电工学第二讲PPT课件
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电工学电工技术第二章ppt课件
U R1 R2 (3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；
11 1
–
R R1 R2
(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。
I
两电阻并联时的分流公式：
+ U –
R
I1
R2 R1 R2
I
应用：
I2
R1 R1 R2
I
分流、调节电流等。(最广泛)
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例1:图示为变阻器调节负载电阻RL两端电压的 分压电路。 RL = 50 ，U = 220 V 。中间环节是变 阻器，其规格是 100 、3 A。今把它平分为四段，
R2
R =R1+R2
(4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。
I
+ U –
两电阻串联时的分压公式：
R
应U1用：R1R1R2 U
U2
R2 R1 R2
U
降压、限流、调节电压等。 编辑版pppt
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2.1.2 电阻的并联
I
特点:
+ I1 I2
(1)各电阻联接在两个公共的结点之间； (2)各电阻两端的电压相同；
(2) 若所选回路中包含恒流源支路, 则因恒流源两
端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未
知电压，因此，在此种情况下不可少列KVL方程。
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例3：试求各支路电流。
a
c
+ 42V –
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解: (4) 在 e 点：
U 220
IeaRea
电工学PPT第二章
Z R2 X 2 X arctan R
阻抗角
R Z cos X Z sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路的阻抗特性：
Z R j ( X L X C ) R jX
(1) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
相量模型 电压、电流用相量表示；
Z R 2 ( X L X C )2
X L XC arctan R
U U u Z ＝ Z （） I I i
阻抗表示了电路的电 压与电流之间的大小 和相位的关系:
阻抗模值
Z＝R jX
电阻 电抗
Z Z
UC
UR
UL
I
电路呈电容性， 此时总电压滞后电流。
U L UC
UL
UR
I
U
UC
＋
u
－
uR
uL
R I jX L I jX C I
[ R j ( X L X C )] I
定义电路的阻抗：
def
C
uc
用相量法分析R、L、C串联电路
＋
I R
jX L
U
－
U R
U L jX C
Uc
U Z ＝R j ( X L X C ) I 阻抗模值 Z Z
RLC串联电路UI
UL
UC U L UC UC
UL
相量图
U
UR
I
电路呈电感性； 此时总电压超前电流。
(2) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
R Z cos X Z sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路的阻抗特性：
Z R j ( X L X C ) R jX
(1) 当 X L X C 时，X 0, 0
阻抗角
相量模型 电压、电流用相量表示；
Z R 2 ( X L X C )2
X L XC arctan R
U U u Z ＝ Z （） I I i
阻抗表示了电路的电 压与电流之间的大小 和相位的关系:
阻抗模值
Z＝R jX
电阻 电抗
Z Z
UC
UR
UL
I
电路呈电容性， 此时总电压滞后电流。
U L UC
UL
UR
I
U
UC
＋
u
－
uR
uL
R I jX L I jX C I
[ R j ( X L X C )] I
定义电路的阻抗：
def
C
uc
用相量法分析R、L、C串联电路
＋
I R
jX L
U
－
U R
U L jX C
Uc
U Z ＝R j ( X L X C ) I 阻抗模值 Z Z
RLC串联电路UI
UL
UC U L UC UC
UL
相量图
U
UR
I
电路呈电感性； 此时总电压超前电流。
(2) 当 X L X C 时，X 0, 0
电工学2
一．电阻的串联
+
i
R1 R2
u
+ u1 － + u2 － + un －
i
+ u － R
－
Rn
n个电阻串联可等效为一个电阻
R = R1 + R2 + + Rn
分压公式
Rk uk = Rk i = u R
两个电阻串联时
R1 u1 = u R1 + R2
R2 u2 = u R1 + R2
+ u
i
R1 R2
U -U2 = I1 R1 - I2 R2 1
