西南交大版电子电工技术第一章

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电路分析西南交大版第一章 习题解答

电路分析西南交大版第一章 习题解答

习题一1-1 根据题1-1图中给定的数值,计算各元件吸收的功率。

解:(a ) W P 205102==(b ) W P 623=⨯= (c ) W P 10110=⨯= (d ) W P 1226-=⨯-=1-2 题1-2图示电路,已知各元件发出的功率分别为W P 2501-=,W P 1252=,W P 1003-=。

求各元件上的电压U 1、U 2及U 3。

解: V U W U P 502505 111=∴-=⨯-= V U W U P 25 1255 222-=∴=⨯-= V U W U P 20 1005 333-=∴-=⨯=5A题1-2图10V5Ω(a) +-3V R (b) 10V(c)2A6V (d)题1-1图2A1-3 题1-3图示电路。

在下列情况下,求端电压u ab 。

(1) 图(a )中,电流(A) 2cos 5t i =;(2) 图(b )中,V 4)0(=c u ,开关K 在t=0时由位置“1”打到位置“2”。

解:(1) (V) 2sin 52sin )2(55.0t t dtdiLu ab =-⨯⨯-=-= (2) (V) 24)2(41)0(100t dt idt C u idt C u t tt C ab+-=---=--=-=⎰⎰⎰∞-1-4 在题1-4图示电路中,已知 V 10 , 2021==s s U V U 。

(1) 若 V 10 3=s U ,求ab U 及cd U ; (2) 欲使0=cd U ,则 ? 3=s Ubia L=0.5Hu ab+bia u c K(t=0)2A题1-3图(a)(b)U s22Ω 5Ω2Ω 3Ω5Ω a b题1-4图解:(1)设电流I 如图,根据KVL 知0)325235(21=-++++++s s U U IA U U I s s 5.02012-=-=∴V U I U s ab 15205)235(1=+-=+++= V U U U ab s cd 515103=+-=+-=(2) 0 3=+-=ab s cd U U UV U U ab s 15 3==∴1-5 电路如题1-5图所示。

西交大电力电子技术第1章

西交大电力电子技术第1章
绪-2
1 绪 论
1 什么是电力电子技术
2 电力电子技术的发展史 3 电力电子技术的应用
4 教材内容简介和使用说明
绪-3
1 什么是电力电子技术
1.1 电力电子与信息电子
1.2 两大分支
1.3 与其他学科的关系
1.4 地位和未来
绪-4
1.1 电力电子与信息电子
电子技术
电力电子技术——使用电力电子
电力电子技术
电子技术,广义而言,也包 括电力电子技术。
绪-5
1.2
两大分支
电力电子器件制造技术 电力电子技术的基础,理论基础是半导体 物理。 变流技术(电力电子器件应用技术)
用电力电子器件构成电力变换电路和对其
进行控制的技术,以及构成电力电子装置
和电力电子系统的技术。
电力电子技术的核心,理论基础是电路理论。
绪-6
信息电子技术
器件对电能进行变换和控制的技 术,即
模拟电子技术
数字电子技术
应用于电力领域的电子技术。
信息电子技术——信息处理 电力电子技术——电力变换
目前电力电子器件均用半导体制 成,故也称电力半导体器件。 电力电子技术变换的“电力”, 可大到数百MW甚至GW,也可 小到数W甚至mW级。
电子技术一般即指信息
绪-14
3 电力电子技术的应用
一般工业:
交直流电机、电化学工业、冶金工业
交通运输:
电气化铁道、电动汽车、航空、航海
电力系统:
高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿
电子装置电源:
为信息电子装置提供动力
家用电器:
“节能灯”、变频空调
其他:
UPS、 航天飞行器、新能源、发电装置
绪-15

