电工技术电工学1

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一、 电路的组成
电路的物理量
导线-中间环节 I
电流 电压 电动势
+
电 池 灯 泡
_ 电源
E
R
U
负载
1.1 电路的组成与物理量
二、 电路元件与电路模型
1、 电路元件
有源元件: 电池、发电机、晶体管 无源元件: 耗能元件:电阻,灯泡 储能元件:电感器、电容器
电 池
灯 泡
电路元件的理想化
在一定条件下突出元件主要的电磁性质, 忽略其次要因素,把它近似地看作理想电路 元件。
电动势用E 表示,实际方向为电位升的方向,与电压方向相反。
电压、电压降、电位差、电位、电动势
它们的相同点
单位相同
都是 伏特 (V)
它们的区别
仅电动势的方向与其它的相反
功率用 p 来表示 p(t) =u(t) i(t)
3. 电功率
定义
单位为 W 、mW 、 kW
电功率与电压和电流密切相关。当正电荷从 元件上电压的“+”极经元件移至“-”极时,电场 力要对电荷作功,这时,元件吸收能量;反之, 正电荷从“-”极到“+”极时,电场力作负功,元 件向外释放能量。
楼 宇 电 梯 的 控 制
信 号 检 测
可编程序 控制器
Programmable Logic Controller
电机控制器
电机
(执行机构)
供 电 系 统
0.2 电工技术的应用
电 梯 系 统
电工技术 应用举例 (5)
电源 发动机控制
汽车电子
点火装置、燃油喷射控制、 发动机电子控制 车速控制、间歇刮水、 除雾装置、车门紧锁…. 安全带、车灯未关报警、 速度报警、安全气囊….
为什么电路元件要理想化?
便于对实际电路进行分析和用数学描述, 将实际元件理想化(或称模型化)。
理想电路元件的符号
电源的符号
原电池或 蓄电池 直流 发电机 交流 发电机 理想 电压源 理想 电流源
电阻器的符号
电容器的符号
电感器的符号
1.1 电路的组成与物理量
二、 电路元件与电路模型 2、 电路模型 由理想电路元件组成的 描述实际电路的电路原理图 手电筒的电路模型 I
电压 U
电动势E
kV 、V、mV、 μV kV 、V、mV、 μV
强电 涉及的主要是动力、照明 涉及的主要是信息科学领域,包 领域,用电对象所承受的 括信号的获取、处理、传输、检 电流和电压值较大 测、控制、利用
弱电
非电专业的“电工学”课程,分为电工技术和电子技 术两部分,前者主要讨论强电,后者主要讨论弱电。 在现代社会,任何领域都离不开电。当代非电专业的 大学生学习一些电工学的知识是非常必要的。
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的组成与物理量
电路是电流的通路,是为了某种需要由电工设备 或电路元件按一定方式组合而成。
电路的作用
(1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器
(2)实现信号的传递与处理 话筒 扬声器
电灯 电动机 电炉 ...
放 大 器
1.1 电路的组成与物理量
1832年,法国人毕克西发明了手摇式直流发电机 1834年,俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动 机 1860年,英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里, 发明了碳丝灯泡 1866年,德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1867年,西门子研制成功世界第一台自激式发电机,开创了 发电机广泛使用的新纪元
4. 电功率和电能的关系 1)电能:
t0~t时间内,电场力将单位正电荷从A点移动到B点所做的功
W

qt
q t0
udq W
dq i dt
u i d
t0
t
单位:焦耳、J
2)功率和电能
设电路任意两点间的电压为u(t),流入此部分电路的电流
为i(t), 则这部分电路消耗的功率为:
安全、舒适、可靠
EV
汽车照明、 电动转向、空调、 音响、雨刷、安全 报警、电动门窗 …….
机械




