电工电子技术 第1章
合集下载
《电工电子技术》(曹建林) PPT课件：1.1 电路概述
电流的参考方向和实际方向
导体中的电子和电流
a
电流是指单位时间内通过导体横截面的 电荷量。
实际方向
实际方向
b
a
b
参考方向 (a)I>0
参考方向 (a)I>0
电流的参考方向
1.1电路概述
电路及其组成
电路的主要物理量
电路的3种工作状态
2 电压
（1）电压
电源电压与电动势
电场力做功产生电流 用物理量电压来衡量电场力做功的能 力，其定义为：单位正电荷q从a点移动到 b点电场力所做的功Wab，记为
电场力所做的功为
单位时间内电场力所做的功定义为功率，即
电源电压与电动势
1.1电路概述
电路及其组成
电路的主要物理量
1 通路
将图中的开关S 闭合，电路中就有电流和能 量的传输与转换。电源处于有载工作状态，电路 形成通路。
电路电流
负载电压
负载消耗功率
电路的3种工作状态
电路的通路状态
1.1电路概述
电路及其组成
（2）电位
把单位正电荷在电路中某点所具有
的能量称为该点的电位，用V 表示。 如a点的电位Va，b点的电位为Vb ，电 路中两点之间的电压就是这两点电位之
差，即
电压的参考方向与关联参考方向
+ 实际方向 -
- 实际方向 +
a
ba
b
+U -
+U -
参考方向
参考方向
(a) U > 0
I
(a) U < 0
a
b
+U -
(c)关联参考方向
1.1电路概述
电路及其组成
电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理
5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁定理中等效电阻的求解方法
求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联 的方法即可求出。如前例：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方 法则不行。如下图：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E
电工电子技术(少学时) 第一章直流电路 林平勇 高嵩
电路 ——由实际元器件构成的电流的通路。
电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。
电路组成 负载：在电路中接收电能的设备。如电动机、电
灯等。
中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控 制和保护部件，如连接导线、开关设 备、测量设备以及各种继电保护设备 等。
电路的功能：完成能量传输、转换；信号处理、传递等。如： 电力系统、广播电视等。
q-u 特性
q
C Ou
电容的单位换算：
1F 106 μF 1μF 106 pF
4.线性电容电压电流关系如图示
iC
u、i 取关联参考方向时，将q=Cu代入
i dq dt
得 i C du dt
u
表示：电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为：
u(t) 1
t
idt 1 [ 0 idt
教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率
的计算。 难点：电功率的计算及对电路发出和吸收功率的判断。
1-1实际电路和电路模型
一、实际电路 实际电路元件：实际中电气元件的物理实体。如：电灯等。 实际电路：由实际电路元件按一定方式连接起来的物理实体。
如：日光灯等。
电路的组成与功能
2.分类：
电容元件
线性电容
时变 时不变
非线性电容
时变 时不变
与电阻元件类似
3.线性电容元件（线性时不变）
定义：元件上电荷正比于电压，该元件称为线性电容。
可表为
q=Cu
C q
其中： q：正极板上的电荷。C
+u _
u：电容电压（参考方向如图示）。V
C：电容系数，简称电容（线性电容为常数）。F
电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。
电路组成 负载：在电路中接收电能的设备。如电动机、电
灯等。
中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控 制和保护部件，如连接导线、开关设 备、测量设备以及各种继电保护设备 等。
电路的功能：完成能量传输、转换；信号处理、传递等。如： 电力系统、广播电视等。
q-u 特性
q
C Ou
电容的单位换算：
1F 106 μF 1μF 106 pF
4.线性电容电压电流关系如图示
iC
u、i 取关联参考方向时，将q=Cu代入
i dq dt
得 i C du dt
u
表示：电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为：
u(t) 1
t
idt 1 [ 0 idt
教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率
的计算。 难点：电功率的计算及对电路发出和吸收功率的判断。
1-1实际电路和电路模型
一、实际电路 实际电路元件：实际中电气元件的物理实体。如：电灯等。 实际电路：由实际电路元件按一定方式连接起来的物理实体。
如：日光灯等。
电路的组成与功能
2.分类：
电容元件
线性电容
时变 时不变
非线性电容
时变 时不变
与电阻元件类似
3.线性电容元件（线性时不变）
定义：元件上电荷正比于电压，该元件称为线性电容。
可表为
q=Cu
C q
其中： q：正极板上的电荷。C
+u _
u：电容电压（参考方向如图示）。V
C：电容系数，简称电容（线性电容为常数）。F
徐淑华电工电子技术 第一章
5
1.1.2 电流和电压的参考方向
电流和电压的正方向： 实际正方向：
物理量 电流I 电动势E 电压U
实际正方向 假设正方向
物理中对电量规定的方向。
正方向 正电荷移动的方向 单位 A, kA, mA, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V
6
电源驱动正电荷的方向
低电位 高电位 电位降落的方向
di dt
0
u 0
29
所以,在直流电路中电感相当于短路.
