電工基礎(chǔ)電子教案

1、第一章 電路的基本概念和基本定理第一節(jié)電路和電路模型目標(biāo)：掌握電路的作用和構(gòu)成及電路模型的概念。1* ,/桿“仃泡停函1-1手電筒電路電路和電路模型基本概念1 .電路特點：電路設(shè)備通過各種連接所組成的系統(tǒng)，并提供了電流通過途徑。2 .電路的作用：圖1-1 電路模型(1)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和電能傳輸及分配。(2)信號處理和傳遞。3 .電路模型：理想電路元件：突出實際電路元件的主要電磁性能，忽略次要因素的元件; 把實際電路的本質(zhì)特征抽象出來所形成的理想化的電路。即為實際電路的電路模型； 例圖1-1 :最簡單的電路一一手電筒電路4 .電路的構(gòu)成：電路是由某些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接組成。(1)電源：

2、把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置及向電路提供能量的設(shè)備，如干電池、蓄電 池、發(fā)電機(jī)等。電動機(jī)、(2)負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)換成為其它能的裝置也就是用電器即各種用電設(shè)備，如電燈、電熱器等。(3)導(dǎo)線：把電源和負(fù)載連接成閉合回路，常用的是銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線。(4)控制和保護(hù)裝置：用來控制電路的通斷、保護(hù)電路的安全，使電路能夠正常工作，如 開關(guān)，熔斷器、繼電器等。第二節(jié)、電路的基本物理量目標(biāo)：掌握電路基本物理量的概念、定義及有關(guān)表達(dá)式；了解參考方向內(nèi)涵及各物理量的度量及計算方法。重點：各物理量定義的深刻了解和記憶。一：電流、電壓及其參考方向1 .電流(1)定義：帶電粒子的定向運動形成電流，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面

3、的電量定義為電流強(qiáng)度。言dt(2)電流單位：安培 (A) , 1A = 10 3mA = 10A6aA, 1 kA = 10 3 A(3)電流方向：規(guī)定正電荷運動的方向為電流的實際方向。電流的大小和方向不隨時間的變化而變化為直流電，用 I表示，方向和大小隨時間的變化而變化為交流電，用 i表示。任 意假設(shè)的電流流向稱為電流的參考方向。(4)標(biāo)定：在連接導(dǎo)線上用箭頭表示，或用雙下標(biāo)表示。IE約定：當(dāng)電流的參考方向與實際方向一致時i 0,當(dāng)電流的參考方向與實際方向相反時i 0,當(dāng)參考方向與實際方向相反時U 0時，則說明U、I的實際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。當(dāng)計算的P0時，則說明J I的

4、實際方向相反， 此部分電路發(fā)出電 功率，為電源。所以，從 P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載。 二：電位 電位定義：正電荷在電路中某點所具有的能量與電荷所帶電量的比稱為該點的電位。電路中的電位是相對的，與參考點的選擇有關(guān)，某點的電位等于該點與參考點間的電壓。電路中a、b兩點間的電壓等于 a、b兩點間的電位差。即 Uab=Va -Vb 。所以電壓是絕對的，其大小與參考點的選擇無關(guān)；但電位是相對的，其大小與參考點的選擇有關(guān)。三：電動勢定義：電源力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功，用e表示。電動勢與電壓有相同的單位。按照定義，電動勢 e及其端紐間的電壓 u的參考方向選擇的相同，

5、則 e=-u;如選擇的相反，貝U e=u.四：功率與電能1.功率(1)定義：單位時間內(nèi)消耗電能即電場力在單位時間內(nèi)所做的功。 dw次)二 (W) dtdW= u ( t ) dq , dq = i ( t ) dt P(t)= u (t)i (t)(W)(2)功率單位：瓦特(W) (3)功率方向：提供、消耗(4)功率的測量：利用功率表。2.能量 (1)定義：在t 1時間內(nèi)，電路所消耗的電能。(2)能量單位：焦耳(J),電能的常用單位為度，1度=1千瓦XI小時 (3)能量方向：吸收、釋放功率臺25寸電視機(jī)，功例1-1 :有一個電飯鍋，額定功率為 1000W ,每天使用2小時;率為60W ,每天使

6、用4小時；一臺電冰箱，輸入功率為120W ,電冰箱的壓縮機(jī)每天工作 8小時。計算每月(30天)耗電多少度?解：(1kW 2h+0.06kWX 4h+0.12kWX 8h) x 30 天=(2 度+ 0.24 度+ 0.96 度)X 30= 52 度 答：每月耗電52度作業(yè)：p39: 1-2-2, 1-2-3 1-2-4第三節(jié)電阻元件和歐姆定律學(xué)習(xí)目標(biāo):掌握電阻定律和歐姆定律重點：1 .電阻的特性;2 .歐姆定律。、電阻元件(1)定義：阻礙導(dǎo)體中自由電子運動的物理量，表征消耗電能轉(zhuǎn)換成其它形式能量的物理特征。(2)電阻單位：歐姆( Q ) , 1M Q= 10A3 K W =10A 6 Q。(3