机电一体化
汽车电子
强电
电机驱动 逆变电源 电力电子 …...
弱电
电机与电器控制 信号处理(DSP) 计算机、单片机 …...
0.2 电工技术的应用
大家谈:我们身边的电工技术
0.3 本课程教学基本要求
汽 车 电 子
行驶装置 报警与安全装置 旅居性 仪表 娱乐通讯
空调控制、动力窗控制
里程表、数字式速度表、 出租车用仪表…. 收音机、汽车电话、业余电台
EV?
Electric Vehicle
21世纪 绿色 环保汽车EV
高效率
无废气排放 ( 零 排放) 涡轮增压 ABS 自动巡航 GPS卫星定位 6-8 安全气囊
学分:2.0 +1.0 总学时: 32+1周
面授: 32 实践实训学时:1周 室内照明电路的安装与调试 电机控制
本课程的考核方式
本课程考核由期末书面考试 、平时考 勤、、课外练习等三部分组成。 其中,期末书面考试占总成绩的 80% , 考勤占总成绩的 10% ,平时作业占总成 绩的10%。 电工实践单独计成绩。
重点 1、电路模型; 2、电路的参考方向; 3、电路的工作状态。
绪论
0.1 电工技术的发展 0.2 电工技术的应用
0.3 教学基本要求
0.1 电工技术的发展历史
1750年,富兰克林发现雷电与摩擦生电的相同本质,设计了 避雷针 1800年,伏打创立了电位差理论 1820年,奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年,法拉第完成磁生电实验,发现了电磁感应定律 1865年,麦克斯韦发表电磁理论公式
课程性质: 技术基础课 课程对象: 工科非电专业 课程特点: 内容丰富,
技术更新快, 紧密联系实际, 应用非常广泛。
本课是非电专业相关后续课程的基础课,也属于 技术课程。学时少、内容多,不能轻视。否则,对 以后的学习将会造成很大影响。
主要教学环节
课堂教学 紧跟老师讲课思路,搞清基本概念,注意解 题方法和技巧。 习题 独立完成作业 实验 注意理论联系实际,掌握常用仪器、仪表的 使用方法,验证与探索相结合。
1938年,萧克利等提出PN结理论
1948年,萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管, 获1956年诺贝 尔奖 1958年,基尔比发明集成电路,获2000年诺贝尔奖 1969年, 大规模集成电路 1975年, 超大规模集成电路
0.1 电工技术的发展历史
电工技术是基于电磁场理论的一门成熟技术。随着人 类对电磁场理论及应用的深入研究,关于电的科学演 变成为强电和弱电两大分支。
电工技术
电工学(1)
授课人:李晓峰
理论学时:32 学分:2
Go源自文库
教学安排
• 教材: 《电工学》(土建类) 李柏龄 主编 机械工业出版社
• • • • 参考教材: 1.秦曾煌,《电工学》第5版,高等教育出版社 2 罗守信,《电工学》第3版,高等教育出版社 3 郭智铭,《图解电工手册》,广西科学技术出版 社
电流形成示意图
电流的大小?
单位时间内通过导体横截面的电荷量定
义为电流强度,用i(t)表示, 单位A。即
dq (t ) i (t ) dt
I
i
1kA 10 A
3
直流电流
交流电流
1m A 10 A 1uA 10 A
6
3
规定正电荷运动方向为电流的正方向
2、电压: 电压?
A
电压?
电位?
学时分配
Ch1 直流电路 6
Ch2 正弦交流电路
Ch3变压器 Ch4异步电动机及其控制 Ch5 建筑供配电与照明 Ch6建筑物防雷与安全用电 总复习
10
3 8 2 2 1
第一讲
Go
本次课教学要求
• • • • 1、了解电工技术的发展历史及与建筑科学的关系; 2、了解本课程的教学进度与安排; 3、掌握电路的基本概念; 4、熟练掌握欧姆定律,掌握电路中的功率关系。
0.1 电工技术的发展历史
1904年,英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年,美国的福雷斯特发明了真空三极管。
1896年,马可尼发明电报,获1908年诺贝尔奖 1897年,汤姆荪发现电子,获1906年诺贝尔奖
1904年,英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年,美国的福雷斯特发明了真空三极管。
0.1 电工技术的发展历史
1882年,美国的戈登制造出了输出功率447KW,高3米,重22 吨的两相式巨型发电机 1884年,英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。 1885年,西屋公司开发出了实用的变压器。 1889年,德国的多勃罗沃尔斯基利用三相交流电的旋转磁场, 制成了功率为100W的最早的三相交流电动机。同年又开发出 了三相四线制交流接线方式,并在1891年的法兰克福输电实验 (150VA三相变压器)中获得了圆满成功。 1897年,西屋公司制成了感应电动机,设立专业公司致力于电 动机的普及。
教材及参考书
教材:
《电工学》(土建类) 李柏龄 主编 机械工业出版社
参考书:
1.秦曾煌,《电工学》第5版,高等教育出版社 2 罗守信,《电工学》第3版,高等教育出版社 3 郭智铭,《图解电工手册》,广西科学技术出 版社
教学形式:
课堂上,多媒体授课; 课后,复习预习 。
希望和要求:
教师严谨治学
学生积极配合
建议希望踊跃发表
意见要求及时反馈
新生事物大家支持 师生共同创造佳绩
第1章 直流电路
1.1 电路的组成与物理量
1.2 电路的基本状态
1.3 电压源和电流源 1.4 基尔霍夫定律 1.5 支路电流法
1.6 叠加原理 1.7 戴维宁定理
第1章 电路的基本概念与基本定律
本章教学要求 • 1. 掌握电路模型的概念,深刻理解电压与电 流参考方向的意义; • 2. 理解电路的有载工作、开路与短路状态, 理解电功率和额定值的意义; • 3. 熟练掌握欧姆定律、基尔霍夫定律; • 4. 熟练掌握支路电流法; • 5. 掌握电压源、电流源的概念及相互转换; • 6. 熟练掌握叠加定理和戴维宁定理;
归纳
电 池
灯 泡
最简单的电路是 由 电源、负载、 中间环节构成的
E
+ +