电感的储能
u L
di
dt 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：
WL
t 0
uidt WL
i 0
Lidi
2
1 2
Li
2
1 2
Li
？
电感中的电流是直流时, 储 存的磁场能量是否为0？
否！W L
1 2
LI
2
30
5.电容 C
C
q = Cu
du dt
直流电 路中， 电容两 端的电 压是否 为0？
i
dq dt
C
i C
du
dt 1 u idt C
当u
U (直流) 时,
du dt
0
i0
33
所以,在直流电路中电容相当于开路。
电容的储能
i C
du dt
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
WC
t 0
11
例2 假设: I R 与 UR 的方向一致
a
IR UR
（关联参考方向）
b
U R = I R· R
假设: I R 与 UR 的方向相反 a IR UR b
1.1.2 电流和电压的参考方向
电流和电压的正方向： 实际正方向：
物理量 电流I 电动势E 电压U
实际正方向 假设正方向
物理中对电量规定的方向。
正方向 正电荷移动的方向 单位 A, kA, mA, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V
6
电源驱动正电荷的方向
低电位 高电位 电位降落的方向
di dt
0
u 0
29
所以,在直流电路中电感相当于短路.
电感的储能
u L
di
dt 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：
WL
t 0
uidt WL
i 0
Lidi
2
1 2
Li
2
1 2
Li
？
电感中的电流是直流时, 储 存的磁场能量是否为0？
否！W L
1 2
LI
2
30
5.电容 C
C
q = Cu
du dt
直流电 路中， 电容两 端的电 压是否 为0？
i
dq dt
C
i C
du
dt 1 u idt C
当u
U (直流) 时,
du dt
0
i0
33
所以,在直流电路中电容相当于开路。
电容的储能
i C
du dt
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
WC
t 0
11
例2 假设: I R 与 UR 的方向一致
a
IR UR
（关联参考方向）
b
U R = I R· R
假设: I R 与 UR 的方向相反 a IR UR b
电工电子技术实训教程 第1章 安全用电
2．判断触电程度轻重
触电者一经脱离电源，应立即进行检查。如果 触电者神志清醒，应让其充分休息，尽量少予移 动；若已经失去知觉，就应马上用看、听、试的 方法判定伤员呼吸心跳情况。 (1)看：看伤员的胸部、腹部有无起伏动作； (2)听：用耳贴近伤员的口鼻处，听有无呼气声音； (3)试：试测口鼻有无呼气的气流，再用两手指轻 试喉结旁处的颈动脉有无波动。若触电者为昏迷不 醒，但还有呼吸和脉搏，最好马上送往就近医院； 若呼吸脉搏均已停止，应立刻采用心肺复苏法。
3．心肺复苏法
（1）人工呼吸方法 一手捏住患者鼻翼两侧，另一手食指与中指抬起 患者下颌，深吸一口气，用口对准患者的口吹入， 吹气停止后放松鼻孔，让病人从鼻孔呼气。依此反 复进行。成人患者每分钟14 —16 次，儿童每分钟 20次。最初六七次吹气可快一些，以后转为正常速 度。同时要注意观察患者的胸部，操作正确应能看 到胸部有起伏，并感到有气流逸出。
1.1 电流对人体的伤害及触电方式 1.2 触电的原因和预防措施 1.3 触电急救常识
1.1 电流对人体的伤害及触电方式
1.1.1 电流对人体的伤害
当人体触及带电体时，就会有电流通过人体，对人体 造成伤害。电流对人体的伤害分为电击和电伤两种。 电击: 电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经 系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。 电伤:由电流的热效应、化学效应或机械效应对 人体造成的伤害。
1.3 触电急救
1.3.1 触电急救的原则
“迅速、就地、准确和坚持”
准确”就是抢救的方法和施行的动作姿势要合 “迅速”就是要争分夺秒，千方百计使触电者 ““ 坚持”就是抢救必须坚持到底。有时 “就地”是指在安全地方就地抢救触电者，早争取 适得当。 脱离电源，并将受害者放到安全地方。 抢救需长达几小时，直到医务人员判定 一分钟就有可能救活触电者。实验研究和统计表明， 1.3.2 触电急救的操作 触电者已经死亡，无法抢救时，才能停 如果从触电后 1分钟开始救治，则90%可以救活；如 1．迅速切断电源 止抢救。 6分钟开始抢救，则仅有10%的救活机会； 果从触电后 而从触电后12分钟开始抢救，则救活的可能性极小。 （1）救护人不可直接用手或其他潮湿的 物件作为救护工具，必须使用适当的绝缘 注 工具。 意： （2）要防止触电者脱离电源后可能的摔 伤。