独立方程只有 1 个
小
结
设：电路中有N个节点，B个支路
则： 独立的节点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路电压方程有 (B -N+1)个
a
+
N=2、B=3
R2
R3 U2
+
R1
-
U1
独立电流方程：１个
_
b
独立电压方程：２个 （一般为网孔个数）
1-4电阻电路的等效变换 具有相同电压电流关系（即伏安关系， 简写为VAR）的不同电路称为等效电路， 将某一电路用与其等效的电路替换的过程 称为等效变换。将电路进行适当的等效变 换，可以使电路的分析计算得到简化。
R1 I1
R2
I
I3
R3 R4
Is
R5 (接上页) R1 I1 R2
I
I3
R3 R4
Is
R5
I R4 I1+I3
Is R1//R2//R3
R5
I I1+I3 R4 R1//R2//R3
电工学课件2
−
I I7
R12 1Ω
I12 I5
3V
−
I +
3V −
5
R7 R5 3Ω 6Ω
R34 2Ω
R5 6Ω R6 1Ω
R6 1Ω
(a)
+
I I7
(b) I R
12
12
1Ω R7 3Ω
R = 1•5Ω
3V
−
R 3456 2Ω
(d)
(c)
由(d)图可知 R = 1•5Ω
I
+ 3V
−
U , I = = 2A R
一般不限于内阻R0 ，只要 一个电动势为E的理想电 压源和某个电阻R串联的 电路，都可以化为一个电 流为 I S的理想电流源和这 个电阻并联的电路。 a
a
E
IS
R
R
b
E IS = R
b
注：其它含源支路的等效
• 电压源并电阻
•
电流源串电阻
电压源与电流源并联或串联，如何等效？ 电压源与电流源并联或串联，如何等效？ 两个电压源串联，如何等效？ 两个电压源串联，如何等效？ 两个电流源并联，如何等效？ 两个电流源并联，如何等效？ 两个相同的电压源并联，如何等效？ 两个相同的电压源并联，如何等效？ 两个相同的电流源串联，如何等效？ 两个相同的电流源串联，如何等效？
例题2.1 例题2.1
计算图中所示电阻电路的等效电阻R，并 求电流 I 和I5 。
I + 3V
−
R1 2Ω R2 2Ω R7 3Ω I R3 4Ω R4 4Ω
5
R5 6Ω R6 1Ω
解
可以利用电阻串联与并联的特征对电路进行简化
I
+
I I7
R12 1Ω
I12 I5
3V
−
I +
3V −
5
R7 R5 3Ω 6Ω
R34 2Ω
R5 6Ω R6 1Ω
R6 1Ω
(a)
+
I I7
(b) I R
12
12
1Ω R7 3Ω
R = 1•5Ω
3V
−
R 3456 2Ω
(d)
(c)
由(d)图可知 R = 1•5Ω
I
+ 3V
−
U , I = = 2A R
一般不限于内阻R0 ，只要 一个电动势为E的理想电 压源和某个电阻R串联的 电路，都可以化为一个电 流为 I S的理想电流源和这 个电阻并联的电路。 a
a
E
IS
R
R
b
E IS = R
b
注：其它含源支路的等效
• 电压源并电阻
•
电流源串电阻
电压源与电流源并联或串联，如何等效？ 电压源与电流源并联或串联，如何等效？ 两个电压源串联，如何等效？ 两个电压源串联，如何等效？ 两个电流源并联，如何等效？ 两个电流源并联，如何等效？ 两个相同的电压源并联，如何等效？ 两个相同的电压源并联，如何等效？ 两个相同的电流源串联，如何等效？ 两个相同的电流源串联，如何等效？
例题2.1 例题2.1
计算图中所示电阻电路的等效电阻R，并 求电流 I 和I5 。
I + 3V
−
R1 2Ω R2 2Ω R7 3Ω I R3 4Ω R4 4Ω
5
R5 6Ω R6 1Ω
解
可以利用电阻串联与并联的特征对电路进行简化
I
+
电工技术的课件第二章
例 分析以下电路中应列几个电流方程？几个 电压方程？
I1
a
I2
E1
+R1 #1
-
I3
R2 #2 R3
#3
+ _ E2
b
（1-7）
I1
a
I2
E1
+R1 #1
-
I3
R2 #2 R3
#3
+ _ E2
b 基尔霍夫电流方程：
#1
结点a：I1I2 I3 #2
结点b： I3 I1I2 #3
基尔霍夫电压方程：
E1 I1R1 I3R3 E2 I2R2 I3R3 E1 E2 I1R1 I2R2
需补足 B -（N -1）个方程。
2. 独立回路的选择：
EU
#1 #2 #3 一般按网孔选择
4 解联立方程组
根据未知数的正负决定电流的实际方（向2-1。5）
.P４６ 例：求IG
解：
解得：
支路电流法的优缺点
优点：支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据基尔霍夫定律、
欧姆定律列方程，就能得出结果。 缺点：电路中支路数多时，所需方程的个
数较多，求解不方便。
a
支路数 B=4
b
须列4个方程式
（2-17）
2.1.3 结点电压法
结点电位的概念： 在电路中任选一结点，设其电 位为零（用 标记），此点称为 参考点。其它各结点对参考点的电 压，便是该结点的电位。记为： “VX”（注意：电位为单下标）。
（2-18）
结点电位法中的未知数：结点电位“VX”。
式中分母为各支路电阻倒数和，分子 为各有源支路中电动势除以电阻后求其代 数和。电动势方向指向未知结点，则该项 为正，反之为负。
电工学习第二章PPT课件