《电工电子技术》西安交通大学出版社第1章

《电工电子技术》西安交通大学出版社第1章




自动化生产线
计算机主板
电路由电源、负载和传输线组成
第 1 章
1.1 电路的作用和组成
电源(Power Supply):提供电能,非电能转 换成电能的能量转换装置。
干电池 化学能转换成电能
发电机 机械能转换成电能
+ - + -
太阳能电池 太阳能转换成电能
电源符号
第 1 章
1.1 电路的作用和组成
U S (IR)
R1
U S1 I1 R1 I 3 R3
电位升 电位降
I1
+
US1
I2 R3 I3
R2
+ US2
KVL的依据:基于能量守恒的原理。
b
第 1 章
1.6 基尔霍夫定律
或:…...回路中各段电压的代数和等于零。
a
I 1 R1 I 2 R2 U S 2 U S1 0
1.2 电路的状态
电路的额定值
额定值(rating)是制造厂为了使产品能在给 定的工作条件下正常运行而规定的容许值。 例如,一盏灯泡的电压为220V,功率为60W, 这就是额定值。也就是说,只有在电源电压为 220V的情况下,灯泡才能达到60W时的亮度。 在额定值下运行才能使设备的工作状态达到 最佳,大于额定值工作则会使设备的使用寿命降低。 使用时,实际值不一定等于额定值,如电源 电压可能因某种原因降低或升高。
16k 82k 430k 2.2M 22M
功率:1/4W 1/2W 1W 2W 3W
第 1 章
1.5 理想电路元件
1.5.2 理想电源元件 电源可分为独立电源(独立源)和非独立电源 (受控源)两大类。独立源能独立地向电路提供电 压或电流。 而受控源的电压或电流则受另一处电压或电 流控制,因而它是一种非独立源。 独立源不论它是以电能形式输出或以电信号形 式激励,其共同点是向电路提供电压或电流,所以 独立源又分为电压源和电流源。

西交大-电力电子技术ppt5.5版_第1章

西交大-电力电子技术ppt5.5版_第1章
7/21
1.1 什么是电力电子技术
☞电力电子技术和电力学
电力电子技术广泛用于电气工程中,这是电力电 子学和电力学的主要关系。“电力学”这个术语 在我国已不太应用,可用“电工科学”或“电气 工程”取代之。 各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静 止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、 电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等之中, 因此无论是国内国外,通常都把电力电子技术归 属于电气工程学科。电力电子技术是电气工程学 科中的一个最为活跃的分支。
11/21
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
12/21
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎 明期。 ☞1904年出现了电子管,它能在真空中对电子流进行控 制,并应用于通信和无线电,从而开启了电子技术用于电 力领域的先河。 ☞20世纪30年代到50年代,水银整流器广泛用于电化学 工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机的传 动,甚至用于直流输电。这一时期,各种整流电路、逆变 电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在 这一时期,也应用直流发电机组来变流。 ☞1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管,引发了 电子技术的一场革命。
16/21
1.3 电力电子技术的应用
■电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅用于 一般工业,也广泛用于交通运输、电力系统、通信 系统、计算机系统、新能源系统等,在照明、空调 等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。 ◆一般工业 ☞工业中大量应用各种交直流电动机,都是用 电力电子装置进行调速的。 ☞一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近 年来也采用了变频装置,以达到节能的目的。

电子电工技术第一章教学PPT

电子电工技术第一章教学PPT
电子电工技术第一章教学
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 电子电工技术概述 • 电路基础知识 • 元件与电路 • 电路分析方法 • 实验与实践
目录
CONTENTS
01
电子电工技术概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
电子电工技术的发展历程
电子电工技术的起源
01
起源于19世纪末期,随着电子管和晶体管的发明,电子电工技
术开始起步。
集成电路的发明
02
20世纪50年代,集成电路的发明推动了电子电工技术的快速发
展。
微电子技术和计算机技术的融合
03
20世纪80年代以后,微电子技术和计算机技术的融合使得电子
电工技术进入了一个全新的时代。
电子电工技术的应用领域
二极管及其电路
总结词
基本电路,二极管的单向导电性
详细描述
在二极管电路中,二极管的单向导电性是一 个重要的基本原理。当电流正向通过二极管 时,它会产生正向压降并允许电流通过;而 当电流反向通过二极管时,它会产生很大的 反向电压并阻止电流通过。这个特性使得二 极管可以用作整流器、开关或稳压器等应用
中的单向导电器件。
电感器及其电路
总结词
基本电路,自感和互感的原理
详细描述
在电感器电路中,自感和互感的原理是重要的基本原理。自感是指电流变化时在电感器 中产生的感应电动势。互感是指两个线圈之间的磁耦合作用,当一个线圈中的电流发生
变化时,会在另一个线圈中产生感应电动势。
二极管及其电路
总结词
单向导电器件
详细描述
二极管是一种单向导电器件,它只允许电流 在一个方向上流动。当电流通过二极管时, 它会产生一个正向压降(通常称为正向电 压),阻止电流反向流动。二极管在电路中 主要用于整流、开关和稳压等应用。