电工与电子技术 第一章
10V
10
I1 = -1A
《电工学》—电工技术
(1.4 )电流方向的表示方法
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 (图中标出箭头）
i
参考方向
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A
指向B。 (图中标出A、B）
A
i AB 参考方向
B
《电工学》—电工技术
(2) 电压
电位的概念 –单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该 点的电位。它表示外力将单位正电荷从参考点（0 电位）移动到的该点所作的功
即：R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
《电工学》—电工技术
电阻的开路与短路 i R
+
u
u
对于一电阻R
（1）当 R = 0 ，视其为短路。
0
i
i为有限值时，u = 0。
短路伏安特性曲线
u
（2）当 R = ，视其为开路。
-+ + -
1
2
4
3
5
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 1A
确定各元件的功率，指出哪些是电源、哪些是负载？
《电工学》—电工技术
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V
+
U
+
U
I
关联参考方向
I
非关联参考方向
电工电子技术第一章习题答案
10A
4Ω
5Ω
此时有： I3 =10A*4Ω /（2Ω +4Ω +5Ω ）=40/11A
（4）保留 4V 理想电压源，其余部分按理想电压源短路，理想电流源开路处置，由此 可得下图： I4 2Ω + 4V 5Ω 4Ω
由于上图不能形成电流，故 I4 =0. 综合以上，利用叠加定理： IX =I1 +I2 +I3 +I4 =20/11A-45/11A+40/11A+0=15/11A=1.364A 1-16.试求如图电路中的电流 I。 3Ω 1A 4Ω 20Ω 16V + 8Ω 解：利用戴维南定理 （1） 首先求等效电阻 R0 ，将理想电压源视为短路，理想电流源视为开路，如下图： R0 3Ω U1 3Ω
2Ω I1 4Ω + 20V 5Ω
此时通过整个电路的电流 I1 可得 I1 =20V/（2+4+5） Ω =20/11A （2）保留 5A 理想电流源，此电流方向与正方向相反，其余部分按理想电压源短路，理 想电流源开路处置，得下图： I2 2Ω
4Ω
5A
5Ω
此时可得： I2 =（-5）A*9Ω /（2 Ω +4Ω +5Ω ）=-45/11A （3）保留 10A 理想电流源，电流方向与正方向一致，其余部分按理想电压源短路，理想电 流源开路处置，得下图： I3 2Ω
此时通过整个电路的电流i1可得i120v2452011a2保留5a理想电流源此电流方向与正方向相反其余部分按理想电压源短路理想电流源开路处置得下图
电工电子技术第一章习题答案
1-1.电路如题所示，求图中的 u,i 或 R。
解：(a)电压与电流同向，则 R=
电工与电子技术第一章课后习题参考答案
习题11-1 在题图1-1中，已知2I A =-,5R =Ω。
求各图中的电压U 。
U+U+U+U (a)(b)(c)(d)解：（a ）U 、I 关联，(2)510U IR V ==-⨯=- （b ）U 、I 非关联，(2)510U IR V =-=--⨯= （c ）U 、I 非关联，(2)510U IR V =-=--⨯= （d ）U 、I 关联，(2)510U IR V ==-⨯=-1-2 在题图1-2中，已知2I A =-，15U V =。
计算各图元件中的功率，并说明它们是电源还是负载。
(a)(b)(c)(d)解：（a ）U 、I 关联，(2)1530P UI W ==-⨯=-,0P <,元件A 是电源性。
（b ）U 、I 非关联，(2)1530P UI W =-=--⨯=,0P >,元件B 是负载性。
（c ）U 、I 非关联，(2)1530P UI W =-=--⨯=,0P >,元件C 是负载性。
（d ）U 、I 关联，(2)1530P UI W ==-⨯=-,0P <,元件D 是电源性。
1-3某电路中需要接入一个限流电阻，已知接入的电阻两端电压10R U V =，流过电阻的电流20R I mA =。
试选择这个电阻的参数。
解：3105002010U R I -===Ω⨯ 31020100.2R P UI W -==⨯⨯=规格化以后，0.5R P W =1-4一只15V 、5W 的白炽灯接在36V 的电源上，试选择需要串联的电阻。
解：51153P I A U === 361521R U V =-=216313R U R I===Ω 12173R R P U I W ==⨯=1-5 在题图1-5中，已知112U V =,14S U V =,26S U V =,1232R R R ===Ω.试求2U 。