(1) 若uC(0)U00， 电容元件用恒压源代替， 其值等于U 0 ; 若uC(0)0，电容元件视为短路。
(2) 若 iL(0)I00, 电感元件用恒流源代替 ， 其值等于I0 , 若iL(0)0, 电感元件视为开路。
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(3) 时间常数 的计算
原则: 要由换路后的电路结构和参数计算。
(同一电路中各物理量的 是一样的)
对于一阶RC电路 R0C
对于一阶RL电路
L R0
注意：
1) 对于简单的一阶电路 ，R0=R ;
2) 对于较复杂的一阶电路， R0为换路后的电路 除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的
无源二端网络的等效电阻。
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例1：
t=0 S R1
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第3章 电路的暂态分析
重点： 1．换路定则； 2．一阶线性电路暂态分析的三要素法。
难点： 1．用换路定则求初始值和稳态值； 2．用一阶线性电路暂态分析的三要素法求解暂态 电路； 3．微分电路与积分电路的分析。
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3 .3 .3 RC电路的全响应
f () O
(d)f()0 t
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三要素法求解暂态过程的要点
(1) 求初始值、稳态值、时间常数； (2) 将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式； (3) 画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。
（由初始值稳态值）
f(t)
终点 f ()
起点 f (0 )
O
0 .63 [f( 2)f(0) ]f(0)
结论1： 全响应 = 零输入响应 + 零状态响应
(2) 若 iL(0)I00, 电感元件用恒流源代替 ， 其值等于I0 , 若iL(0)0, 电感元件视为开路。
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(3) 时间常数 的计算
原则: 要由换路后的电路结构和参数计算。
(同一电路中各物理量的 是一样的)
对于一阶RC电路 R0C
对于一阶RL电路
L R0
注意：
1) 对于简单的一阶电路 ，R0=R ;
2) 对于较复杂的一阶电路， R0为换路后的电路 除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的
无源二端网络的等效电阻。
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例1：
t=0 S R1
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第3章 电路的暂态分析
重点： 1．换路定则； 2．一阶线性电路暂态分析的三要素法。
难点： 1．用换路定则求初始值和稳态值； 2．用一阶线性电路暂态分析的三要素法求解暂态 电路； 3．微分电路与积分电路的分析。
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3 .3 .3 RC电路的全响应
f () O
(d)f()0 t
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三要素法求解暂态过程的要点
(1) 求初始值、稳态值、时间常数； (2) 将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式； (3) 画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。
（由初始值稳态值）
f(t)
终点 f ()
起点 f (0 )
O
0 .63 [f( 2)f(0) ]f(0)
结论1： 全响应 = 零输入响应 + 零状态响应
电工学2
3 j4 U
3 j 4 U
3 j 4 U
u 5 2 sin( t 531 )
u 5 2 sin( t 126 9 )
u 5 2 sin( t 126 9 )
33
符号说明
瞬时值 --- 小写 有效值 --- 大写 最大值 --- 大写+下标
i
35
交流电也遵循克希荷夫定律,即:
i(t) 0 , u(t) 0
用相量表示:
I 0 ,
U 0
或:
Im 0 ,
Um 0
36
注意
正弦量的幅值（或有效值） 不能直接进行加减。
正误判断
u 100sin t U ？
瞬时值
复数
37
正误判断
第二章 正弦交流电路
§2 . 1 正弦交流电的基本概念 §2 . 2 正弦量的相量表示法 §2 . 3 单一参数的交流电路 §2 . 4 RLC串联交流电路 §2 . 5 阻抗的串联和并联 §2 . 6 串联谐振和并联谐振
§2 . 7 功率因数的提高
§2 . 8 三相电源
§2 . 9 三相负载的联结
有利于电器设备的运行；
. . . . .