7、)電阻的分類：根據(jù)其特性曲線分為線形電阻和非線形電阻。線性電阻的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點的直線。R=常數(shù)；非線性電阻的伏安特性曲線是一條曲線。如上圖(4)電阻定律：對于均勻截面的金屬導(dǎo)體，它的電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與截面積成反比，還與材料的導(dǎo)電能力有關(guān)。L 1 察一 一五二n 或其中a為電阻率，y為電導(dǎo)率。(5)電導(dǎo)：表示元件的導(dǎo)電能力，是電阻的倒數(shù)，用G表示， 單位為西門子(S)。(6)電阻與溫度的關(guān)系：PTC電阻材料：正溫度系數(shù)較大，具有非常明顯的冷導(dǎo)體特性，可用來制作小功率恒溫發(fā)熱器。NTC電阻材料：負(fù)溫度系數(shù)較大，具有非常明顯的熱導(dǎo)體特性，可用來制作熱敏電阻。二、歐姆定律：反映

8、電阻、元件上電壓和電流約束關(guān)系1 .描述：對于線形電阻元件，在任何時刻它兩端的電壓與電流成正比例關(guān)系，即一五 或 U=1R電阻一定時，電壓愈高電流愈大；電壓一定，電阻愈大電流就愈小。2 .功率的計算公式：根據(jù)歐姆定律可以推導(dǎo)出功率與電阻的關(guān)系式為：R3 .表達(dá)：在電路分析時，如果電流與電壓的參考方向不一致，既為非關(guān)聯(lián)參考方向，如圖卜圖(b )和(c )歐姆定律的表達(dá)式為：-1 ,11I,沖T依7 IM美蛛次向1埃曼務(wù)充力向h廊美JK然方向 產(chǎn)項 或 U -IR o例1-2 :運用歐姆定理解上圖中的電阻為6 Q ,電流為2A ,求電阻兩端的電壓 U。解：圖（a）關(guān)聯(lián) U = I R = 2A X

9、 6 Q = 12V圖（b）非關(guān)聯(lián)U =- I R =- 2A X 6= 12V,圖（c）非關(guān)聯(lián)U =- I R =- 2A X 6= 12V計算結(jié)果圖（a）電壓是正值，說明圖（a）中的電壓實際方向與所標(biāo)的參考方向一致；圖（b）、（c）電壓為負(fù)值，說明圖（b）、 （ c）中的電壓實際方向與所標(biāo)的參考方向相反。本章總結(jié)：1 .三個物理量電流、電壓的參考方向是任意假定的；數(shù)值是正，表示實際方向與參考方向一致；數(shù)值是負(fù)， 表示實際方向與參考方向相反。功率P =UI,如果電流和電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時P =- UL功率是正值，表示吸收功率，為負(fù)載；功率是負(fù)值，發(fā)出功率，為電源。2 .三種狀態(tài)開路狀態(tài)：負(fù)

10、載與電源不接通，電流等零，負(fù)載不工作；有載狀態(tài)：負(fù)載與電源接通，有電流、電壓、吸收功率。短路狀態(tài)：故障狀態(tài)，應(yīng)該禁止。3 .三個定律歐姆定律I =U/R ,應(yīng)用時要考慮關(guān)聯(lián)問題。KCL定律SI =0,應(yīng)用時要先標(biāo)出電流的參考方向。KVL定律SU =0,應(yīng)用時要先標(biāo)出電流、電壓及回路的繞行方向。第五節(jié)：電路的工作狀態(tài)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解電路的工作狀態(tài)：有載（滿載、輕載、過載）、開路、短路重點和難點：各狀態(tài)特點和電路各物理量所表現(xiàn)的特性。一開路電源與負(fù)載斷開，稱為開路狀態(tài), 又稱空載狀態(tài)。特點：開路狀態(tài)電流為零，負(fù)載不工作U = IR = 0 ,而開路處的端電壓 U 0 = E。二短路：電源兩端沒有經(jīng)過

11、負(fù)載而直接連在一起時, 稱為短路狀態(tài)。特點：U=0,I S =U S /R S ,P RS =I 2 R S , P =0 。短路電流 I S = U S / R S 很大，如果沒有短路保護(hù)，會發(fā)生火災(zāi)。短路是電路最嚴(yán)重、最危險的事故，是禁止的狀態(tài)。產(chǎn)生短路的原因主要是接線不當(dāng)，線路絕緣老化損壞等。應(yīng)在電路中接入過載和短路保護(hù)。三額定工作狀態(tài)：電源與負(fù)載接通，構(gòu)成回路，稱為有載狀態(tài)。當(dāng)電路工作在額定情況下時的電路有載工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)。特點U = IR = E IR 0，有載狀態(tài)時的功率平衡關(guān)系為：電源電動勢輸出的功率 PS =U s I s ,電源內(nèi)阻損耗的功率P R5 = I 2RS

12、負(fù)載吸收的功率P = I 2 R = P S - P RS,功率平衡關(guān)系 P S = P + P RS。用電設(shè)備都有限定的工作條件和能力，產(chǎn)品在給定的工作條件下正常運行而規(guī)定的正常容許值稱為額定值。電源設(shè)備的額定值一般包括額定電壓UN額定電流IN和額定容量S N使用值等于額定值為額定狀態(tài)；實際電流或功率大于額定值為過載；小于額定值為欠載。第九節(jié)最大功率傳輸定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握最大功率傳輸條件重點：最大功率傳輸?shù)姆治龇椒霸诓煌闆r下傳輸條件的運用。難點：解題分析一、電能輸送與負(fù)載獲得最大功率?功率分配：最簡單的電路模型為例電源輸出功率為i t則Pgf , Ph與i成線性關(guān)系；Ri消耗的功率：二,