2解：1211()S I R R U U ++=111212424S U U I A R R --===+221222462S S U IR U U V =+-=⨯+-=1-6在题图1-6中，已知电位器6W R K =Ω。
电工电子技术基础-第1章 电路基本概念及基本定律
用电阻R表示。
章目录 节首页 上一页 下一页
第1章 电路基本概念与定律——电路模型
汽车供电电路模型
图中，US 为汽车上的直流发电机的输出电压，R1 为发 电机的内阻，E为蓄电池，R2 为蓄电池内阻，RL 是汽车上的 等效负载电阻，它包括各种车用电气设备的等效电阻。
章目录 节首页 上一页 下一页
第1章 电路基本概念与定律——电路模型
第1章 电路基本概念与定律——电路基本物理量
注意 1.参考方向可以任意选取。 2.当参考方向与实际方向相同时，电压值为正值 当参考方向与实际方向相反时，电压值为负值
3. 在未标明参考方向时，电压值的正负没有意义。
章目录 节首页 上一页 下一页
第1章 电路基本概念与定律——电路基本物理量
电动势 描述了电源中外力做功的能力，大小等于外力在电源内 部克服电场力把单位正电荷从负极移到正极所做的功。
电路分析中，基本物理量有电流、电压、电动势和电功率。 一、电流及其参考方向
电流就是电荷的定向移动，电流的大小用电流强度表示。 电流强度（电流） 单位时间内通过导体横截面的电荷量。
即 i q （安[培]，A) t
交流电流用小写字母i表示，直流电流用大写字母I表示。
章目录 上一页 下一页
第1章 电路基本概念与定律——电路基本物理量
• 通过实验验证来巩固所学理论， 训练实验技能，并培养严谨的科学作风， 掌握常用仪器、仪表的使用方法，验证与探索相结合。
章目录 上一页 下一页
第1章
教学目标
基本概念
基本定律 应用
第1章 电路基本概念与定律
第一节 电路模型 第二节 电路基本物理量 第三节 基尔霍夫定律 第四节 电路元件 第五节 电路的工作状态
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（ 或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧 （KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门 子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致， 则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
《电工电子技术》(曹建林) 习题详解：第1章
第1章习题详解四、分析计算题 1、答案：VB=0VVA=1×2+5=7V 2、答案：根据KCL 、KVL 可列方程如下： I1+I2=7I1×1-I2×2+10-5=0 解方程可得I1=3（A ），I2＝4（A ） 则U=10- I2×2=10- 4×2=2（V ） 3、答案：在电路图上标出各支路电流的参考方向，如图所示，选取绕行方向。
应用KCL 和KVL 列方程如下0321=-+I I I13311E R I R I =+ 23322E R I R I =+代入已知数据得0321=-+I I I 1510531=+I I 65101032=+I I解方程可得I1=-7/4（A ），I2＝33/8（A ），I3＝19/8（A ）。
4、答案：（1）先计算18V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。
61218=+='I (A) 661=⨯='U (V)（2）再计算6A 电流源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。
26121=⨯+=''I (A) 162263636=⨯++⨯⨯=''U (V) 图4-4（3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
426=-=''-'=I I I (A) 22166=+=''+'=U U U (V)5、 答案：（1）先计算开路电压，如下图。
UOC=-1×16+1=-15(V) （2）再求等效电阻Rab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。
Rab=1(Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。
