电工技术Ppt

u +
电流方向从高电位端流入
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电流方向从高电位端流出
_
3. 关联参考方向(一种约定) i + 无源 u 元件 _
i 有源 元件
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1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时 + U – I U=IR U、I 参考方向相反时 + U – I U = – IR
R
R
表达式中有两套正负号： (1) 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。 通常取 U、I 参考方向相同。
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1. 2 电路模型
1.理想电路元件 (单一物理现象) 电路工作时的基本物理现象
无源元件 消耗电功率
储存磁场能 储存电场能
电子碰撞
磁 电 场 场
产生热量
产生磁场 产生电场
电阻
电感 电容
有电源激励,元件上才会出现响应u、i 理想电压源: 电路中电压的来源 理想电流源: 电路中电流的来源 + us + us VCVS CCVS is is VCCS eg.场效应管
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(3) 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 例: 电路如图所示。 电动势为E =3V 方向由负极指向正极； 电压U的参考方向与实际 方向相同, U = 2.8V, 方向由 指向； 电压U´的参考方向与实际 方向相反, U´= –2.8V; 即: U = – U´
独立源 eg.干电池
受控源 eg.变压器
独立源 受控源
CCCS eg.双极晶体管
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2.实际电路部件的电路模型 (理想电路元件的组合) 1)空心电感线圈 + i 热量 消耗能量 电阻元件 i u 磁场 储存磁场能量 电感元件 2)电阻器(主要是耗能) 低频下,可忽略磁场效应和电场效应 高频下 4)发电机,电池 +
薛俊韬
电气与自动化工程学院 电工电子技术中心
E-mail: xuejt@tju.edu.cn
教材: 电工学 上册 电工技术 秦增煌 高教出版社 普通高等教育“十五”国家级规划教材 参考教材: 电工技术 姚海斌 高教出版社 电气工程学概论 林孔元 王萍 高教出版社
课程参考网站： http://202.113.13.85/automate/index.htm http:/hitee.hit.edu.cn
o
U/V
线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
开关闭合, 接通电源与负载 E +
I
1. 电压电流关系 R0 E I R0 R (1) 电流的大小由负载决定。 U = IR 负载端电压 或 U = E – IR0
–
R
U 电源的外特性 E
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例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b) 解: 对图(a)有, U = IR
所以 : R
U I U
I

6 2
3Ω
6 2 3Ω
对图(b)有, U = – IR 所以 : R
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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。 注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其 额定值，要能够加以区别。
网络名称
有源 无源
线性 非线性
二端网络 三端网络 四端网络
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3) 有源线性二端网络：仅相当于一个电源。
1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向 物理量 电流 I 实 际 方 向 正电荷运动的方向 高电位 低电位 (电位降低的方向) 低电位 高电位 (电位升高的方向) 单 位 kA 、A、mA、 μA kV 、V、mV、 μV kV 、V、mV、 μV
本章要求:
1.理解电压与电流参考方向的意义；
2. 理解电路的基本定律并能正确应用；
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解
电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
一、电路的作用与分类 (工程) 1. 传输能量 (力能电路,强电电路) 动力电路: 电→机械 照明电路: 电→热、光 (1)功率大 (供电:107kW;用电:105kW;电压:10~106V;电流:1~105A) (2)降低损耗、提高效率 (3)电源形式统一 （380V/220V; 50Hz）
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电压 U
电动势E
2. 电路基本物理量的参考方向
I
(1) 参考方向 在分析与计算电路时，对 电量任意假定的方向。 (2) 参考方向的表示方法 电流： 箭 标 a
E 3V
+
+ U _
R0
I
R b
电压： 正负极性
+ a
U– b
Iab 双下标 Uab 双下标 注意： 在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。
串联电阻
R R1 R 2 R n
1 R 1 L 1 R1 1 L1
并联电阻
1 R2 1 L2 1 Rn 1 Ln
串联电感
L L1 L 2 L n
1 C 1
并联电感

②结点:多支路汇合点 (电位相同) 几个结点? ③回路:闭合路径
④网孔:没有分支的特殊回路 ⑤电网络:多个支路,结点形成的拓扑结构
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4. 网络(Network)
1) 概念及分割
a
R1
R2
I R
+
U1
网 络 N
+
I R
-
IS b
_
网络 (也称作子系统，Subsystem)
I
(2) 在电源有内阻时，I U 。 当 R0<<R 时，则U E ，表明 当负载变化时，电源的端电压变 化不大，即带负载能力强。
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0
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 电源与负载。 1. 电压电流关系
I E R0 R
I
+ E
–
R
R0
U = IR 负载端电压
串联电容
1 C2