13、Rj工瓦與i的關(guān)系為一開口向上的拋物線；負(fù)載消耗的功率： 如中-4,與I的關(guān)系為一開口向下的拋物線。?負(fù)載獲得最大功率的條件：+ 4璋(見+Rj%= U_及二及時，Pl最大，LM 4均應(yīng)用：如擴(kuò)音機(jī)電路，希望揚聲器能獲得最大功率，則應(yīng)選擇揚聲器的電阻等于擴(kuò)音機(jī)的內(nèi)阻。一電阻匹配。例4-3 :有一臺40W擴(kuò)音機(jī)，其輸出電阻為 8 a，現(xiàn)有8 a、16W低音揚聲器兩只,16 Q、20W高音揚聲器一只，問應(yīng)如何接？揚聲器為什么不能像電燈那樣全部并聯(lián)？解： 將兩只8 Q揚聲器串聯(lián)再與16 Q揚聲器并聯(lián)，則 R并=8 Q , R總=16 QoUs =161=1碗Pi/竺黑。x8 = -x8 = 10W則

14、兩個8 q的揚聲器消耗的功率為：IR+R 善11.2:4 16 5肉丫=?二乂x66,54W10WYe-l電阻不匹配，各揚聲器上功率不按需要分配，會導(dǎo)致有些揚聲器功率不足,有些揚聲器超過額定功率，會燒毀。第二章直流電路第一節(jié)：電阻的串、并、混聯(lián)及等效變換學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .掌握電阻串、并聯(lián)特點及串、并聯(lián)時電壓、電流、功率情況。2 .掌握對混聯(lián)電路的化簡。重點： 電阻串、并聯(lián)時電流、電壓、功率情況。難點：混聯(lián)電路化簡為一個等效電阻一、電阻的串聯(lián)圖2-1電阻的串聯(lián)圖2-1電阻串聯(lián)電路的特點：1 .各元件流過同一電流2 .外加電壓等于各個電阻上的電壓降之和。RRU = RJ =U % =R1=U分壓公式

15、：R ；R功率分配：各個電阻上消耗的功率之各等于等效電阻吸收的功率，即:P = R+R+P廣 R/+R-+R=Rf3 .等效電阻：幾個電阻串聯(lián)的電路，可以用一個等效電阻R替代,即：一上一 .4 .功率：各個電阻上消耗的功率之和等于等效電阻吸收的功率。區(qū)=即”=耳居戶二、電阻的并聯(lián)圖2-2電阻的并聯(lián)+ pipu於i 口& 帆等 ufl j?圖2-2電阻并聯(lián)電路的特點：(a)各電阻上電壓相同；(b)各分支電流之和等于等效后的電流，即 工=11 + J +及；=+(c)幾個電阻并聯(lián)后的電路，可以用一個等效電阻R替代，即 R R1 及3 Rm ；派特殊：兩個電阻并聯(lián)時,1 - RI +RR十RG= G

16、 + G3 +G(d)分流公式:(e)功率分配:負(fù)載增加，是指并聯(lián)的電阻越來越多，R并 越小，電源供給的電流和功率增加了。例2-1 :有三盞電燈并聯(lián)接在 110V電源上，UN分別為110V , 100W、110V , 60W、110V , 40W，求P總和I總，以及通過各燈泡的電流、等效電阻，各燈泡電阻。解:P 總=4 + R + P3 =200W ; I 總=11 = 0,91A L = = 0.545A11011040L =0,364A110110200= 60.5fi或U 110-T1.82=60 4QR二P1 100也= 121QU2110p U2 110a 40三、電阻混聯(lián)： 串聯(lián)和

17、并聯(lián)均存在。1、處理方法：利用串、并聯(lián)的特點化簡為一個等效電阻2、改畫步驟：（a）先畫出兩個引入端鈕；（b ）再標(biāo)出中間的連接點,應(yīng)注意凡是等電位點用同一符號標(biāo)出）圖2-3例2-2U處=6V , & = 10 , a 二 20 ,S 1、S 2同時開時或同時合上時，求R電和【機(jī) 解：當(dāng)開關(guān)si、s 2同時開時，相當(dāng)于三個電阻在串聯(lián)，則R6=Ri+Ra+R?當(dāng)開關(guān)S 1 、S 2同時閉合時，如上圖等效電路圖所示。R 屈= R1 /R /R3 = (a例2-3實驗室的電源為110V ,需要對某一負(fù)載進(jìn)行測試，測試電壓分別為50V與70V ,現(xiàn)選用120 、1.5A 的滑線變阻器作為分壓器，問每次滑

18、動觸點應(yīng)在何位置？此 變阻器是否適用?解： 1一二 一一一二 U.一605050606000 = 0 1 R704C, = 49.6QI, = 0,71A I70.43-= 1 21A4. 1.5A此變阻器適用。當(dāng) U? =70V 時,40707040R1 R3 100 n 120 -R2二 %二 92.儲/二 275c70I* - -= 0.757A 92 51 m70V 時，I 2可能就要大于1.5A ,就不再適用了。作業(yè)：p23: 2-1-32-1-3第二節(jié)電阻星形與三角形連接及等效變換 學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握電阻星形和三角形連接特點和變換條件 重點：1.電阻星形和三角形連接特點2.等效變換關(guān)系