35154115-=-=+-=I (A) U =4I =4×(3-)=-12(V)6、答案：（1）根据叠加定理，当单独作用时，短路，则=-IR1，即5=-（-1）R1所以可求得 R1=5(Ω)（2）当单独作用时，短路，则//=I（R1// R2），即20=5（5// R2）所以可求得 R2=20(Ω)7、答案：利用戴维南定理(1)求等效电阻0R130213R RR RR R⨯=++6124612⨯=++8=Ω(2)求端口开路电压OCU1212612120.54612612OCU U U⨯⎛⎫=+=⨯+⨯+⎪++⎝⎭8412V=+=利用戴维南得原理图：所以12184OCO LUi AR R===++8、答案：S闭合时：V A=6VV B=-3VV C=0VS断开时：V A=V B=6VV C=9V9、答案：对a列KCL方程：I-I1-I2=0得I2=4mA对左回路列KVL：6×3+2I3－4×1=0得I3=-7mA A4=13mA A5=－3mA10、答案：对电路进行等效变换可得到下图根据上图电路可列出：6.75R/(3+6+R)=U所以可求得R=18(Ω)。
电工电子技术 第一章 直流电路
U U I Rs
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
电工电子技术 第一章基本概念与基本定律
I1 I6=I1－I2=11－(－7)=18（mA)
I6=I4+I5=12+6=18（mA)
R1 R2 R3 I3
I5
28
2020年2月3日星期一
4．物理意义：KCL是电流的连续 性的体现，也是能量守衡的体现。
5．KCL对各支路电流施加了约束， 而与支路元件的性质无关。
q
q2
q1
29
1.6.3 KVL（电压定律）
20
4．额定值与实际值
2020年2月3日星期一
通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源 输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流 决定于负载的大小。
既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小， 是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢？ 回答是肯定的，这个合适的值就是额定值。
各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定
P UI
＞0负载 -
非关联方向
元件 U
+
18
2020年2月3日星期一
例题
试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。
1A E 5V R0 1Ω
U0
解： I
a P UI 41 4W (吸收）
+ 4V P0 U0I 11 1W (吸收）
4Ω U
R -
PE EI 15 5W (发出）
2020年2月3日星期一
绪论
电工电子技术是一门研究电能在技术领域中应用 的技术基础课，它包括：电工技术和电子技术两部分。
电路理论： 直流、交流、暂态、非正弦。 电工技术：
磁路和电机： 变压器、电磁铁、
三相异步电动机及控制。
模拟电子线路：半导体器件、分离件放大器、
电子技术：
I6=I4+I5=12+6=18（mA)
R1 R2 R3 I3
I5
28
2020年2月3日星期一
4．物理意义：KCL是电流的连续 性的体现，也是能量守衡的体现。
5．KCL对各支路电流施加了约束， 而与支路元件的性质无关。
q
q2
q1
29
1.6.3 KVL（电压定律）
20
4．额定值与实际值
2020年2月3日星期一
通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源 输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流 决定于负载的大小。
既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小， 是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢？ 回答是肯定的，这个合适的值就是额定值。
各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定
P UI
＞0负载 -
非关联方向
元件 U
+
18
2020年2月3日星期一
例题
试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。
1A E 5V R0 1Ω
U0
解： I
a P UI 41 4W (吸收）
+ 4V P0 U0I 11 1W (吸收）
4Ω U
R -
PE EI 15 5W (发出）
2020年2月3日星期一
绪论
电工电子技术是一门研究电能在技术领域中应用 的技术基础课，它包括：电工技术和电子技术两部分。
电路理论： 直流、交流、暂态、非正弦。 电工技术：
磁路和电机： 变压器、电磁铁、
三相异步电动机及控制。
模拟电子线路：半导体器件、分离件放大器、
电子技术：
第1章 电路的基本知识
i u R
图1-17
非关联 放出功率
关联 吸收功率
电工电子技术基础
对于直流电或正弦交流电，电阻所吸收的功率可以写为
P IU U