1 Cn
并联电容
C C1 C 2 C n
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C1
3) 开路和短路
i=0
u 可以 0
u=0
i 可以 0
开路
短路
4) 支路、结点、回路、网孔、电网络(电路) ①支路:一个或多个元件的串联组合 (电流相同)
或 U = E – IRo
UI = EI – I2Ro 2. 功率与功率平衡 P = PE – P (3) 电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念: 负载 电源 内阻 负载增加指负载取用的 取用 产生 消耗 功率 功率 功率 电流和功率增加(电压一定)。
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3. 电源与负载的判别
(1) 根据 U、I 的实际方向判别 电源： 电流从电压高电位流出，从低电位流入。 （发出功率） 负载： 电流从电压高电位流入，从低电位流出。 （吸收功率） (2) 根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向为负载关联参考方向， P = UI 0，负载；P = UI 0，电源。 U、I 参考方向为电源参考方向， P = UI 0，电源； P = UI 0，负载。
发电机
升压 变压 器
输电线
降压 变压 器
电灯 电动机 电炉
电力系统电路示意图
信号源 （电源）
话筒
扬声器
放 大 器
扩音机电路示意图
负载
中间环节
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2.电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理： 放大、调谐、检波等
话筒
放 大 器
扬声器
直流电源: 提供能源
负载
直流电源
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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绪论
电 工 学
电工技术 电子技术
学时：72+12
• • • • •
电路理论 磁 路 控制及PLC 仪表使用 安全用电
• 变压器 • 异步机
• 模拟电子技术（分立元件，集成电路）
• 数字电子技术（PLD,EDA）
作业：每章收一次,主要做登记用
平时成绩：（实验/测验/作业） 答疑：预约
电压与电流参 考方向相反

电流的参考方向 与实际方向相反
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线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。
即： R U I 常数
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/ A 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。
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例: 已知:电路中U=220V，I=5A，内阻R01= R02= 0.6。 求: (1) 电源的电动势E1和负载的反电动势E2 ； (2) 说明功率的平衡关系。 I 解：(1) 对于电源 + + + E2 E1 U= E1-U1= E1-IR01 – – U 即 E1= U +IR01 + R01 △U1 R02 △U2 = 220+50.6=223V + – 对于负载 U= E2+U2= E2+IR02 即 E2= U -IR01 = 220-50.6 = 217V (2)由上面可得，E1=E2 +IR01+IR02 等号两边同时乘以 I，则得 E1 I =E2 I +I2R01+I2R02 代入数据有 223 5=217 5+52 0.6+ 5+52 0.6 1115W=1085W+15W+15W。
3)电容器(主要是电场效应)
若忽略漏流
否则
3.实际电路的结构模型 源:理想电压源/电流源与 R或RLC的组合 负载:R,L,C或受控源的组合 连接导线:R=0 的导线
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手电筒的电路模型
I + E R0 干电池 导线 电珠 + U
开关 R
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
网络注重其外特性，电路注重于内部特性。
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2) 网络分类 • 按网络性质 线性、非线性
不含独立源网络 (Passive)
有源 (NA)、 无源 (NP)
含独立源网络(Active) 二端 • 按网络与外界 的联结方式
i1
四端
i2 i2
i1
(单端口网络) 三端
i1
i1
(两端口网络)
(电流的通路)
2. 传输信号 eg.交通灯
(信号电路,弱电电路) 电视机 计算机 控制,通信等信息系统
(1)功率低 (10-3W或更低;电压:几伏;电流:毫安/微安 ) (2)信号传输质量,电路的抗干扰能力 (3)信号多样化 (滤波,放大,变换…)
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(音频16Hz-20kHz;电信:20kHz以上;方波,三角波…)
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第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律
1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章 电路的基本概念与基本定律
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro； 灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R； 筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。 开关用来控制电路的通 断。
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3.常用电路术语
eg.计算机
eg.计算机网络
1) 元件、器件、设备、系统 eg.集成电路芯片 构成电路的最小单元 模型电路的理想元件 eg.电阻器/电容器/电感器/晶体管 2)元件的串联和并联
I = 0.28A I = – 0.28A E 3V +
+
U U´ 2.8V – 2.8V +
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R0
电流I的参考方向 与实际方向相同， I=0.28A,由流向, 反之亦然。
1)为涉及到的各个电流/电压设定参考方向。 2)参考方向一旦设定，不能再改变。 3)参考方向与公式配合使用。