電工學(xué)chap_1

1、（1-0）第一章第一章電路的基本概念和電路的基本概念和基本定律基本定律（1-1）第一章第一章 電路的基本概念電路的基本概念 和基本定律和基本定律1.1 1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分1.2 1.2 電路模型電路模型1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向1.4 1.4 歐姆定律歐姆定律1.5 1.5 電源有載工作、開路與短電源有載工作、開路與短路路1.1.6 6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.1.7 7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算（1-2）1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分電路：電路：電流的通路。它由電工設(shè)備電流的通路。它由電工設(shè)

2、備 或元件按一定方式組合而成?；蛟匆欢ǚ绞浇M合而成。（1-3）1.實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電燈、電爐電燈、電爐電動機(jī)電動機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器輸電線輸電線電路作用：電路作用：電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負(fù)載負(fù)載（1-4）2.實現(xiàn)信號的傳遞和處理實現(xiàn)信號的傳遞和處理話筒話筒放大器放大器電路作用：電路作用：信號源信號源負(fù)載負(fù)載（1-5）激勵：電路中的電源或信號源的電壓或電激勵：電路中的電源或信號源的電壓或電 流。流。響應(yīng)：激勵在電路中各部分產(chǎn)生的電壓或響應(yīng)：激勵在電路中各部分產(chǎn)生的電壓或 電流。電流。電路分析：在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的電路分析：在已

3、知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的 條件下，討論電路的激勵與響條件下，討論電路的激勵與響 應(yīng)的關(guān)系。應(yīng)的關(guān)系。（1-6）電工技術(shù)應(yīng)用電工技術(shù)應(yīng)用 實例一實例一工工 業(yè)業(yè) 控控 制制 電機(jī)控制電機(jī)控制 機(jī)床控制機(jī)床控制 生產(chǎn)過程自動化控制生產(chǎn)過程自動化控制 . . . . . .電工技術(shù)的應(yīng)用電工技術(shù)的應(yīng)用（1-7）信信 號號 檢檢 測測 壓力、溫度、水位、壓力、溫度、水位、流量等的測量與調(diào)節(jié)流量等的測量與調(diào)節(jié) 電子儀器電子儀器 醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器 . . . . . .電工技術(shù)應(yīng)用電工技術(shù)應(yīng)用 實例二實例二（1-8）家家 用用 電電 器器 電燈、電話電燈、電話 廣播、電視廣播、電視 冰箱、洗衣機(jī)冰箱、洗衣機(jī)

4、 家庭影院家庭影院 . . . . . .電工技術(shù)應(yīng)用電工技術(shù)應(yīng)用 實例三實例三（1-9）樓樓 宇宇 控控 制制電工技術(shù)應(yīng)用電工技術(shù)應(yīng)用 實例四實例四 電梯系統(tǒng)電梯系統(tǒng) 門禁系統(tǒng)門禁系統(tǒng) . . . . . .（1-10）汽汽 車車 電電 子子汽汽 車車 電電 子子電源電源發(fā)動機(jī)控制發(fā)動機(jī)控制行駛裝置行駛裝置報警與安全裝置報警與安全裝置旅居性旅居性儀表儀表娛樂通訊娛樂通訊收音機(jī)、汽車電話、業(yè)余電臺收音機(jī)、汽車電話、業(yè)余電臺車速控制、間歇刮水、車速控制、間歇刮水、除霧裝置、車門緊鎖除霧裝置、車門緊鎖.安全帶、車燈未關(guān)報警、安全帶、車燈未關(guān)報警、速度報警、安全氣囊速度報警、安全氣囊.空調(diào)控制、動力

5、窗控制空調(diào)控制、動力窗控制里程表、數(shù)字式速度表、里程表、數(shù)字式速度表、出租車用儀表出租車用儀表.點火裝置、燃油噴射控制、點火裝置、燃油噴射控制、發(fā)動機(jī)電子控制發(fā)動機(jī)電子控制電工技術(shù)應(yīng)用電工技術(shù)應(yīng)用 實例五實例五（1-11）電池電池?zé)襞轃襞軪IRU+_負(fù)載負(fù)載電源電源1.2 電路模型電路模型定義：由理想元件組成的電路構(gòu)成了實際電路定義：由理想元件組成的電路構(gòu)成了實際電路 的電路模型的電路模型（1-12）伏伏 - 安安 特性特性iuconstiuRRuiuiconstiuR線性電阻線性電阻非線性電阻非線性電阻 電阻電阻 R（常用單位：（常用單位： 、k 、M ）（1-13）（1-14）（1-15）