2
I R
2
R
Байду номын сангаас
(1-7)
电功率P也可表述为：单位时间内电流所做的功，单位是 瓦(W),或KW、mW、μ W等。 二.电功〔电能) 定义为：电流通过负载所做的功，与电功率的关系为：
电工电子技术基础
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向，电流参考方向 已用箭头表示在图上。
a
i 2A a
b
a
图1-6
i 3 A b
b
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致, 电流的真实方向为由a到b;
(b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反, 电流的真实方向为由b到a。
+
－
图1-4 电工电子技术基础
② 电流的参考方向
在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方 向在求解前往往很难判断.但描述电路元件性质 和连接方式规律的公式的列写都与电流的方向
有关。
电工电子技术基础
为此在进行分析之前,我们必须给各支路的电流 一个假定的正方向用箭头表示,称为电流的参考方向, 也称为假定方向。
储存的电场能
t
ui d t
0
u
Cu d u
1 2
Cu
2
0
C 是储能元件
电工电子技术基础
§ 1.5 电压源与电流源
一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式 表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。
图1-17
非关联 放出功率
关联 吸收功率
电工电子技术基础
对于直流电或正弦交流电，电阻所吸收的功率可以写为
P IU U
2
I R
2
R
Байду номын сангаас
(1-7)
电功率P也可表述为：单位时间内电流所做的功，单位是 瓦(W),或KW、mW、μ W等。 二.电功〔电能) 定义为：电流通过负载所做的功，与电功率的关系为：
电工电子技术基础
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向，电流参考方向 已用箭头表示在图上。
a
i 2A a
b
a
图1-6
i 3 A b
b
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致, 电流的真实方向为由a到b;
(b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反, 电流的真实方向为由b到a。
+
－
图1-4 电工电子技术基础
② 电流的参考方向
在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方 向在求解前往往很难判断.但描述电路元件性质 和连接方式规律的公式的列写都与电流的方向
有关。
电工电子技术基础
为此在进行分析之前,我们必须给各支路的电流 一个假定的正方向用箭头表示,称为电流的参考方向, 也称为假定方向。
储存的电场能
t
ui d t
0
u
Cu d u
1 2
Cu
2
0
C 是储能元件
电工电子技术基础
§ 1.5 电压源与电流源
一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式 表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。
J__《电工电子技术基础》电子教案_电工电子技术课件_第1章___电路分析基础
功的单位为焦耳，时间单位为秒时，电功率的单位是“瓦 ” -3
（3）效率
1W=10 KW
输出功率与输入功率的比值称为效率，用“η”表示
P2 P2 100% 100% P P2 P 1
计算功率时应注意的问题
在进行功率计算时，如果假设 U、I 参考方向关联。 则某部分电路功率 P > 0 , 说明U、I 实际方向与 参考方向一致，说明电路吸收电功率，为负载。 当某部分电路功率 P < 0 时, 则说明 U、I 实际方 向与参考方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。
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 联简化计算，最后将简化的等效电阻相加即可求出。
第四页
2. 负载获得最大功率的条件
I R0
US
左图所示的闭合全电路中，电流为：
RL
＋ －
US I R0 RL
将式子整理为：
负载上获得的功率为： US 2 P I RL ( )2 R R0 RL
下，电感线圈的 等效电路模型？
–
3. 电感元件在直
流时相当于短路 ， L 是否为零？ 电容元件在直流 时相当于开路，C 是否为零？
4. 理想电源和实际
电源有何区别？理 想电源之间能否等 效互换？实际电源 模型的互换如何？