西南交大 数字电路 第一章

西南交大 数字电路 第一章

1.数字逻辑基础模拟信号与数字信号 数制 二进制的算术运算 二进制码 二值逻辑变量与基本逻辑运算 逻辑函数与逻辑问题的描述o v1.1 模拟信号与数字信号模拟信号 数字信号- 数字信号表示 - 数字波形及主要参数 - 模拟与数字信号的相互转换正弦波信号2模拟信号模拟信号: 时间和数值上都是连续变化的物理量例:vv totot三角波信号31数字信号数字信号: 时间和数值上都是离散的信号, 可以用二值数字逻辑和数字波形表示。

由0和1组成的n位数字信号可以表示2n 个数值或编码 - 数值,例:数值8 用4位二进制数表示为1000; - 编码,例:字母A 用ASCII码表示为1000001; - 事物或变量的状态, 例:开关闭合为1、断开为0; 在实际数字电路中,通常用逻辑电平的高低表示0和1。

正逻辑体系规定: 高电平(H) - 1 , 低电平(L) - 0。

不同类型或系列的数字IC对应高低电平的电压范围不相同。

4数字波形数字波形:是信号逻辑电平-时间的图形表示. 例:数字波形的两种类型*非归零型(电平型)和归零型(脉冲型) 高电平 低电平有脉冲无脉冲 (本书中采用的都是电平型表示)5 61数字波形的周期性和非周期性A B tw C T 数字周期信号主要参数:周期T、频率f、占空比q等 周 期 非周期实际数字信号波形非理想脉冲波形时序图表明多个数字信号在时间上的对应关系的波形图 例: CP Q0 Q1 Q2 Q3 TQ3 Q2 Q1 Q0CP加 计 数 器t 占空比q(%) w × 100% = T7脉冲宽度 (tw ) :脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 上升时间tr 和下降时间tf :从脉冲幅值的10%到90% 上升 下降所经历的时间( 典型值ns )89模拟与数字信号的相互转换数-模转换1.2 数 制进位计数制的一般表示n位二进制数进位计数制的一般表示R进制的多项式表示:模-数转换n位二进制数常用进制之间的相互转换( N ) R = an −1R n −1 + an −2 R n −2 + ⋅ ⋅ ⋅ + a1R1 + a0 R 0 + a−1R −1 + ⋅ ⋅ ⋅ + a−m R −m常用数制 十进制 二进制 八进制 十六进制 (N)R (N)D (N)B (N)O (N)H R 10 2 8 16 a 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 0,1 0,1,2,3,4,5,6,7 0,1,2,3,4,5,6,7,8, 9,A,B,C,D,E,F 进制规则 逢十进一 逢二进一 逢八进一 逢十六进一模拟电压模拟电压1011122几种常用的进位数制例:(168 ) D = 1 × 10 2 + 6 × 10 1 + 8 × 10 0几种进制数之间的对应关系十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1513二进制数与十进制数间的转换(11.011) B = 1× 21 + 1× 20 + 0 × 2 −1 + 1× 2 −2 + 1× 2 −3 = (3.375) D(1213 .4 ) O = 1 × 8 3 + 2 × 8 2 + 1 × 81 + 3 × 8 0 + 4 × 8 − 1 = ( 651 .5) D( AB 6 ) H = 10 × 16 2 + 11 × 16 1 + 6 × 16 0 = ( 2742 ) D二进制 0000 0001 0010 0 0 11 0100 0101 0 11 0 0 111 1000 1001 1010 1 0 11 11 0 0 11 0 1 111 0 1111八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F14(N)B→ (N)D :将(N)B写成按权展开的多项式, 按十进制规则求各乘积项的积并相加。