6、（1-16）（1-17）物理量的實際正方向物理量的實際正方向1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向物理量物理量 單位單位 實際正方向?qū)嶋H正方向 電流電流 I A、kA、mA、A 正電荷移動的方向正電荷移動的方向 電動勢電動勢 E V、kV、mV、V電源驅(qū)動正電荷電源驅(qū)動正電荷移動的方向移動的方向 (低電位低電位 高電位高電位) 電壓電壓 UV、kV、mV、V電位降落的方向電位降落的方向 (高電位高電位 低電位低電位)（1-18）電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解

7、？的實際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR（1-19）(1) 在解題前先假設(shè)一個正方向，作為參考方向；在解題前先假設(shè)一個正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為若計算結(jié)果為，則實際方向與假設(shè)，則實際方向與假設(shè)； 若計算結(jié)果為若計算結(jié)果為，則實際方向與假設(shè)，則實際方向與假設(shè)。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；系的代數(shù)表達(dá)式；（1-20）電路中物理量的正方向電路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：實

8、際正方向?qū)嶋H正方向假設(shè)正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向：實際正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向：參考方向假設(shè)正方向：參考方向 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。（1-21）物理量參考方向的表示方法物理量參考方向的表示方法電池電池?zé)襞轃襞軪IRUab+_ab+-IR電流電流：從高電位從高電位 指向低電位。指向低電位。u_+正負(fù)號正負(fù)號abUab（高電位在前，（高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 頭頭uab電壓電壓（1-22）+-IRa ba bRa b+-RUI = -1AI = +1AU = -3VU =

9、+3VUab = -3VUab = +3V例：試判別電流、電壓的實際方向試判別電流、電壓的實際方向（1-23）RUI注意注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標(biāo)用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標(biāo)明參考方向。明參考方向。IRU IRUIRURUIRUI1.4 歐姆定律歐姆定律（1-24）例例 I2AU6V+-RI-2AU6V+-RI2AU-6V-+RI-2AU-6V-+RR = U / I =3R = -U / I =3R = U / I =3R =- U / I =3P11 例例 1.4.1（1-25）例例已知：已知：E = 2V, R = 1試問：當(dāng)試問：當(dāng) U 分別為分別為 3V 和和 1

10、V 時，時，IR =?解：解：(1) 假定電路中物理量的參考方向如圖所示；假定電路中物理量的參考方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUURREURUIRREUUR E IRRURabU+ -（1-26）(3) 數(shù)值計算數(shù)值計算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU時時（實際方向與假設(shè)方向一致）（實際方向與假設(shè)方向一致）（實際方向與假設(shè)方向相反）（實際方向與假設(shè)方向相反）REUIRE IRRURabU+ -（1-27）(4) 為了避免列方程時出錯，為了避免列方程時出錯，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設(shè)。按相同方向假設(shè)。(1) 方程式：方程式：U

11、= IR 僅適用于參考方向一致的情況。僅適用于參考方向一致的情況。(2) “實際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“參考方向參考方向”則則 是人們在進(jìn)行電路分析計算時，任意假設(shè)的。是人們在進(jìn)行電路分析計算時，任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先設(shè)定先設(shè)定“參考方參考方 向向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列然后再列 方程計算方程計算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的. 注意注意（1-28） 課堂練習(xí)課堂練習(xí) I2= -1A5abc55I1= 2AI3= -3

12、A1.4.2(b): Uab = ?Ubc = ?Uca = ?Uab =10+(-5) =5VUbc = -(-5)-(-15)=20VUca = (-15)-10=-25VP12 題題 1.4.2（b）（1-29） 同乘同乘I: UI = EI - I2R0 功率平衡式功率平衡式: P = PE - P電源的外特性曲線電源的外特性曲線U = E - IR01.5 電源的有載工作、開路與短路電源的有載工作、開路與短路電源的有載工作電源的有載工作（1-30）電電 功功 率率aIRUb功率的概念功率的概念：設(shè)電路任意兩點間的電壓為設(shè)電路任意兩點間的電壓為 U ,流入此流入此 部分電路的電流為部分

13、電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為: WIUP功率有無正負(fù)？功率有無正負(fù)？如果如果U I方向不一方向不一致結(jié)果如何？致結(jié)果如何？（1-31）電源與負(fù)載的判別電源與負(fù)載的判別IRUabIUab+-負(fù)載：負(fù)載：U 和和 I 的的 電流從實際的電流從實際的“+”+”端端電源：電源：U 和和 I 的的電流從實際的電流從實際的“+”+”端端（1-32）電源與負(fù)載的判別電源與負(fù)載的判別 P = UI 0 實際方向相同實際方向相同 負(fù)載負(fù)載 P = UI 0 實際方向相反實際方向相反 電源電源 P = UI 0-負(fù)載負(fù)載+-+-3A：P = IU = 30W 參考方向相反參