3
正弦交流电的方向
正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。
i
u
R
i
实际方向和假设方向一致
t
实际方向和假设方向相反
交流电路进行计算时，首先也要规定物理量 的正方向，然后才能用数字表达式来描述。
4
二、正弦量的三要素
Im
i
i I m sin t
电工学 (2)ppt课件
6
本章要求:
1.了解电路模型及理想电路元件的意义； 2.理解电压与电流参考方向的意义；掌握电源
与负载的判别。 3. 理解电路的基本定律并能正确应用； 4. 了解电源的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义； 5. 掌握分析与计算电路中各点电位的方法。
7
§1.1 电路的基本概念
一、电路的组成和作用
负载：将电能转换成非电能的装置，或消耗电能的装置。 例如：电动机、电炉、灯
中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分
配电能的作用。例如：输电线路
9
二、 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，
忽略次要因素，将实际电路元件理想化
（模型化）。
主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。
在电路中任选一节点，设其电位为零（用 标记）， 此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是
该节点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。
a
a
1 b 5A
a 点电位： Va = 5V
1
b 5A
b 点电位： Vb = -53V5
注意：电位和电压的区别
某点电位值是相对的，参考点选得不同， 电路中其它各点的电位也将随之改变；
1.1.3/7 图1.1.9中，哪些元件吸收功率，哪些元件提供 功率，并求出吸收与提供的功率大小。
20
§1.2 电路元件
二端元件： 电阻 电感 电容 电压源 电流源
一、电阻元件 R :（单位：、k、M ）
1. 线性电阻:电阻值与它所通过的电流 和所施加 的电 压无关。即电阻值固定不变. 也可以说满足欧姆定 律的电阻为线性电阻.
本章要求:
1.了解电路模型及理想电路元件的意义； 2.理解电压与电流参考方向的意义；掌握电源
与负载的判别。 3. 理解电路的基本定律并能正确应用； 4. 了解电源的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义； 5. 掌握分析与计算电路中各点电位的方法。
7
§1.1 电路的基本概念
一、电路的组成和作用
负载：将电能转换成非电能的装置，或消耗电能的装置。 例如：电动机、电炉、灯
中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分
配电能的作用。例如：输电线路
9
二、 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，
忽略次要因素，将实际电路元件理想化
（模型化）。
主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。
在电路中任选一节点，设其电位为零（用 标记）， 此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是
该节点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。
a
a
1 b 5A
a 点电位： Va = 5V
1
b 5A
b 点电位： Vb = -53V5
注意：电位和电压的区别
某点电位值是相对的，参考点选得不同， 电路中其它各点的电位也将随之改变；
1.1.3/7 图1.1.9中，哪些元件吸收功率，哪些元件提供 功率，并求出吸收与提供的功率大小。
20
§1.2 电路元件
二端元件： 电阻 电感 电容 电压源 电流源
一、电阻元件 R :（单位：、k、M ）
1. 线性电阻:电阻值与它所通过的电流 和所施加 的电 压无关。即电阻值固定不变. 也可以说满足欧姆定 律的电阻为线性电阻.
