为可可调调节节的的负负载载电电阻。求：阻。求：（1）电源的额定电流）电源的额定电流IN；（2）电源开路电压电源开路电压U0C；（3）电源在额定工作情况下的负载电阻电源在额定工作情况下的负载电阻RN；（4）负载发生短路时的短路电流负载发生短路时的短路电流ISC

10、。解：解：(1)电源的额定电流为：电源的额定电流为：(2)电源开路电压为：电源开路电压为：(3)电源在额定状态时的负载电阻为：电源在额定状态时的负载电阻为：(4)短路电流为：短路电流为：支路、节点、回路、网孔支路、节点、回路、网孔由单个电路元件或若干个电路元件串联由单个电路元件或若干个电路元件串联,构成电路的构成电路的一个分支一个分支,称为称为支路支路支路支路。用符号。用符号“b”表示表示,注意注意:一个支一个支路上流经的是同一个电流。路上流经的是同一个电流。电路中三条或三条以上支路的会聚点称为电路中三条或三条以上支路的会聚点称为节点节点节点节点。用符。用符号号“n”表示。表示。电路中由支路组

11、成的闭合路径称为电路中由支路组成的闭合路径称为回路回路回路回路。用符号。用符号“l”表示。表示。内部无支路的回路称内部无支路的回路称网孔网孔。用符号。用符号“m”表示。表示。1.2.31.2.3基尔霍夫定律及其应用基尔霍夫定律及其应用如图所示如图所示,该图共有该图共有b=?n=?l=?m=?1 1、基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律反反映映了了电电路路中中任任一一节节点点各各支支路路电电流流之之间间的的约束关系，反映了电流的连续性。约束关系，反映了电流的连续性。表述一表述一表述一表述一在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。在任一瞬时，通过

12、任一节点电流的代数和恒等于零。并规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。并规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。的电流之和。表述二表述二所有电流均为正。所有电流均为正。应应用用基尔霍夫电流定律时，应该注意到流入或流出都是针对基尔霍夫电流定律时，应该注意到流入或流出都是针对所假设的电流参考方向而言的。所假设的电流参考方向而言的。对于上图所示电路中的对于上图所示电路中的a a点，可列写出：点，可列写出：I I1 1+I+I2 2-I-I3 3=0=0也可改写为也可改写为

13、:I I1 1+I+I2 2=I=I3 3 得出表述二得出表述二.例：列出下图中各节点的例：列出下图中各节点的KCL方程方程以上三式相加：以上三式相加：I1I2I30 解解:节点节点aI1I4I60节点节点bI2I4I50节点节点cI3I5I60KCL还可推广应用于电路中任一假设的封闭面，即通过电路中还可推广应用于电路中任一假设的封闭面，即通过电路中任一假设闭合面的各支路电流的代数和恒等于零。该假设闭合面任一假设闭合面的各支路电流的代数和恒等于零。该假设闭合面称为称为广义节点广义节点。并规定并规定:电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负

14、号。取负号。2、基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）基尔霍夫电压定律反映了电路中任一回路支路电压之间的约束基尔霍夫电压定律反映了电路中任一回路支路电压之间的约束关系关系.可叙述为可叙述为:在任何时刻，沿任一闭合回路所有支路电压的代数在任何时刻，沿任一闭合回路所有支路电压的代数和恒等于零。和恒等于零。注意注意:如果支路上电源用电动势如果支路上电源用电动势E表示表示,那么为了计算方便把所那么为了计算方便把所有的电源都看成用电压来表示的进行计算有的电源都看成用电压来表示的进行计算.I+5IIRRRUUI+I312312S1S3E14+E E_例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程K

15、VL通常用于通常用于闭合闭合回路，但回路，但也可推广应用到任一也可推广应用到任一不闭合的电路上不闭合的电路上(即即:假想的闭合回路假想的闭合回路)。例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程例：图示电路，已知例：图示电路，已知U1=5V，U3=3V，I=2A，求求U2、I2、R1、R2和和US。解：解：I2=U32=32=1.5AU2=U1U3=53=2VR2=U2I2=21.5=1.33I1=II2=21.5=0.5AR1=U1I1=50.5=10US=UU1=235=11V例：图示电路，已知例：图示电路，已知US1=12V，US2=3V，R1=3，R2=9，R3=10，求求Uab。解：由解：由KCLI3=0，I1=I2由由KVLI1R1I2R2=US1由由KVL解得：解得：解得：解得：