电工技术基础教程

发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器
电灯 电动机 电炉 ...
(2)实现信号的传递与处理（弱电领域）
话筒
放 大 器
扬声器
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电路的组成（强电领域） 电源: 提供 电能的装置
升压 变压器 输电线
负载: 取用 电能的装置
电灯 电动机 电炉 ...
发电机
降压 变压器
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
电路的组成（弱电领域） 信号处理： 放大、调谐、检波等 话筒
信号源: 提供信息
放 大 器
扬声器
直流电源: 提供能源
负载 电能的供电设备。 （电 源亦称为内电路）
将电能转化为非电形态的 能量的用电设备。
图 1.1.1 简单照明电路
E
负载：
I
R3 II
电位的求取方法二(电位升降法)
具体步骤如下： 1.选定参考点，即零电位点。并在电路图中用符号“┷”表示。 原则上可以随意选取，但为计算分析方便，一般取单电源电路 中的电源负极，或多电源的电路中的电源公共连接点为参考点。
2.选取一条求取路径。 只要能从参考点到达被求电位点的路径都可选取，为计算分析 方便，一般取电流最易求的路径，而且途经元件越少越好。
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。
例1： 求图示电路中 E 1 各点的电位:Va、 140V Vb、Vc、Vd 。 解： 设 a为参考点， 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
由例题可知： 1.在电路中，不指定参考点而谈论各点的电位值是没有 意义的。而且参考点一经选定，在电路分析和计算过程 中，不能随意更改。 2.电路中各点的电位值与参考点的选择有关，当所选的 参考点变动时，各点的电位值将按相同趋势随之变动。 3.同一电路中，只要电路结构和参数不变，任意两点之 间的电压是不会随参考点的变化而变化的。
中间环节：
沟通电路、输送、控制 电能。
负载和中间环节亦合称外电路
。
电源或信号源的电压或电流称为激励，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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电路的作用和组成
组成：电源、负载、中间环节 外电路 作用：电能的传输、分配与转换（强电领域） 内电路 信号的传递与处理（弱电领域）
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（三）短路
电源短路
S1
S2
FS
Ⅰ Ⅱ
有 源 电 路
I 视电路而定
U ＝0
图 1.3.5 短路的特点
图 1.3.4 短路
当某部分电路的两端用电阻 可以忽略不计的导线或开关连接 起来，使得该部分电路中的电流 全部被导线或开关所旁路，这部 分电路的状态称为短路（short circuit）或短接。
Uab=Ua－Ub＝10V－9V=1V
4.从零电位点（亦可从选定路径上任意已知电位点）出发，向被求电位点看去，途中遇电压 1.选定参考点，即零电位点。并在电路图中用符号“┷”表示。 原则上可以随意选取，但为 2、选取一条求取路径。只要能从参考点到达被求电位点的路径都可选取，为计算分析 3.求出选定路径的支路电流。 计算分析方便，一般取单电源电路中的电源负极，或多电源的电路中的电源公共连接点为参考 升取正，遇电压降取负，到达被求电位点后，求所有途经电压的代数和，即得该点电位。 方便，一般取电流最易求的路径，而且途经元件越少越好。 点。
a +
i
u －
b
a
i
－ u +
b
(a)关联正方向
关联正方向，则必须全部标示。
(b)非关联正方向
1.如果采用关联正方向，在标示时标出一种物理量的方向即可。如果采用非
2.在关联正方向下，沿电流方向而行，电位降低;而逆电流方向而行，则电
位升高。
1.2.3 电位的求取方法
电位的另一定义：在电路中选取一个电位为零 的参考点，即零电位点，并在电路图中用符号
“┷”表示，电路中各点相对该零电位点的电压即
为各点电位。 直流电路中，用大写字母U或V加单下标表示， 如：Ua 、 Vb。 电位实际上是电压的一种特殊情况。
电位的求取方法
一. 用定义求取。
二. 用电位升降法求取。
这里先介绍第一种方法。具体步骤如下： (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。
3.求出选定路径的支路电流。 4.从零电位点（亦可从选定路径上任意已知电位点）出发，向 被求电位点看去，途中遇电位升取正，遇电位降取负，到达被 求电位点后，求所有途经电压的代数和，即得该点电位。