19、難點：等效變換關(guān)系。一：電阻星形和三角形連接的等效變換：1、電阻星形和三角形連接的特點：星形聯(lián)接或T形聯(lián)接，用符號 Y表示。特點：三個電阻的一端聯(lián)接在一個結(jié)點上，成放射狀。三角形聯(lián)接或 兀形聯(lián)接，用符號 A表示。2、電阻星形和三角形變換圖：星形變換成三角形如圖 2-4(a) 所示，三角形連接變換成星 形如圖2-4(b) 所示。圖 2-4(a)3、等效變換的條件：要求變換前后，對于 各端子之間的電壓必須完全相同。4、等效變換關(guān)系：圖 2-4(b)外部電路 而言，流入(出)對應(yīng)端子的電流以及已知星形連接的電阻 R A、R B、R C ,求等效三角形電阻 R AB、R BC、R CA。R*Re Ti

20、 n RrRcRab 二 Ra + Rb + Rec =Rb +Rc -勺,外Rca=Rc+Ra+2公式特征：看下角標(biāo)，兩相關(guān)電阻的和再加上兩相關(guān)電阻的積除以另一電阻的商。已知三角形連接的電阻 R AB、R BC、R CA ,求等效星形電阻 R A、R B、R C。Rc/bcRabRcaR心 +Rrc +Rca ,RB +RrC +RcA ,RaB +RrC +-CA公式特征：看下角標(biāo)，分子為兩相關(guān)電阻的積，分母為三個電阻的和。特殊：當(dāng)三角形(星形)連接的三個電阻阻值都相等時，變換后的三個阻值也應(yīng)相等。例2-4 :如圖2-2-2(a) 所示直流單臂電橋電路比二 30a Ra =50Q R =

21、30QR 廣 294Q%二2設(shè)七二29始u廣冽求解：先進(jìn)行 2y ,如圖 2-2-2 (b)所示。 15Q100RaR +R2 +Re= 2=6Q100&+Ra +ReI 一，二匕15+(6+294 ) /( 10+290 ) =15+150=165 Q-I= 0 02AIi - L = 0.01A Iv = L =0.01A令 Vd = 0V, ：%與、V/00x294 = 2.94V0 36.UCA =33-294 = (136V =1】二五二 0 儂;I =IrI3 = 0.012-0.01= 0,002A = 2mALb 二-Ra xIa+AL =-6皿01+0工收10= 0.04V第

22、三節(jié) 基爾霍夫定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .掌握基爾霍夫的兩個定律。重點和難點： 基爾霍夫的電壓定律和電流定律。一.與拓?fù)浼s束有關(guān)的幾個名詞支路：電路中沒有分支的一段電路。節(jié)點：三條或三條以上支路的匯集點，也叫節(jié)點。在同一支路內(nèi)，流過所有元件的電流相等?；芈罚弘娐分腥我婚]合路徑都稱回路。3$圖 1-10網(wǎng)孔：回路平面內(nèi)不含有其它支路的回路叫做網(wǎng)孔。如圖1-10:支路有3條，結(jié)點有 a、b共2個，回路有3個，網(wǎng)孔有2個。如圖1-11:支路有6條，結(jié)點有 a、 b、 c、 d 4個，回路有8個，網(wǎng)孔有3個圖 1-11圖 1-12二、基爾霍夫電流定律：又叫節(jié)點電流定律，簡稱 KCL1 .描述：電路中任意一個節(jié)

23、點上，在任一時刻，流入節(jié)點的電流之和，等于流出節(jié)點的電流之和?；颍涸谌我浑娐返娜我还?jié)點上，電流的代數(shù)和永遠(yuǎn)等于零。基爾霍夫電流定律依據(jù)的是電流的連續(xù)性原理。如圖1-122 .公式表達(dá)：2流入=2流出，2 1= 0。當(dāng)用第二個公式時，規(guī)定流入結(jié)點電流為正，流 出結(jié)點電流為負(fù)。例圖1-12 :對于節(jié)點A , 一共有五個電流經(jīng)過：可以表示為I 1 + I 3 = I 2 + I 4 + I 5或 I 1 + ( -I 2 ) + I 3 +(-I 4 ) + ( -I 5 ) = 03 .廣義結(jié)點：基爾霍夫電流定律可以推廣應(yīng)用于任意假定的封閉面。對虛線所包圍的閉合面可視為一個結(jié)點， 該結(jié)點稱為廣義結(jié)

24、點。 即流進(jìn)封閉面的電流等于流出封閉面的電流。如圖 1-13廣義結(jié)點圖 1-13圖 1-14如圖1-14 := 口或/1 +&；=與+ 4又如圖 1-14 : I 1 + I 2 - I 3 =0 或 I1 + I 2 = I 3圖 1-15例 1-8 : 已知圖 1-15 中的 I C = 1.5mA , I E = 1.54 mA ，求 I B =解：根據(jù)KCL可得=0.04 mA = 40 科 AI B= I E I C = 1.54 mA 1.5 mA例1-9 :如圖1-16所示的電橋電路,已知I 1 = 25A, I 3 = 16mA,I 4 =12mA,求其余各電阻中的電流。6的參