第四页
1.4 电路定律及电路基本分析方法
1. 电阻的串联与并联
I U1 R1 R2 U I R U I I1 R1 电阻的并联
2.电路的组成和功能
（1） 电路的组成
电路一般由电源、负载和中间环节组成。
电源： 如发电机、电池等，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。
电工电子技术第1章
“电阻元件”是电阻器、电烙铁、电炉等实际电路元器 电阻元件”是电阻器、电烙铁、 电阻元件 件的理想元件，即模型。因为在低频电路中， 件的理想元件，即模型。因为在低频电路中，这些实 际元器件所表现的主要特征是把电能转化为热能。 际元器件所表现的主要特征是把电能转化为热能。用 “电阻元件”这样一个理想元件来反映消耗电能的特 电阻元件” 征。 “电感元件”是线圈的理想元件； 电感元件”是线圈的理想元件； 电感元件 “电容元件”是电容器的理想元件。 电容元件”是电容器的理想元件。
理想元件
为了便于对电路进行分析和计算， 为了便于对电路进行分析和计算，我们常把实际元件加以 近似化、理想化，在一定条件下忽略其次要性质， 近似化、理想化，在一定条件下忽略其次要性质，用足以 表征其主要特征的“模型”来表示，即用理想元件来表示。 表征其主要特征的“模型”来表示，即用理想元件来表示。
例
第一章 电路的基础知识
第一节 电路的组成及主要理量 第二节 第三节 第四节 电路的基本元件 基尔霍夫定律的应用 简单电阻电路的分析方法
返回主目录
第一节 电路和电路模型
一、电路的组成 电路的组成
电路是各种电气元器件按一定的方式连接起来的总体。 电路是各种电气元器件按一定的方式连接起来的总体。 电路的组成： 电路的组成： 1. 提供电能的部分称为电源； 提供电能的部分称为电源； 2. 消耗或转换电能的部分称为 负载； 负载； 3. 联接及控制电源和负载的部 分如导线、 分如导线、开关等称为中间环 节。
电路模型
由理想元件构成的电路，称为实际电路的“电路模型”。 由理想元件构成的电路，称为实际电路的“电路模型” 是图1-1a所示实际电路的电路模型。 所示实际电路的电路模型。 图1-1b是图 是图 所示实际电路的电路模型
电工电子技术第1章
U 0
I 1 R1 I 2 R2 I 3 R3 E1 0
a
E5 _ + I2 I3 _ E6 d b c
I1 + E1 _
+
2、应用步骤
基尔霍夫电压定律
1）在电路图上标出电流(电压或电动势)的 参考方向。 2）标出回路的绕行方向。 3）根据KVL列方程(与绕行方向一致为正)求解。
基尔霍夫电流定律
KCL的扩展应用
例1
_ +
R2 E2 R4
R3 Is
R1 _
I=?
I=0
E1
+
基尔霍夫电流定律
KCL的扩展应用
I
I =?
例2
5
+ 6V _ 1
2
+ _ 12V 1
I=0
5
P6思考与练习1.3.1
1.3.2 基尔霍夫电压定律(KVL)
表明了电路中回路电压间的相互关系
1、内容：
功率
• 物理学中的定义：
设电路任意两点间的电压为U、电流为I,则
这部分电路消耗的功率为：
a + bI U
R
P U I
(W)
问题：
如果参考方向不一致怎么办？ 功率有无正负？
功率的计算
a I + U ba I U + b
U、I参考方向一致：
R
P U I
(W)
U、I参考方向不一致：
R
P U I
表明了电路中节点处各支路电流间的相互关系
1、内容：
任一瞬间，流入任一节
I2
点的电流之和等于流出
该节点的电流之和。
I1
I4
《电工与电子技术基础》第一章 直流电路
14
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1 电路与电路模型 3. 关联参考方向 在分析电路时，既要为电流选定参考方向，又要为电 压选定参考极性，彼此可以独立无关地任意选定。但为了分析 方便，常常采用关联的参考方向：电流的参考方向与电压降的 参考方向一致，如图(a)所示。在关联参考方向下，电路图上 只需标出电流的参考方向或电压的参考极性，如图 (b)、(c) 所示。
1.1 电路与电路模型 1.1.2 电路模型
电路分析中常见的三种最基本的理想电路元件模型 符号如图1.1-3所示。
图1.1-3 三种基本理想电路元件模型符号
1.1 电路与电路模型 任何实际电路都能用理想元件模型通过适当连接组 合构成实际电路模型。例如，图1.1-2所示的手电筒电路可 用图1.1-4所示的电路作为它的电路模型。
习惯上规定电压方向为由高电位指向低电位，即电位 降低的方向为电压的真实方向。
1.1 电路与电路模型 如果正电荷由a点移到b点获得能量，即能量增加， 则a点为低电位(负极)，b点为高电位(正极)，如图1.1-7(a) 所示；反之a点为高电位(正极)，b点为低电位(负极)，如 图1.1-7(b)所示。
电工电子技术 西安电子科技大学出版社
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路与电路模型 1.2 电路基本元件 1.3 电压源和电流源 1.4 基尔霍夫定律