4.从零电位点（亦可从选定路径上任意已知电位点）出发，向被求电位点看去，途中遇电位 1.选定参考点，即零电位点。并在电路图中用符号“┷”表示。 原则上可以随意选取，但为 2、选取一条求取路径。只要能从参考点到达被求电位点的路径都可选取，为计算分析 3.求出选定路径的支路电流。 计算分析方便，一般取单电源电路中的电源负极，或多电源的电路中的电源公共连接点为参考 升取正，遇电位降取负，到达被求电位点后，求所有途经电压的代数和，即得该点电位。 方便，一般取电流最易求的路径，而且途经元件越少越好。 点。
a + u1 －
b
a － u2 +
b
例:设上图中箭标法标注的为电压的实际方向，则在 当前参考方向下有： u1 >0 u2 <0
最后求得的u为正值，说明电压的实际方向与参考方向一 致，否则说明两者相反。
1.2.2 电流和电压的关联
对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独
立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联 正方向 , 这种情形称为正方向关联；如不一致，称非关联正方 向，该情形称为正方向不关联。
c
20 4A 6
a
5
d
6A E2 10A 90V
b 设 b为参考点，即Vb=0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
例2：分别求出下图中各点的电位和a、b两点间的电压。
解：1.电路中的电流正方向如图示， 故可得：
I2
I2=US/(R1+R2+R3)=10/10=1mA
在左图中，由电位升降法沿d到c到 b到a的路径，可得各点电位: Vc=0V Va=I2 ×(R1+R2)＝ 1mA × 4K= 4V Vb=I2×R2＝ 1mA × 3K ＝3V Vd=－I2×R3＝－ 1mA × 6K ＝－6V
第1章 直流电路
第1章 直 流 电 路
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电路的状态 1.4 电路中的参考方向
1.5 1.6
基本定理
基本概念
理想电路元件 基尔霍夫定律
理 解 掌 握
1.7
1.8 1.9
支路电流法
叠加定理 等效电源定理
了解
1.10
非线性电阻电路
教学基本要求
分析与思考题

1.3
电路的状态
S I
+ UL _
（一）通路(有载工作)
电路的状态——通路(closed circuit) E 电源的状态——有载(loaded)/负载状态
图 1.3.1 通路
+ US _
电气设备工作时，其电压、电流和功率均有一定限 额，这些限额表示了电气设备的正常工作条件和工作能 力，称为电气设备的额定值（rated value）。
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练习题
1.1 电路的作用和组成
电路（electric circuit）----电流流通的路径。
电源 ＋ US －
电路的大小可以相差很大，小到硅片上的集成电路，大 到输电网。根据所处理信号的不同，电路可以分为模拟电路 和数字电路。
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电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换 （强电领域）
如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致， 否则说明参考方向与实际方向相反。
电压的方向：
电压的实际方向规定由高电位端指向低电位端。 任意假设的电压方向称为电压的参考方向（亦称为正方向）。 电压的参考方向用实线箭头（箭标法）或双下标（双下标法如 ：Uab ）表示,亦可用“＋”、“-”（电位法）表示。
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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 等于额定值时，称为满载， I = IN ，P = PN,设备工作安 全，效率最高；
例2：分别求出下两图中各点的电位和a、b两点间的电压。 I1
解：1.电路中的电流正方向如图示， 故可得：
I1=US/(R1+R2+R3)=10/10=1mA
在左图中，由电位升降法沿d到c到 b到a的路径，可得各点电位: Vd=0V Va=10V =I1 ×(R1+R2+R3)＝ 1mA × 10K= 10V Vb=US－ I1 ×R1 ＝10V－1mA × 1K =9V =I1×(R2+R3)＝9V Vc=I1×R3＝6V