电工学第二讲PPT课件
13
二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路 中作为开关元件。
二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
RL
uo
t
uo
t
14
二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 入电压ui为矩形波时，试画出
U
ui
输出电压uo的波形。设uc(0) =0
ICEE。C
发射结正偏，发 射区电子不断向基 区扩散，形成发射
极电流IE。
27
1 发射区向基区扩散电子，形成发射极电流IE。
发射结正偏
扩散强
穿过发射结的电 流主要是电子流
E区多子（自由电子）到B区
B区多子（空穴）到E区
形成发射 极电流IE
IE是由扩散运 动形成的
28
2 电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流IB
特点:非线性
IB(A) 80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
UBE 0.2 ~ 0.3V
0.8 UBE(V)
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。
rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
(4) 稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM
(5) 最大允许耗散功率
管子不致发生热击穿的最大功率损耗：
PZM = UZ IZM
18
例：
+20V
通过稳压管的电流IZ等于 多少？R是限流电阻，其 值是否合适？
IZ R1.6K
＋
DZ
－
U Z 12V IZM 18mA
二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路 中作为开关元件。
二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
RL
uo
t
uo
t
14
二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 入电压ui为矩形波时，试画出
U
ui
输出电压uo的波形。设uc(0) =0
ICEE。C
发射结正偏，发 射区电子不断向基 区扩散，形成发射
极电流IE。
27
1 发射区向基区扩散电子，形成发射极电流IE。
发射结正偏
扩散强
穿过发射结的电 流主要是电子流
E区多子（自由电子）到B区
B区多子（空穴）到E区
形成发射 极电流IE
IE是由扩散运 动形成的
28
2 电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流IB
特点:非线性
IB(A) 80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
UBE 0.2 ~ 0.3V
0.8 UBE(V)
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。
rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
(4) 稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM
(5) 最大允许耗散功率
管子不致发生热击穿的最大功率损耗：
PZM = UZ IZM
18
例：
+20V
通过稳压管的电流IZ等于 多少？R是限流电阻，其 值是否合适？
IZ R1.6K
＋
DZ
－
U Z 12V IZM 18mA
电工学完整版全套PPT电子课件
传递函数
描述系统动态特性的数学模型，表示系统输出量与输入量之间关系 的函数。
稳定性分析
判断系统是否稳定，以及稳定程度的方法。包括时域分析法、频域 分析法等。
经典控制理论的应用
在航空航天、机械制造等领域有广泛应用，如飞行器的自动驾驶仪、 机床的数控系统等。
现代控制理论简介（状态空间法、最优控制等）
状态空间法
研究电磁现象在工程中应用的技 术科学。
研究对象
电磁现象及其在工程中的应用， 包括电路、电机、电器、电力电 子、自动控制等领域。
电力系统基本概念
1 2
电力系统的组成
包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。
电力系统中的电压等级
根据电力设备的额定电压，将电力系统划分为不 同的电压等级，如低压、中压、高压等。
单相半桥、单相全桥、三相半桥、三 相全桥等。
逆变电路应用
交流电机调速、不间断电源（UPS） 、太阳能发电等。
斩波和交流调压技术
斩波技术
斩波电路类型
将直流电转换为另一固定或可调的直流电 ，通过控制开关器件的通断时间实现电压 调节。
降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩 波等。
交流调压技术
交流调压电路类型
同步发电机结构和工作原理
同步发电机结构
主要由定子、转子、励磁系统、 冷却系统等部件组成。
工作原理
基于电磁感应原理，当原动机拖动 转子旋转时，励磁电流在定子绕组 中产生感应电势，进而输出交流电 能。
同步发电机应用
作为电力系统的重要组成部分，同 步发电机用于将机械能转换为电能 ，供应给各种用电设备。
特种电机简介
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contents
目录
描述系统动态特性的数学模型，表示系统输出量与输入量之间关系 的函数。
稳定性分析
判断系统是否稳定，以及稳定程度的方法。包括时域分析法、频域 分析法等。
经典控制理论的应用
在航空航天、机械制造等领域有广泛应用，如飞行器的自动驾驶仪、 机床的数控系统等。
现代控制理论简介（状态空间法、最优控制等）
状态空间法
研究电磁现象在工程中应用的技 术科学。
研究对象
电磁现象及其在工程中的应用， 包括电路、电机、电器、电力电 子、自动控制等领域。
电力系统基本概念
1 2
电力系统的组成
包括发电、输电、变电、配电和用电等环节。
电力系统中的电压等级
根据电力设备的额定电压，将电力系统划分为不 同的电压等级，如低压、中压、高压等。
单相半桥、单相全桥、三相半桥、三 相全桥等。
逆变电路应用
交流电机调速、不间断电源（UPS） 、太阳能发电等。
斩波和交流调压技术
斩波技术
斩波电路类型
将直流电转换为另一固定或可调的直流电 ，通过控制开关器件的通断时间实现电压 调节。
降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩 波等。
交流调压技术
交流调压电路类型
同步发电机结构和工作原理
同步发电机结构
主要由定子、转子、励磁系统、 冷却系统等部件组成。