1.1.1 电路
1.1 电路与电路模型
为实现特定功能将相应电器设备按一定方式连接而 成的电流通路。 电源、负载和中间环节是电路的基本组成部分。
（a）
（b）
（c）
解：（1）a为参考点图时1，.1如-1图0 1.1例-110.(1b-)2所电示路，则有
图
Ua 0 Ub iR (210) 20V Uc i(R R) [2 (10 10)] 40V Ubc Ub Uc 20V
1.1.4 电功率
1.1 电路与电路模型
功率是衡量能量变化率的物理量。单位时间内电路消耗 的能量称为电路的电功率，用p或P表示，即
S
R0
+
U0
E
-
U1
R
电源
中间环节
负载
图1.1-1 最简单的电
1.1 电路与电路模型 日常生活中常见的手电筒电路就是一个简单的电路， 如图1.1-2所示。
图1.1-2 常见手电筒电路
1.1 电路与电路模型
按照功能电路可分为： (1)电力电路：主要完成电能的传输和转换。 (2)信号电路：主要完成电信号的传递和处理。
图1.1-4 手电筒实际电路要能用集总参数电路来近似表述，需 要满足的条件为；实际电路的尺寸d要远远小于电路工作时 的电磁波的波长l，即
其中
d
c
f
(1.1-1)
(1.1-2)
1.1 电路与电路模型 1.1.3 电流、电压及其参考方向
1. 电流及其参考方向
图1.1-7 电压极性说明图
1.1 电路与电路模型
电压大小和方向都不随时间变化，则称为恒定电压 或直流电压，用U表示。
电压大小和方向都随时间变化，则称为时变电压， 周期性变化的称交流电压，用u表示。
1.1 电路与电路模型
电压的参考方向可以任意选定，在电路图中用“+”、
“-” 符号表示（如图1.1-7所示）；或用带下标的电压符号
电压u的单位为伏特(V)，d其w他的常用电压单位有千伏(kV)、
毫伏(mV)以及微伏(μuaVb )。dq
(1.1-6)
1.1 电路与电路模型
电路中两点之间的电压也可以用两点之间的电位差 来表示。
ua、ub分别表示两点的u电ab位 ，ua即 au、b b两点与参(1考.1点-7)（零电位 点）间的电压。
所以元件B的电压与电流方向关联。
1.1 电路与电路模型
【例1.1-2】电路如图1.1-10(a)所示，其中，R=10Ω，i=2A。 分别求： （1）当a点为参考点时，Ua、Ub、Uc的值和Ubc； （2）当d点为参考点时，Ua、Ub、Uc的值和Ubc；
ai R b R c R d ai R b R c R d ai R b R c R d
电路中正电荷有规则移动形成电流。电流的大小用
电流强度来衡量，即单位时间内通过导体横截面的电荷量，
用符号
表示。
i(t) dq dt
i(t)
(1.1-3)
1.1 电路与电路模型 电荷的单位为库伦(C)，时间的单位为秒(s)，电流 的基本单位为安培，用符号A表示。
其他常用电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微 安(μA)和纳安(nA)。
图1.1-8 电压、电流关联的参考方向
1.1 电路与电路模型
【例1.1-1】在图1.1-9电路中，判断电压u和电流i是否关联？
i
+
A
u
B
-
解：对于元件A：电流从电压的“-”极流入，“+”极流出，
所以元件A的电压与图电1.流1-方9 向例非1关.1联-1。 电路图
对于元件B：电流从电压的“+”极流入，“-”极流出，
表示，如电压uab表示电压u的参考方向为由a点指向b点，即a
点为“+”，b点为“-”，并且有
。
uab uba
1.1 电路与电路模型
注意： （1）求解电路时，必须设定电流、电压的参考方向； （2）电路图中所标注的均为参考方向，不是真实方向；
（3）参考方向可任意选定，但计算过程中一经选定就不应 改变。
功率的单位是瓦p(特t)(W)d，w常用u的dq功率u单i 位还有兆(瓦1.(1M-W8))、千瓦 (kW) 、毫瓦(mW) 、微d瓦t (μWd)。t
1.1 电路与电路模型 在分析时，为列写表达式，须预先假定电流的参考方 向。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的真实方向。 图1.1-5为电流参考方向的两种表示方法。
ai
A
b
(a) 箭头表示
iba
a
B
b
(b) 双下标表示
图1.1-5 电流及其参考方向
1.1 电路与电路模型 如果电流的大小和方向不随时间变化，即
则这种电流称为恒定dq电流dt，=常简称数直流，常用大(1写.1字-4母) I来表示：
IQ t
(1.1-5)
1.1 电路与电路模型 如果电流大小和方向都随时间变化，则称为时变电流， 变化为周期性的称为交变电流，简称交流。如图1.1-6所示。
图1.1-6 直流电流与交流电流波形示意 图
1.1 电路与电路模型 2. 电压及其参考方向 电压的定义：单位正电荷(dq)由a点移动到b点电场 力做的功(dw)称为a、b两点的电压，用符号 U 、u表示， 则