电力电子技术PPT-西南交通大学郭小舟版第1章 前言和元件

电力电子技术PPT-西南交通大学郭小舟版第1章 前言和元件
时 应按 有 效值相等 的 原则来选 取电流定 额,并应留有一定的裕量。
2)正向压降UF 在 规 定 结 温 下 , 流过 指 定 的 稳 态正向电流 时的 正向管压降。
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仅内部使用 郭小舟
3) 反向重复峰值电压URRM 对电力二极管所能重复施加的反 向最高 峰值 电 压。使用时,应当留有裕量
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按照驱动电路信号的性质可分为
电流驱动型 ——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或
者关断的控制。如晶闸管、GTO、GTR等 电压驱动型 ——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压
信号就可实现导通或者关断的控制。如IGBT等
按器件内部参与导电的载流子分 单极型器件,如场效应管(一种);双极型器件,如
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电力电子技术的任务
电能的变换 :包括频率变换、幅值变换、相 数变换、相位变换
常用的变换有: n 交流到直流的变换—整流 n 直流到交流的变换—逆变 n 直流到直流的变换 n 交流到交流的变换
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电力半导体开关的发展
引燃管 闸流管
二极管 晶闸管
晶闸管(电子与空穴);复合型器件,如IGBT
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第一章 电力电子器件
§ 1-1 功率二极管
1. 结构:由一个PN结构成。A-阳极,K-阴极
A
PN
K
A
K
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2. 特性 A 伏安特性:阳极电流与阳-阴极电压间的关系
iA
iA
uAK
uAK
实际特性
理想特性

电工电子技术基础第一章(课堂)

电工电子技术基础第一章(课堂)
(3) 根据计算结果确定实际方向: 若计算结果为正,表明实际方向与正方向一致。 若计算结果为负,表明实际方向与正方向相反。 (4) 方程式R = U/I 仅适用于假设正方向一致的情况。 (5) 为了避免列方程时出错,习惯上把 I 与 U 的方向按 相同方向假设。
三、电能和电功率
1.电能
W udq u( t )i( t )dt
2.电压:两点间的电位差
3.电动势:电源力把单位正电荷从电源的低电位端经电 源内部移到高电位端所作的功。
uab=va-vb(交流) Uab=Va-Vb(直流) 单位:伏(V) kV mV 实际方向:电位降落的方向 高电位 低电位 μV
e(交流)
E (直流)
单位:同电压
实际方向:电源驱动正电荷的方向 低电位 高电
返回
p=ui= i R=u /R
2
2
* P总是大于0 即 P≥ 0 电阻是耗能元件。
(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。)
2.
电感元件
i
⑴ 电
感 φ
i
u
e
u
e
L
返回
Ψ=Li L=Ψ/i L单位是亨利(H) L为常数称为线性电感 L不是常数称为非线性电感 ⑵ 自感电动势
eL=
dΨ = dt
d i L dt
伏安特性:
U
US
I
返回
⑵ 实际电压源
U = US - I R0
I
US
R0
I
伏安特性: U U
U
US
I R0
当R0 << R时,R0≈0, U= US
返回
I
2. 电流源
⑴ 理想电流源(恒流源)

电工技术-第一章 电路基础

电工技术-第一章 电路基础

电路的三种状态
❖ 例1-2-5 如图所示,不计电压表和电流表内阻对电 路的影响,求开关在不同位置时,电压表和电流表 的读数各为多少。
❖ 解:
(1)开关接“1”号位置:短路 U=0(V)
E2 I短 r 0.2 10 ( A )
(2)开关接“2”号位置:断路 U=2 V I=0 A。
(3)开关接“3”号位置:通路
(a)
(b)
(c)
稳恒直流电流、脉动电流与交流电流
(3)电流的测量
❖ 交、直流电流的大小分别用交、直 流电流表进行测量。
测量直流: 选定量程、串入电路、正进负出。 测量交流: 选定量程、串入电路、 不分极性。
(4)电流的方向与正负
❖ 以正电荷移动的方向为电流的方向。
参考方向--假定的正方向 电流值为正,电流实际方向与参考 方向一致。
电压的测量
(5)电压的方向--- 由高电位端指向低电位端
❖ 对负载来说,规定电流流入端为电压的正端,电流 流出端为电压的负端,电压的方向为由正端指向负 端。
❖ 电压的方向在电路图中有两种表示方法,
用箭头表示
用极性符号表示
1)电压的参考方向
U>0
U<0
电压的参考方向和它的实际方向
2)关联参考方向----就是电流参考方向应与电压的参考方向一致
《电工技术》
第一章 电路基础
1-1 电路的基本物理量
一、电流与电路 1.电荷: ❖ 电是一种能量;物体内所带的电称电荷。
❖ 存在于质子中的电称正电荷,存在于电子中 的电称负电荷。
❖ 带有电荷的物体之间存在着相互作用力,且 异性电荷相吸;同性电荷相斥。
❖ 电荷用字母Q表示,衡量其大小的单位称库 仑(C)。1C 6.241018 个电子所带的电荷量。