工作原理
基于电磁感应原理，当原动机拖动 转子旋转时，励磁电流在定子绕组 中产生感应电势，进而输出交流电 能。
同步发电机应用
作为电力系统的重要组成部分，同 步发电机用于将机械能转换为电能 ，供应给各种用电设备。
特种电机简介
电工学完整版全套PPT电子 课件
contents
目录
电工学第2章正弦交流电路PPT课件
p=ui=Um sin(ωt+90°) Imsinωt
=UmIm cosωtsinωt =UIsin2ωt
电感元件的功率波形
上式表明， 电感元件的瞬时功率是一个幅值为UI 并以2ω的角频率随时间而变化的正弦量。瞬时功率 的变化曲线如右图所示。
26
当p>0时，表明电感元件吸收能量并作负载 使用，即将电能转换成磁场能量储存起来；
1. 相位角（或相位）——（ωt +ψi） 2. 初相位——t=0时的相位角，即ωt +ψi|t=0＝ψi
初相位不同，正弦波的起始点不同，如下图所 示。
(a)ψi＝0
(b)ψi＞0
(c)ψi<0
由于正弦量是周期性变化量，其值经2π后又重复，所
以一般取主值，| ψi |≤π。
8
2.1.3 初相位
在一个正弦交流电路中， 电压u和电流i的频率是相同的， 但初相位却可以不同。设：
19
在电阻元件的交流电路中，电压u与电流i 相 位相同、频率相同。其波形图、相量图如下所示：
根据 i=Imsinωt ；u=iR=ImRsinωt
可知电压幅值: Um=Im R；
U=I R
如果用相量来表 示电压与电流的
•
•
U
•
Um
•
R
或
••
U IR
关系，则有： I I m
20
瞬时功率：p=ui= Umsinωt Imsinωt=UmImsin²ωt
③指数形式可改写为极坐标形式：
A=r
三种复数式可以互相转换。复数的加减运 算可用直角坐标式；复数的乘除运算用指数形 式或极坐标形式则比较方便。
13
e e 例如: 设A1= a1+jb1 ＝r1 j 1 ；A2= a2+jb2 ＝r2 j 2
电工技术的讲义ppt
I2
R3
I5
R1 R2 ++
R4 -
R5
立节点的电压乘以与该未知节点
共有支路上的电导（称互导）。
E1
-
- E2 I4 C
+ E5
方程右边：与该独立节点相联系的各有源支路中的电动势与本 支路电导乘积的代数和：当电动势方向指向该节点时，符号为 正，否则为负。
A节点方程：
UA R 11 +R 12
本例需再列2个独立回路方程 一般地：l＝b-（n－1）
独立回路：每一个回路都有一个其他回路所不包含的新支路，
如：回路I和回路II和回路III两两相互独立
一般取网孔
对网孔I：
I1
a
I2
I1 R1 +I3 R3－E1=0
对网孔II：
+ E1
R1 I I3
R2 III +
R3 II
E2
－I2 R2+ E2 －I3 R3＝0
江苏大学电工电子教研室
电路的分析方法
4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，即线性运算 不能用来求功率（非线性）。如：
I3
R3
设： I3I3'+I3"
则： P3 I32R3 (I3' +I3")2R3
2. 确定节点数n，根据KCL列写电流方程 I 0
如图n=2,电流方程为：
I1
a
I2
节点a： I1 +I2 I3
+
R1
R2
+
节点b： I1 +I2 I3
E1 -
I3 R3
E2 -
其实是1个方程
电工学PPT第二章.
Z R2 ( XL XC )2
arctan X L XC
R
Z U ＝U u Z （）
I I i
Z＝R jX
阻抗表示了电路的电
压与电流之间的大小 和相位的关系:
电阻 电抗
Z Z
阻抗模值 阻抗角
Z R2 X 2
arctan
X R
R Z cos
X
Z
sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路UI
UL 相量图
UC
U
UL UC UC
I
UR
UL
UL UC 0
U I
UR UC
UL
UL UC
UL UC
UR I
U
复习：单一参数的交流电路
元件 向量模型
伏安关系
电阻 I R
U
电感 I j L
U
1
电容 I jC
U
U R I
U j L
I
U 1
I jC
感抗： 电抗：
XL L
1
XC C
向量图
§2.4 电阻、电感、电容串联的交流电路
一、R、L、C串联的交流电路 • • • •
＋i R L
U UR U LUC
•
•
•
u
uR uL
C
uc
－
用相量法分析R、L、C串联电路
＋ I R jX L
UR UL
U
jX C Uc
R I jX L I jXC I •
[R j( X L XC )] I
定义电路的阻抗：
def
Z
U ＝R I
j( X L
XC )
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2021
锗管 0.2 ~ 0.3V
外加电压大于死区电压二
极管才能导通。
6
I
I
0 UD U
近似特性
0 U
理想特性
当电源电压与二极管导通时的正向电压降相差不 多时，正向电压降不可忽略。二极管的电压小于其导 通电压的正向电压降时，二极管截止，电流等于零； 二极管导通后，正向电压降恒等于UD。
当电源电压远大于二极管导通时的正向电压降时，
例1： D
3k 6V
12V
V阳 =－6 V
A
+
电路如图，求：UAB
UAB
取 B 点作参考点，
– B
断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电
位。
V阴 =－12 V
V阳>V阴 二极管导通
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。
(3)本征半导体中加入三价杂质元素，便形成P型半导 体。其中空穴是多数载流子，电子是少数载流子， 此外还有不参加导电的负离子。
(4)杂质半导体中，多子浓度决定于杂质浓度，少子由
本征激发产生，其浓度与202温1 度有关。
2
(5) PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流， 呈现低电阻，PN结导通； (6) PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流， 呈现高电阻，PN结截止。
2021
9
二极管电路分析举例
定性分析：判断二极管的工作状态
导通 截止
若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，
反向截止时二极管相当于断开。 “开关特性”
否则，正向管压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
问题：如何判断二极管是导通还是截止？ 分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。 若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反202向1 偏置 )，二极管截止 10