U
S
开关 R
Ro

导线
灯泡
电池
三、电路中的主要物理量 1、电流(I 或 i):电荷有规则的定向运动, 形成传导电流。一段金属导体内含有大量自由 电子,这些自由电子在作无规则的热运动,由 于电荷运动杂乱无规则,因而形不成电流。如 果在金属导体的两端接上电源,那么带负电荷 的自由电子就要作规则的定向运动,于是就形 成传导电流。
电工技术 应用举例 (1)
工 业 控 制
• 电机控制 • 机床控制 • 生产过程自动化控制 • 楼宇电梯控制 •. . . . . .
0.2 电工技术的应用
机床控制
电工技术 应用举例 (2)
信 号 检 测
• 压力、温度、水位、 流量等的测量与调节
• 电子仪器
• 医疗仪器
• ......
电工技术 应用举例 (3)
家 用 电 器
• 电灯、电话 • 广播、电视 • 冰箱、洗衣机 • 家庭影院 • ......
电工技术 应用举例 (4)
智能建筑
智 能 建 筑
中央空调及加湿器:美国 TEMPSTAR ·中央吸尘:加拿大 DUO VAC ·中央热水炉:美国 A.O.SMITH 小区安防、智能系统 ·周界双层红外监测防闯入系统,保安电子巡 更系统 ·重要场所、主要路口24小时摄象监视系统 ·门卫与住户对讲系统 ·车辆自动识别准入系统 ·燃气泄露、烟感探头、紧急求助、非法入室 自动报警系统 ·彩屏可视对讲、公共信息发布、家电远程控 制系统 ·水、电、气三表 IC 卡远程计量系统 ·所有房间留有电视、电话及数据接口、分户 电话交换机实现内部通话
dW p t ut i t dt 单位:瓦特、W
四、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
0.1 电工技术的发展历史
学习电工技术方面的课程需时刻关注电 工技术的发展!
一个大家熟悉的例子:LED
LED用于照明,功耗低、效率高、寿命 长、色彩丰富、使用安全。
0.2 电工技术的应用
电能的获取与转换
0.2 电工技术的应用
电能的获取与转换
0.2 电工技术的应用
电能的输送
0.2 电工技术的应用
电动势?
单位 伏特 V 方向为从A 至B UAB 1V=1000mV ,1mV=1000μV 也叫电压降或电位差
电场力把单位正电荷由A 搬到B 所做的功 I 表示为 UAB B
电位?
与电压代表的意义相同,可以说电位是电压的 一种特例。
定义: A 点的电位是A 点与参考点间的电压,记做UA
电动势?
外力将单位正电荷从电源的低电位点移 到高电位点所做的功。
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