电工与电子技术基础第1章 电路基本分析方法

电工与电子技术基础第1章  电路基本分析方法

伏安特性
⒉ 电流源
⑴ 理想电流源:在任何情况下,输出电流均能按给定规律 变化的电路元件。
⑵ 实际电流源:由理想电流源IS与电阻RS并联组成。 ⑶ 伏安特性:
符号
与外电路连接
伏安特性
⒊ 电压源与电流源等效互换
⑴ 等效网络概念:若一个二端网络的端口电压、电流, 与另一个二端网络的端口电压、电流相同, 则这两个二端网络互为等效网络。
1.3.2 电容
⒈ 定义:C = q ;单位:法[拉],1F=106μF=109nF=1012pF。

u 伏安关系:iC(t)
=±C
duC (t) dt
;uC(t)

1 C
iC (t )dt
iC与uC参考方向一致时,取“+”号;相反时,取“-”
号。
对直流,duC(12t)/dut C=2 (0t,) 即电容对直流相当于开路。 ⒊ 电容储能:WC(t) = C
4Ω 4Ω

ห้องสมุดไป่ตู้2Ω
2Ω 4Ω

A
B
③改画电路 C
R3
R5 R6
D R7
R2 A
R4 R1
B
①标节点; ②编序号
C
D
R5
R6
R3 C
C R7
R2
R4
A
B
A R1 B
A
B
④计算等效电阻
R=R1//{(R3//R2)+R4//[(R5//R6)+R7]} =3//{(2//2)+4//[(4//4)+2]}Ω =1.5Ω
⑵ 电压源与电流源等效互换:US=ISRS
I A
RS

《电工电子技术基础教学资料》第1章 电路基本概念和基本定律

《电工电子技术基础教学资料》第1章  电路基本概念和基本定律
1.1.1 电路的概念
1. 电路及其组成
简单地讲,电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件(如电 源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等)组成,每一 种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能。人们按照需要,把相关电路实体 部件按一定方式进行组合,就组成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电 路结构较为复杂,则又称为电路网络。
第1章 电路基本概念和基本定律
1.2 电流、电压及其参考方向
小提示
电流值的正负在设定参考方向的前提下才有意义。在本书中,电 路图上所标的电流方向均为参考方向。电流的实际方向和参考方向的 关系可以用图1-6表示。
编辑PPT
第1章 电路基本概念和基本定律
1.2 电流、电压及其参考方向
1.2.2 电压及其参考方向
故元件2吸收电能,元件3放出电能。 整个电编辑路PPT 功率为
第1章 电路基本概念和基本定律
1.3 电功率及电能的概念和计算
1.3.2 电能
电路在一段时间内消耗或提供的能量称为电能。电路元件在t0到t时间内消耗或 提供的能量为
直流时为
在国际单位制中,电能的单位是焦耳(J)。1 J等于功率为1 W的用电设备正常 工作时在1 s内消耗的电能。通常电业部门用“度”作为单位测量用户消耗的电能, “度”是千瓦时(kW·h)的简称。1度(或1千瓦·时)电等于功率为1千瓦的元件 正常工作时在1小时内消耗的电能。即
二是实现对电信号的传递、变换、储存和处理 的电路。
编辑PPT如图1-2所示是一个扩音机的工作过程。话筒将 声音的振动信号转换为电信号,即相应的电压和电 流,经过放大这类电路特点是功率低、电 流小。
第1章 电路基本概念和基本定律