25、考方向。1.先任意標(biāo)定未知電流分別列出結(jié)點電流方程式:aReRik2.根據(jù)基爾霍夫電流定律對節(jié)點a,b,cI!圖 1-16點:2 = I 1 - I 3 = 25-16 = 9mA點:5 = I 2 -I 6 = 9-(-4)= 13mA點:I 6 = I 4 - I 3 = 12-164mA結(jié)果得出I 6的值是負(fù)的,表不I 6的實際方向與標(biāo)定的參考方向相反。、基爾霍夫電壓定律：又叫回路電壓定律，簡稱KVL1 .描述：在任一瞬間沿任一回路繞行一周，回路中各個元件上電壓的代數(shù)和等于零?；蚋?段電阻上電壓降的代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和。2 .公式表達(dá)：2 U = 0或2 RI= 2 U s圖

26、1-173 .注意：常用公式 2 RI= 2 U S列回路的電壓方程:(1)先設(shè)定一個回路的繞行方向和電流的參考方向看圖1-17(2)沿回路的繞行方向順次求電阻上的電壓降，當(dāng)繞行方向與電阻上的電流參考方向一致時，該電壓方向取正號，相反取負(fù)號。(3)當(dāng)回路的繞行方向從電源的負(fù)極指向正極時，等號右邊的電源電壓取正，否則取負(fù)。例1-9 :試列寫圖1-17各回路的電壓方程。+ K4 二 % 品-昭叫一為對回路1對回路2對回路3圖 1-184 .基爾霍夫電壓定律的推廣： 基爾霍夫電壓定律不僅可以用在網(wǎng)絡(luò)中任一閉合回路，還可以推廣到任一不閉合回路中。如對于圖 1-18網(wǎng)孔1即是一個不閉合的回路，把不閉合兩

27、端 點間的電壓列入回路電壓方程，則其電壓方程可以寫為：正Mi+沙=仃1 ,則L =/+5,由此總結(jié)出任意兩點之間的電壓 =工即一24，其中R上的電壓和US上的電壓的規(guī)定與前面的規(guī)定是一樣的。對于網(wǎng)孔2這個不閉合的回路來求%，則% N即，3-M-(乜)叫-他注意：電路中任意兩點間的電壓是與計算路徑無關(guān)的，是單值的，所以，基爾霍夫電壓定律實質(zhì)是兩點間電壓與計算路徑無關(guān)這一性質(zhì)的具體表現(xiàn)。例 1-10 : 如圖 1-19 已知 U 1 =1V , I 1 =2A , U 2 =-3V , I 2 =1A , U 3 =8V , I 3 =-1A , U 4 =-4V , U 5 =7V , U 6

28、=-3V 求u ab和u ad 及各段電路的功率并指明吸收圖 1-19解：U ab =U ac + U cb = -U 1 +U 2 = - （1）+（-3）= -4 VU ab = U b = -3VP 1 = -U 1 I 1 = -2W0 （發(fā)出）P 2 =U 2 I 1 = -6 W0 （吸收）P 4 =U 4 I 2 = - 4W0 （產(chǎn)生）P 5 =U 5 I 3 = -7W0（吸收）作業(yè)：p16: 1-3、1-4、1-6、1-8。第六節(jié)：電壓源和電流源學(xué)習(xí)目標(biāo):1 .掌握電壓源和電流源的概念。2 .掌握電壓源和電流源的等效轉(zhuǎn)換。重點：電壓源和電流源的等效轉(zhuǎn)換。難點：電壓源和電流源

29、的等效轉(zhuǎn)換。把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置稱為有源元件，可以采用兩種模型表示，即電壓源模型和電流源模型。一、電壓源1.理想電壓源(恒壓源)直流或交流(1)符號：(2)特點：無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電壓即電源端電壓總保持為給定的US或us(t)不變，電源中的電流由外電路決定，輸出功率可以無窮大，其內(nèi)阻為0。例 1-3 : 如圖 1-5: U S =10V解：如圖1-5 電壓源則當(dāng)R 1接入時：I =5A當(dāng)R 1、R 2同時接入時： (3)特性曲線i .us-O2.實際電壓源I =10A伏安特性斜奉耀大(1)符號(2)特點：由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成，RS稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻，負(fù)載的電壓U

30、 =US- IRS,當(dāng)RS=0時，電壓源模型就變成恒壓源模型。(3)特性曲線直流交流二、電流源1 .理想電流源(恒流源)符號：電流源的端電壓由外電(2)特點：無論負(fù)載電阻如何變化，總保持給定的 Is或i s (t),路決定，輸出功率可以無窮大，其內(nèi)阻無窮大。例 1-4 :如圖 1-6: I S =1A則：當(dāng) R =1Q 時，U =1V, R =10時，U =10V(3)特性曲線圖1-6電流源2 .實際電流源(1)符號：(2)特點：由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成，負(fù)載的電流為 I = I內(nèi)阻R S = 8時，電流源模型就變成恒流源模型。(3)特性曲線：3.恒壓源和恒流源的比較恒壓源不受罩儀C 二門

