电工学及其电气设备第1章.ppt

第三节 基尔霍夫定律
基本概念： 节点：电路中三条或三条以上的连接点称为节 点
。 支路：电路中一个或若干个元件串联而成的一段电
路。 回路：由若干条支路所组成的闭合路径称为回路
一、基尔霍夫电流定律（KCL）
内容：
任一时刻，对电路中任一节点，所有支路电流的代 数和恒等于零，又名节点电流定律，简称KCL。
1A=103mA=106μA
公式：I=Q（直流电），i=dq（交流电）
t
dt
2、电位及电压
电压：电路中两点之间的电位差。 符号：U或u。 单位：伏特(V)，简称 V 。 常用电位：千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(uV)
1KV=103V，1V=103mV106V
公 式 ： UABUAUB
电位：
定义：相对于确定的参考点来说，参考点至关 重要，电路中某点A的电位是指单位正电荷在 电场力作用下，自该点沿任意路径移动到参考 点所做的功。
能，通过变压器 、输电线路传送给各用户，用 户又把电能转换成机械能、热能或光能。
2.信号的传递和处理。 电视机接受各发射台发出的不同信号并进
行放大、 处理，转换成声音和图像
二、电路的基本物理量
1、电流
大小：用电流强度来衡量，电流强度工程上简称电流 符号：I或i。 I 表示直流电，i表示交流电。 单位：安培(A)，简称安。用单位有mA(毫安)、 uA (微安)、 kA(千安)。
定义：单位时间内电场力所做的功。 符号：p 或P表示 单位：瓦特(W)，常用单位：千瓦(KW)、毫瓦 (mW)
1 K W = 1 0 3 W ， 1 K W = 1 0 3 W 1 0 6 m W
三、 电压、电流的关联参考方向
1、电流的参考方向
正电荷的运动的方向为电流的方向。在分析计算电 路的问题时，必须先假定某一元件电流的方向作为参考 方向（正方向）。
∑i(t)=0
I 0
节点A : IS I0 I3 0 节点B : I3 I1 I2 0 适用：节点、电路中任一假设的封闭面、
线性电路和非线性电路。
图
广义节点
二、基尔霍夫电压定律（KVL）
内容： 任一时刻，沿闭合回路绕行一周，各支路元件电压的
代数和恒等于零，又名回路电压定律，简称KVL。
实际电路中，理性电压源是不存在的，总存在着电源内阻，可用下 图等效：
实际电压源及伏安特性
IRU SR0， IRUSIR0， UIR， UUSIR0 U IUSII2R0， PPSPR
电阻上消耗的电功率与负载上小号的电 功率之和为电压源消耗的功率。
二、电流源及伏安特性
1、理想电流源
电源输出的电流端电压与无关，电流是给定的时间函数 ，I=Is(t)，称为理想电流源，
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3、电动势的参考方向
电动势的方向指电位升高的方向，从低电位指向高电 位的方向，与电压的方向相反。
电压与电势的关系：
4、电压、电流的关联参考方向
一般来说，电压、电流的参考方向可以任意假定，但为方便计 算，负载元件选取电压的参考方向与电流的参考方向一 致，即关联参考方向。
欧姆定律： 关联：U =IR 非关联：U = -IR 当P=UI>0时，表明该段电路吸收（消耗）功率，视为负载 当P=UI<0时，表明该段电路发出（释放）功率，视为电源
符号：A点电位VA 参考点的选取：只能选取一个，通常选择接地 点为参考点，用符号“〨”表示，在电子线路 中常取若干导线交汇点或机壳作为参考点，用 “〦”表示。
3、电动势
定义：指单位正电荷在电源力作用下，自低电位 端电源内部移动到高电位端所做的功。
符号：e 或 E 单位：伏特(V)
4、功率
当电流的参考方向确定以后，如果计算出的电流为 正值，说明实际方向与参考方向一致；若计算出的电流 为负值，则说明电流的实际方向与参考方向相反。
I1 I2 或 表 示 为 I a b 或 - Ib a
2、电压的参考方向
电压的方向，是从高位端指向低位端的方向，即电位降的方向 在分析电路的问题时，要假定电压的参考方向。当电压的参考方 向确定后，分析或计算出的电压若为正值，说明电压的实际方向 与参考方向是一致的；若为负值，说明电压的实际方向和参考方 向相反。 图（电压的参考方向）
I
US ，U R R0
IR
US
IR
，
0
P
UI
3、 额 定 工 作 状 态
电工设备在额定值下运行，则称为额定工作状态。
过载运行：超过额定值工作。
欠载运行：低于额定值工作。
4、 短 路 与 短 接
短路与短接
电路中任一部分电路被电阻为零的导线直接接通， 使两端电压降为零叫端接；电源在输出端被端接， 称为短路。
第二节 电压源、电流源及等效变换
一、电压源及伏安特性 1、理想电压源
电源的端电压与输出电流无关，是给定的时间函数 ，u=us(t)=e(t)，称为理想电压源，
理想电压源的电流取决于外电路中负载的大小，如 果是常数us(t)=US，称为直流电压源 （又名恒压源）。
理想电压源及伏安特性
2、实际电压源特性
电工学及电气设备
参考书目
电工学及电气设备（第四版） 侯树文 主编 水利 水电出版社，2019
电工学及电气设备，华孝敏，中国水利水电 出版社，2019。
第一章 电路分析 基础
第一节 电路的基础概念
一、电路的组成及作用
组成：电工设备和器件（电源、负载、中间环节）
作用：
1.电能的转换、传输和分配； 发电厂的发电机组把水能或热能转换成电
UI是实际电流源输出的功率，即负载上消耗的功率。
三、电压源与电流源的等效变换
等效条件：
1、内电阻相等，即R0' R0 2、US ISR0或IS=UR0S 3、理想电压源（或电动势）的方向与理想电流源的
方向相反。
四、电路的工作状态
1、 开 路
U 0 U S ,U ' 0, P 0, I 0, R 2、 一 般 工 作 状 态
理想电流源的电压取决于外电器中负载的大小，如果是 常数is(t)=IS，称为直流电流源 （又名恒流源）。
理想电流源及伏安特性
2、实际电流源特性
实际电路中，理性电流源是不存在的，总存在着电源内阻，可 用下图等效：
实际电流源及伏安特性
I
IS
U，UI R0
UIS
U2 R0
UIS是电流源产生的功率， UR02 是内阻消耗的功率，