电工技术第一章

电工技术第一章

4。
3A
2A
3
3 5
1
5。

10V
i ?
20V
4
u?
5V
i 3 (2) 5 A
u 10 20 5 15 V
6 . +
i =?
3 5V
4V
+
7.
+
1A
u =?
- 3
5V
- 4V + -
-
3i 4 5 i 3A
RO + - + + u
u1 -
u= us+u1
电路中任意两 点间的电压等于 这两点间沿任意 路径各段电压的 代数和。
可将该电路假想为一个回路列 KVL方程: A + + UA _ UAB _ _ UB + B C
根据 U = 0 UA UB UAB=0 UAB= UA UB
适用范围:
任何电路、任何回路。
di p ui L i dt
u、 i 取关联
参考方向
(1)当电流增大,i>0,d i/d t>0,则u>0,p>0, 电 感吸收功率。 (2)当电流减小,i>0,d i/d t<0,则u<0,p<0,电 感发出功率。
注意:
1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定,分 析过程中不应改变。 2. 电路中标出的方向一律指参考方向。 3. 同一元件的 u、 i 同方向,称为关联参考方向。
+
U

I R或 U
I
+
R U

I R 或U

电工电子技术基础第1章

电工电子技术基础第1章

b (a)
R2 U2

– b
(b)
图1-14 电阻的串联
(3)总功率应等于各段电阻取用的功率之和。
U I=U1I+U2I 或P=P1+P2 (4) 总电阻R等于各电阻之和。即
R=R1+R2
(5) 串联电阻电路的分压关系为
(1-12)
U1
R1 R1 R2
U
U2
R2 R1 R2
U
第十四页,编辑于星期日:二十一点 十三分。
Uab=Va–Vb
(1-4)
电压与电位的单位均为伏[特]V。
电压的实际方向规定为电场力的方向,即从高电
位点指向低电位点,即由“+”极性指向“–”极性。因
此在电压方向上,电位是逐点降低的,也称电位降。
电压方向的表示方法:
(1)正负极性; (2)箭头; (3)双下标。
第八页,编辑于星期日:二十一点 十三分。
第十九页,编辑于星期日:二十一点 十三分。
第1章 直流电路
2. 实际电源的等效变换
由电压源和电流源的外
特性可知。如果当两个电 RO
路任何时刻两端口处的伏 +
安关系相同时,可以进行
US –
等效变换。
I a
+
U
I a
IS
+
RO U
-

b
b
图1-24 两种电源的等效变换
电压源输出的电流为 I US U,电流源输出电流 为,RS(串联I)=RISS(并。联UR)则;S 电电压压源源输等出效的电R电S流压源为R时SU=US-RS I,IS 电 流URSS
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注意: 1.列方程前标注回路循行方向;
2.应用 U = 0列方程时,项前符号的确定:
如果规定电位降取正号,则电位升就取负号。 3. 开口电压可按回路处理 B + 对回路1: + + E2 E1 电位升 = 电位降 – – 1 U BE E2 =UBE + I2R2 R2 R1 I2 U=0 _ I2R2 – E2 + UBE = 0 E

对网孔bcdb: I4 R4 + I3 R3 –E = 0
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1.7 电路中电位的概念及计算
1. 电位的概念 电位:电路中某点至参考点的电压,记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。 某点电位为正,说明该点电位比参考点高; 某点电位为负,说明该点电位比参考点低。 电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点,设其电位为零; (2) 标出各电流参考方向并计算; (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。
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电压 U
电动势E
• 电位
• 电功率
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2. 电路基本物理量的参考方向 (1) 参考方向 I a R
在分析与计算电路时,对 电量任意假定的方向。
(2) 参考方向的表示方法 电流: 箭 标 I
+ E _
+ U _ b
电压:
a
R
Iab
b
– – 表达式中有两套正负号: ① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定;
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。
I
R
通常取 U、I 参考方向相同。
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例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b)
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1. 6 基尔霍夫定律
I1 a I3 R3 I2 R2 3 2