平均电流。
2. 反向工作峰值电压URWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流。反
向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
t
二极管阴极电位为 8 V
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V
ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
2021
13
二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中 作为开关元件。
二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
二极管可看作理想二极管。加正向电压时，二极管导
通，正向电压降和正向电阻等于零，二极管相当于短
路；加反向电压时，二极管截止，反向电流等于零，
反向电阻等于无穷大，二2极021管相当于开路。
7
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。
2021
11
例2: D2
D1
3k 6V
12V
求：UAB
两个二极管的阴极接在一起
A +
取 B 点作参考点，断开二极
UAB 管，分析二极管阳极和阴极 – B 的电位。
V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V
UD1 = 6V，UD2 =12V
∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。
3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失 去单向导电性。
4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。
2021
8
14.3.3 主要参数
1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向
第十四章
二极管和晶体管
2021
1
复习：
(1)本征半导体中有两种载流子导电，自由电子和空穴 ，但载流子数目极少, 其导电性能很差。温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。
(2)本征半导体中加入五价杂质元素，便形成N型半导 体。其中电子是多数载流子，空穴是少数载流子， 此外还有不参加导电的正离子。
由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。
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3
14.3 半导体二极管
一、普通二极管
1. 基本结构
(1) 按结构分类
点接触型、面接触型。
Ｐ
(2) 按材料分类
阳极
硅管、锗管。
(3) 按用途不同分类
普通管、整流管、开关管等。
N
阴极
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4
半导体二极管实物图片
2021
5
二、伏安特性
(1) 实际特性
正负对称限幅电路:
2021
16
14.4 稳压二极管
1. 符号
2. 伏安特性
I
_+
稳压管正常工作
时加反向电压
UZ
O
U
稳压管反向击穿后，
电流变化很大，但其
两端电压变化很小， 利用此特性，稳压管
UZ
IZ
IZ IZM
在电路中可起稳压作 用。
正向 特性
I/mA 锗管 硅管 P +
–N
P– + N
死区电压
反向击穿电压
反向电流 在一定电压
UBR
O
IR
UD
死区电压 Uth ： 硅管 0.5 V 锗管 0.1 V
U/V
范围内保持 常数。
导通压降 UD ： 硅管 0.6 ~ 0.7V
外加电压大于反向击穿 电压二极管被击穿，失去 单向导电性。
反向 特性
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
D流1过承受D2反的向电电流压为为I－D26V1324mA钳隔在位离这作 作里用 用，， 。DD21起起
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12
例3：
+ ui –
R
D 8V
ui
18V 8V
+ uo
–
已知：ui 1s8intV
二极管是理想的，试画出
uo 波形。
参考点
在这里，D 起限幅 (或削波) 作用。
RL
uo
t
uo
t
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14
二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 入电压ui为矩形波时，试画出
U
ui
输出电压uo的波形。设uc(0) =0
0 uR t1
t2
t
ui
R
uR RL
0
t
uo
uo
二极管起检波作用，除去正尖
脉冲。
0
t
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二极管的应用举例3：
设输入电压ui=10sinωt(V), Us1=Us2=5V。D为理想二极管
锗管 0.2 ~ 0.3V
外加电压大于死区电压二
极管才能导通。
6
I
I
0 UD U
近似特性
0 U
理想特性
当电源电压与二极管导通时的正向电压降相差不 多时，正向电压降不可忽略。二极管的电压小于其导 通电压的正向电压降时，二极管截止，电流等于零； 二极管导通后，正向电压降恒等于UD。
当电源电压远大于二极管导通时的正向电压降时，
例1： D
3k 6V
12V
V阳 =－6 V
A
+
电路如图，求：UAB
UAB
取 B 点作参考点，
– B
断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电
位。
V阴 =－12 V
V阳>V阴 二极管导通
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。
(3)本征半导体中加入三价杂质元素，便形成P型半导 体。其中空穴是多数载流子，电子是少数载流子， 此外还有不参加导电的负离子。
(4)杂质半导体中，多子浓度决定于杂质浓度，少子由
本征激发产生，其浓度与202温1 度有关。
2
(5) PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流， 呈现低电阻，PN结导通； (6) PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流， 呈现高电阻，PN结截止。