31、 Uat = u 竹I ：(常數(shù)) 仁心的大小.方向均為恒定, 癡路負(fù)蓑?qū)π臒o酬年(W)，的大小.方向均為恒定. 外電路負(fù)裝對/無淤狗.變化_n_輸出電流，可變，的大小、方向均 由外電路決定端電壓%可變一小的大小.方向 均由外電路決定三、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換1 .特性：電壓源可以等效轉(zhuǎn)換為一個理想的電流源I S和一個電阻R S的并聯(lián)，電流源可以等效轉(zhuǎn)換為一個理想電壓源U S和一個電阻 R S的串聯(lián)。即轉(zhuǎn)換公式：U S =R S *I S2 .注意：(1)轉(zhuǎn)換前后U S與I s的方向，I s應(yīng)該從電壓源的正極流出。(2)進(jìn)行電路計算時，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換，R S不一

32、定是電源內(nèi)阻。(3)恒壓源和恒流源不能等效互換。(4)恒壓源和恒流源并聯(lián)，恒流源不起作用，對外電路提供的電壓不變。恒壓源和恒流源串聯(lián)，恒壓源不起作用，對外電路提供的電流不變。(5)與恒壓源并聯(lián)的電阻不影響恒壓源的電壓，電阻可除去，不影響其它電路的計算結(jié)果；與恒流源串聯(lián)的電阻不影響恒流源的電流，電阻可除去，不影響其它電路的計算結(jié)果；但在計算功率時電阻的功率必須考慮。(6)等效轉(zhuǎn)換只適用于外電路，對內(nèi)電路不等效。例1-5 :如圖1-7圖1-7電流源的轉(zhuǎn)換f/ = 4x = 65, 2例1-6 : 如圖1-8圖1-8電壓源的轉(zhuǎn)換5x3+8x1=23I= 1A例1-7 : 如圖1-9圖1-9電壓源的轉(zhuǎn)

33、換第六節(jié) 支路電流法學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .掌握支路電流法的概念2 .掌握運用支路電流法解題方法重點：支路電流法解題方法難點：1 .列獨立的 KCL方程獨立的KVL方程3 .支路電流法解題方法一、定義： 利用KCL、KVL列方程組求解各支路電流的方法。二、解題步驟：?標(biāo)出所求各支路電流的參考方向（可以任意選定）和網(wǎng)孔繞行方向；?確定方程數(shù)，若有 b條支路，則有b個 方程；?列獨立的KCL方程（結(jié)點電流方程），若有n個 結(jié)點，則可列（n-1） 個 獨立的結(jié)點電 流方程；?不足的方程由獨立的 KVL方程補(bǔ)足（回路電壓方程），若有 m個網(wǎng)孔，就可列m個獨 立的回路電壓方程，且 m+（n-1）=b;?聯(lián)立方程

34、組，求解未知量。概念：獨立回路：如果每一回路至少含有一條為其他已取的回路所沒有包含的回路稱為獨立回路；網(wǎng)孔：中間不含任何其他支路的回路。獨立回路不一定是網(wǎng)孔。例3-1 :如圖所示電路，列出用支路電流法求解各支路電流的方程組。解：支路數(shù)為6條 = 方程數(shù)為6個，結(jié)點數(shù)為4個 口 獨立的結(jié)點電流方程數(shù)為 3 個，網(wǎng)孔數(shù)為3個=獨立的KVL方程數(shù)為3個。則方程組可聯(lián)立為:-11+0 + L - oL+L-L = 0+ 16 - 0+R4I4 =US1-U4RJe +一 R +U4- R J - RgL = -%例3-1圖例3-2 :如圖所示電路，兩個實際電壓源并聯(lián)后給負(fù)載供電，已知 = 130V ,

35、US3 = 117V R二1。瓦二Q$C % =24。，求各支路電流、各元件的功率以及結(jié)點間電壓。解：（1 ）此電路有2個結(jié)點，3條支路，2個網(wǎng)孔，因此可以列 3個方程，其中1I +1? = I3hi a6k =13 1J= o.6I2+24I5=11711=1OA= -5A a L = 5A個為獨立的節(jié)點電流方程，2個為獨立的回路電壓方程。I+U = 13；+Uy = 01 J 0 dOd0 -ILR. +LR3 _= 01 1 -1A= 1-0,60 =lx（-0.6x24）-（1x24 + 0.6） = -39或者用行列式法：12401-1.= 13 -0.60 -1x13x24-lx（

36、13x0.6 + 0.6x117） = -3901170.624iZA 二 I1二一二 10A I2 -=-5A t _4A同理02= 195A,A，一一。（2）結(jié)點間電壓為Um二-1也1二13QTQ=12QU （3）功率為:si =nsiI1 =-130x10 =-1300W （供能）P釬刃乩= -lx（-5）=585W （耗能）二1湛L二 1 xl= 100W （耗能），Pyl?% 二 5 乂0.6 = 15W （耗能）P& 二氮= 5700W （耗能）作業(yè)：p47 3-1、3-2 （要求用兩種方法做）第七節(jié)疊加定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .掌握疊加定理的適用范圍2 .掌握運用疊加定理解題方法3 點