E1
R1 1

E2
b 支路:电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流,称为支路电流。 结点:三条或三条以上支路的联接点。 回路:由支路组成的闭合路径。 网孔:内部不含支路的回路。
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1.5.2 电源开路
开关 断开 特征:
I=0 E

I
Ro
U0
R
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率 P= 0 I 有 源 电路中某处断开时的特征: 电 1. 开路处的电流等于零; 路 I =0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
+ +

U
开关 R
Ro

导线 灯泡
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电池
E
+ +

U
手电筒的电路模型 I S 开关 R
Ro

灯泡 导线 电池 今后分析的都是指电 路模型,简称电路。在 电路图中,各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
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; 筒体用来连接电池和灯 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。
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E I R0 R
R0
I
电源与负载的判别
1. 根据 U、I 的实际方向判别 电源: U、I 实际方向相反,即电流从“+”端流出, (发出功率); 负载: U、I 实际方向相同,即电流从“-”端流出。 (吸收功率)。 2. 根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向相同,P =UI 0,负载; P = UI 0,电源。 U、I 参考方向不同,P = UI 0,电源; P = UI 0,负载。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 电源与负载 特征: E


I
E I R0 R
R0
U
I
R
① 电流的大小由负载决定。
② 在电源有内阻时,I U 。 当 R0<<R 时,则U E ,表明 当负载变化时,电源的端电压变 化不大,即带负载能力强。
U 6 解:对图(a)有, U = IR 所 以: R 3Ω I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R U 6 3Ω I 2
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线性电阻的概念:
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻,它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。 U 即:R 常数 I 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/ A 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。
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U = IR
负载端电压 或 U = E – IR0
U 电源的外特性 E
0
I
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 电源与负载。 特征: E I U R
① 电流的大小由负载决定。 U = IR 负载端电压 或 U = E – IRo ② 在电源有内阻时,I U 。 P = PE – P UI = EI – I² Ro 负载 电源 内阻 ③ 电源输出的功率由负载决定。 取用 产生 消耗 负载大小的概念: 功率 功率 功率 负载增加指负载取用的 电流和功率增加(电压一定)。
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态,
理解电功率和额定值的意义;
4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
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。 1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器
2.电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理: 放大、调谐、检波等
话筒
放 大 器
扬声器
直流电源: 提供能源
负,它推动电路 工作;由激励所产生的电压和电流称为响应。
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1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路 模型化,用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其 组合来模拟实际电路中的器件,从而构成与实际电路 相对应的电路模型。 手电筒的电路模型 理想电路元件主要有 I 电阻元件、电感元件、 S 电容元件和电源元件等。 例:手电筒 手电筒由电池、灯 泡、开关和筒体组成。 E
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1.6.2 基尔霍夫电压定律(KVL定律)
1.定律 在任一瞬间,从回路中任一点出发,沿回路循行 一周,则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。 在任一瞬间,沿任一回路循行方向,回路中各 段电压的代数和恒等于零。 即: U = 0 I1 I2 a E1 = I1 R1 +I3 R3 对回路1: 或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0 R2 R1 I3 R3 E2 对回路2:I R +I R =E E1 1 2 2 3 3 2 2 或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0 b 基尔霍夫电压定律(KVL) 反映了电路中任一 回路中各段电压间相互制约的关系。
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律
1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章 电路的基本概念与基本定律
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义; 2. 理解电路的基本定律并能正确应用;
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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 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: 灯泡:UN = 220V ,PN = 60W 电阻: RN = 100 ,PN =1 W
电气设备的三种运行状态 额定工作状态: I = IN ,P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载): I > IN ,P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载): I < IN ,P < PN (不经济)
例 1:
I1
a
I2
c
IG d
G I3 I
+
b E
I4

支路:ab、bc、ca、… (共6条) 结点:a、 b、c、d (共4个) 回路:abda、abca、 adbca … (共 个) 网孔: abd7 、 abc、bcd (共3 个)
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1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律)
+ U –
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1.5.3 电源短路
电源外部端子被短接
E

I

U0 R R0 特征: E I IS 短路电流(很大) R0 U= 0 电源端电压 P= 0 负载功率 PE = P = I² R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉 I 有 电路中某处短路时的特征: + 源 电 U 1. 短路处的电压等于零; – 路 U =0 2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。
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