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9
二极管电路分析举例
定性分析：判断二极管的工作状态
导通 截止
若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，
反向截止时二极管相当于断开。 “开关特性”
否则，正向管压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
问题：如何判断二极管是导通还是截止？ 分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。 若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反202向1 偏置 )，二极管截止 10
平均电流。
2. 反向工作峰值电压URWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM 指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流。反
向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
t
二极管阴极电位为 8 V
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V
ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
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二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中 作为开关元件。
二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
二极管可看作理想二极管。加正向电压时，二极管导
通，正向电压降和正向电阻等于零，二极管相当于短
路；加反向电压时，二极管截止，反向电流等于零，
反向电阻等于无穷大，二2极021管相当于开路。
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二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。
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例2: D2
D1
3k 6V
12V
求：UAB
两个二极管的阴极接在一起
A +
取 B 点作参考点，断开二极
UAB 管，分析二极管阳极和阴极 – B 的电位。
V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V
UD1 = 6V，UD2 =12V
∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。
3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失 去单向导电性。
4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。
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14.3.3 主要参数
1. 最大整流电流 IOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向
第十四章
二极管和晶体管
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复习：
(1)本征半导体中有两种载流子导电，自由电子和空穴 ，但载流子数目极少, 其导电性能很差。温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。
(2)本征半导体中加入五价杂质元素，便形成N型半导 体。其中电子是多数载流子，空穴是少数载流子， 此外还有不参加导电的正离子。
由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。
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14.3 半导体二极管
一、普通二极管
1. 基本结构
(1) 按结构分类
点接触型、面接触型。
Ｐ
(2) 按材料分类
阳极
硅管、锗管。
(3) 按用途不同分类
普通管、整流管、开关管等。
N
阴极
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半导体二极管实物图片
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5
二、伏安特性
(1) 实际特性
正负对称限幅电路:
2021
16
14.4 稳压二极管
1. 符号
2. 伏安特性
I
_+
稳压管正常工作
时加反向电压
UZ
O
U
稳压管反向击穿后，
电流变化很大，但其
两端电压变化很小， 利用此特性，稳压管
UZ
IZ
IZ IZM
在电路中可起稳压作 用。
正向 特性
I/mA 锗管 硅管 P +
–N
P– + N
死区电压
反向击穿电压
反向电流 在一定电压
UBR
O
IR
UD
死区电压 Uth ： 硅管 0.5 V 锗管 0.1 V
U/V
范围内保持 常数。
导通压降 UD ： 硅管 0.6 ~ 0.7V
外加电压大于反向击穿 电压二极管被击穿，失去 单向导电性。
反向 特性
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
D流1过承受D2反的向电电流压为为I－D26V1324mA钳隔在位离这作 作里用 用，， 。DD21起起
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例3：
+ ui –
R
D 8V
ui
18V 8V
+ uo
–
已知：ui 1s8intV
二极管是理想的，试画出
uo 波形。
参考点
在这里，D 起限幅 (或削波) 作用。
RL
uo
t
uo
t
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二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 入电压ui为矩形波时，试画出
U
ui
输出电压uo的波形。设uc(0) =0
0 uR t1
t2
t
ui
R
uR RL
0
t
uo
uo
二极管起检波作用，除去正尖
脉冲。
0
t
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二极管的应用举例3：
设输入电压ui=10sinωt(V), Us1=Us2=5V。D为理想二极管