37、：1 .疊加的概念2 .疊加定理的適用范圍3 .運用疊加定理求各支路電流或電壓難點： 運用疊加定理求各支路電流或電壓一、疊加定理的含義：?定義：在具有幾個電源的線性電路中，各支路的電流或電壓 等于各電源 單獨作用 時產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。?適用范圍：線性電路。?電源單獨作用：不作用的電源除源處理，即理想電壓源短路處理，理想電流源開路處理。?僅能疊加電流、電壓，是不能疊加功率的。?代數(shù)和：若分電流與總電流方向一致時，分電流取“+ ”，反之取“一”。二、證明：如下圖所示電路或以兩電源作用的單回路為例。用節(jié)點電壓法得:u _ R R _ R?也.Uq +R%) w = _L+，+工飛%+R島+R

38、島R R R?I=US1- R血%+R匹)1 號 RS1 &鳥+R居+RR/限 m +R JUq _R：Ug?-Ei】Ep + 彳 + &R.) -132 312 ,r*1UR,D*jII當(dāng)U S1作用時：R1+K=i； =13L312Jgl _很3 + RjU SIR J/K 3 RI + R 與 R % + R J,T 島 +&)% -區(qū)3%, TR?U +RS3I =I 1 R.R-+RR+RJL LRR+&R+R.Rt/ _ 電 T/ _R 3叫Rr+R? R R ? + R+ R】R fF1%。：rTk,瓦口町T 口 %1 j -當(dāng)u S2作用時，R+RJ/R?J _ R圭 y _

39、sii R +Rg 2R1/ +R,R1 +RR： 國+&j%R J* + R qR * + R 1R 口RR3 4-R jR2 +R】RT# _& T” _R】U靠KK af fK 一R +R?RR? +R,R + R jR能看出】=i；+r, u=q+i。例4-1 : 如下圖 所示，求各支路電流與U 32 ,已知U S =10V , I S = 2A , R 1 =5Q , R 2 =3 Q , R 3 =3Q , R 4 =2 Q。解：原圖可分解為:R似二絲二& R血二1圖：當(dāng)u S作用時，88,5UI2 = 2x- = -V . I；=-A ：. I；=-A . %=之1 =/A84,

40、4,335= 2xx- = -A5 2 5U1+lR -1艮=0+ljRa=-6.15V: Ug = 6.15V% 31：-21； = 0= U： = 21；- 31； = 0.25V第八節(jié)戴維南定理與諾頓定理學(xué)習(xí)目標(biāo):i .掌握有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)的概念2 .掌握用戴維寧定理和諾頓定理來求解出某條支路的電流。重點：1 .有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)的概念2 .求開路電壓和等效電阻3 .用戴維寧和諾頓定理來求解除某條支路的電流。難點： 求開路電壓和等效電阻、無源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻:分類：有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)等效：無源二端網(wǎng)絡(luò) Np都可等效為一個電阻；有源二端網(wǎng)絡(luò)N4可等效為一個實

41、際電壓源，即 口與Ri串聯(lián)組合。如圖4-1所示:圖4-1二、戴維寧定理：（等效發(fā)電機(jī)原理）?內(nèi)容：任何一個線性有源電阻性二端網(wǎng)絡(luò)N&,可以用 U6與R串聯(lián)的電路模型來替代,且 二口口叢 Nr開路端電壓）；Rj=除源后的等效電阻。?等效圖為：如上圖所示。?對外電路等效，對內(nèi)電路不等效?應(yīng)用較廣的為求某條支路上的電壓電流。 U6 一 Ug?當(dāng) s 開時，【邢 1+瓦）+%-% 二 R1+R?u _%R? +%瓦, U加=比+如n ocT(2)當(dāng)S合時,口3usi +口52R RmiRl RU/RR)R + R a(3)若用等效:Ri+Rq _L* K則(2)、(3)相同，對于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，戴維

42、寧定理正確。三、計算步驟:?將電路分為兩部分，一部分是待求支路，另一部分則是有源二端網(wǎng)絡(luò) ?將Na開路，求口 ；)，求等效電阻 Ri;?將 Na中除源，(理想電壓源短路處理，理想電流源開路處理?將、 Ri待求支路連上，求未知量。Oa例4-2 :如下圖所示電路，求【， 0?。Da+ + +()叱1()叫2-此 ChRi DhR2I。 - Qb(b)解：電路分成有源二端網(wǎng)絡(luò)（如虛框所示）和無源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分。對于 （b）圖所示的有源二端網(wǎng)絡(luò)，則有:1313 9751。八6+117130=。4 二百人* 13A= -v1x0,6 3 _ 士 7A2 幣T 言 J 飛 +R J, ： V 除 24x5

43、 = 120V ,P3 = 52x24 = 600W四、諾頓定理：用一個電阻 Ri與理想電流源 %并聯(lián)組合代替。 % ：有源二端網(wǎng)絡(luò)短路后得到的電流。如圖 4-2圖4-2作業(yè)：p63 : 4-8、4-10、4-14第五章 正弦穩(wěn)態(tài)電路第一節(jié)正弦量的基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)：1 .掌握正弦量的三要素。2 .掌握正弦量的相位關(guān)系。3 ,掌握有效值的定義。4 .掌握正弦量的有效值與最大值的關(guān)系。重點：正弦量的三要素、相位關(guān)系、有效值與最大值的關(guān)系難點：相位一.正弦交流電的特點大小和方向隨時間按正弦規(guī)律變化的電流稱為正弦交變電流，簡稱交流(ac或AC )。我們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中，大量使用的電能都是正弦交流電。正

