电工学及其电气设备

实际电流源及伏安特性
I
?
IS
?
U R0
，UI
?
UI S
?
U2 R0
UI
S
是电流源产生的功率，U 2 R0
是内阻消耗的功率，
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、U S
?
IS R0或IS
=US R0
3、理想电压源（或电动势）的方向与理想电流源的
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）。
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。
? 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
I
?
U S ，IR R ? R0
? US
?
IR0，U
?
IR，U
?
US
?
IR0
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。
UI ? U S I ? I 2R0，P ? PS ? PR
二、电流源及伏安特性
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。
符号：A 点电位V A 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。
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)。
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=I s(t) ，称为理想电流源，
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)=I S，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：
I1 ? ? I2 或表示为Iab或-Iba
? 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）
? 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 。
?
∑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、
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短接；电源在输出端被端接， 称为短路。
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
? 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
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)
1KW=103W， 1KW =103W ? 106 mW
方向相反。
四、电路的工作状态
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1、开路
U0 ? U S ,U ' ? 0, P ? 0, I ? 0, R ? ? 2、一般工作状态
I
?
U S ，U R ? R0
?
IR ? U S
?
IR0，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。
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， 2011
电工学及电气设备，华孝敏，中国水利水电 出版社，2004。
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
1A=13m0 A=16μ0A
公式：I=Q（直流电）i=，d（q 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 =103mV ? 106 ?V
公式：UAB ? U A ? U B
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=u s(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)=U S ，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
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