44、弦交流電具有以下特點：1 .交流電壓易于改變。在電力系統(tǒng)中，應(yīng)用變壓器可以方便地改變電壓，高壓輸電可以減少線路上的損耗；降低電壓以滿足不同用電設(shè)備的電壓等級。2 .交流發(fā)電機(jī)比直流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。二.正弦量的三要素區(qū)別不同的正弦量需要從它們變化的快慢、變化的先后和變化的幅度三方面考慮。1 .變化的快慢- 用周期、頻率或角頻率描述。周期：T ,秒。(2)頻率：J , Hz。 7二J。角頻率。：司=2汨7=24*周期越短、頻率（角頻率）越高，交流電變化越快。工頻 / = 50憶 7=1/= 1/5。=。,。=2方=31仇/$2 .變化的先后- 用初相角描述相位角a ：日=（就+吻（2）初相角甲.t

45、=0時正弦量的相位角稱作初相角。* W的大小和正負(fù)與計時起點有關(guān)。* 規(guī)定 IMmieo* 當(dāng)正弦量的初始值為正時，W角為正；初始值為負(fù)時，吠角為負(fù)。* 如果正弦量零點在縱軸的左側(cè)時，W角為正；在縱軸右側(cè)時，吠角為負(fù)。3 .變化的幅度- 用最大值來描述（1 ）瞬時值：用小寫字母表示，如 e、u、i 。（2 ）最大值：也稱振幅或峰值，通常用大寫字母加下標(biāo)m表示，如 E盤,4 。一個正弦量與時間的函數(shù)關(guān)系可用它的頻率、初相位和振幅三個量表示，這三個量就叫正弦量的三要素。對一個正弦交流電量來說，可以由這三個要素來唯一確定：e-EK sin（優(yōu)+加三、相位差與相位關(guān)系i .相位差兩個正弦交流電在任何瞬

46、時相位角之差稱相位差。卜=尹二（馥+%）一 （磯+必）二的一物*兩個同頻正弦量的相位差等于它們的初相之差。規(guī)定Id Ml 80。超前,滯后關(guān)*總相關(guān)第局相關(guān)系（力正交關(guān)不圖5-1相位關(guān)系超前、滯后關(guān)系；同相關(guān)系（中=口力；反相關(guān)系（*=180）；正交關(guān)系（*二切0）四、正弦量的有效值一、有效值的引入正弦量的瞬時值是隨時間變化的，這對正弦量大小的計量帶來一定的困難。同時，電路的一個重要作用是電能的轉(zhuǎn)換，而正弦量的瞬時值又不能確切反映能量轉(zhuǎn)換的效果。因此，在電工技術(shù)中用有效值來反映正弦量的大小。字母I 、U、E分別表示正弦電流、電壓和電動勢的有效值。二、有效值的定義周期性變化的交流電的有效值是根據(jù)

47、它的熱效應(yīng)來確定的。設(shè)周期電流工和直流電流I分別流入兩個阻值相同的電阻R。如在一個周期內(nèi)，它們各自產(chǎn)生的熱量彼此相等，則直流電流的數(shù)值稱為該交流電的有效值。中用士小/古鉆,、c Rdt =12RT根據(jù)有效值的定乂可得：一 J十r尸如有效值又稱為方均根值。三、正弦量的有效值設(shè)正弦交流電流二4sin畫，則它的有效值1=0.707TFaidt =1 亞i rZitrdNATe 2cu即正弦交流電的有效值等于它的最大值的If店（或 0.707 ）倍。同理因為正弦量的有效值和最大值有固定金 的倍數(shù)關(guān)系，所以也可以用有效值代替最大值作為正弦量的一個要素。這樣正弦量的數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫為S =1.sirL 9t

48、 = V2J Sio be 。在工程上，一般所說的正弦電壓、電流的大小都是指有效值。例如交流測量儀表所指示的讀 數(shù)、交流電氣設(shè)備銘牌上的額定值都是指有效值。我國所使用的單相正弦電源的電壓U二220V ,就是正弦電壓的有效值，它的最大值Um = A U = 1.414 X220 = 311V 。應(yīng)當(dāng)指出，并非在一切場合都用有效值來表征正弦量的大小。例如，在確定各種交流電氣設(shè)備的耐壓值時，就應(yīng)按電壓的最大值來考慮。例5-1 :已知？=4疝314M,求它的有效值i。解： .:已知一周期性變化的電壓波形如圖5 - 2所示，求它的有效值。解：此電壓是非正弦的周期性交流電壓,T=16s ,寫出此電壓的解析式。5八 ,-t0z 4410t4 W 12420+i12MEX164根據(jù)有效值的定義式可得:此題說明非正弦周期量的最大值與有效值之間不是簡單的0.707關(guān)系。例5 - 3 :填空1 ）正弦交流電的三個基本要素是, , .2）我國工業(yè)及生活中使用的交流電頻率為 、周期 為 。3 ）已