14、考方向相反, P0-電源電源10V：P = IU = 10W 參考方向一致參考方向一致, P0-負(fù)載負(fù)載I（1-34）IR+-EbaUabIR+-EbaUab例：已知：已知：A、若、若Uab = 3V，E= 5V，電源為什么？，電源為什么？ B、若、若Uab = 5V，E= 3V，電源為什么？，電源為什么？解：解：Uab = E + IRI =（ Uab - E）/ R = - 1AP = IU = 5W 參考方向一致，參考方向一致，P0 - 電源電源Uab = E - IRI =（ E - Uab ）/ R = - 1AP = IU = 3W 參考方向相反，參考方向相反，P0 - 負(fù)載負(fù)載A

15、:B:22（1-35） 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1.5.4：已知：已知：U= 220V, I= -1A， 試問：各元件為負(fù)載？還是為電源試問：各元件為負(fù)載？還是為電源?負(fù)載負(fù)載電源電源負(fù)載負(fù)載電源電源P18 題題 1.5.4（1-36）額定值和實際值額定值：額定值：是制造廠為方便電氣設(shè)備或元件能是制造廠為方便電氣設(shè)備或元件能 在給定條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的在給定條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的 正常允許值。它充分地考慮了使用正常允許值。它充分地考慮了使用 的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。實際值：實際值：使用時的具體數(shù)值，它不一定和額使用時的具體數(shù)值，它不一定和額 定值相等。定值相等。額定值：額定值：UN、I

16、N、PN。常標(biāo)于銘牌或其它說。常標(biāo)于銘牌或其它說 明中。明中。（1-37）例：例：有一額定值為有一額定值為5W 5005W 500的繞線電阻，其額的繞線電阻，其額定電流是多少？在使用時電壓不得超過多定電流是多少？在使用時電壓不得超過多大的數(shù)值？大的數(shù)值？解：解： P = I2 R I = ( P / R)0.5 = ( 5 / 500 )0.5 = 0.1A UMax = IR =500 x 0.1 = 50V注意：注意： 選擇電阻時，不但應(yīng)考慮阻值，選擇電阻時，不但應(yīng)考慮阻值， 還應(yīng)考慮電流，進(jìn)而確定功率。還應(yīng)考慮電流，進(jìn)而確定功率。P16：例：例1.5.3（1-38） 課堂練習(xí)課堂練習(xí)：1

17、.5.5：試問可否將：試問可否將110、100W和和110V、40W 兩只白熾燈串聯(lián)在兩只白熾燈串聯(lián)在220V的電源上使用？的電源上使用？1.5.10：試問將：試問將40、10W和和200 、40W的的 兩只電阻串聯(lián)使用，其兩端最高允許兩只電阻串聯(lián)使用，其兩端最高允許 電壓應(yīng)多大？電壓應(yīng)多大？P26 題題 1.5.5、1.5.10，P18 題題 1.5.81.5.8：據(jù)日常觀察，電燈在深夜要比黃昏時亮：據(jù)日常觀察，電燈在深夜要比黃昏時亮 一些，為什么？一些，為什么？（1-39） 課堂練習(xí)課堂練習(xí)：1.5.7：為使：為使6V、50mA的電珠正常發(fā)光，應(yīng)采的電珠正常發(fā)光，應(yīng)采 用那個電路？用那個電

18、路？P26 題題 1.5.7（1-40）電源開路電源開路特征：特征：I = 0 U = U0 = E P = 0開路電壓開路電壓(空載電壓空載電壓): U0 （1-41）電源短路電源短路特征：特征：U = 0 I = IS = E / R0 PE = P = I2R0 P = 0短路電流短路電流: IS（1-42）例：例：若電源的開路電壓若電源的開路電壓Uo = 12V，短路電，短路電流流Is = 30A，試問電源的電動勢和內(nèi)阻，試問電源的電動勢和內(nèi)阻各為多少？各為多少？解：解： E = Uo = 12V R = E / Is = Uo / Is = 12 / 30 = 0.4注意：注意：此題

19、給出了由電源的開路電壓和此題給出了由電源的開路電壓和 短路電流計算其電動勢和內(nèi)阻的短路電流計算其電動勢和內(nèi)阻的 一種方法。一種方法。P17：例：例1.5.4ER 0+-+-UI0（1-43） 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系，其中包括電流系，其中包括電流(KCL)和電壓和電壓(KVL)兩個定律。兩個定律。名詞注釋：名詞注釋：結(jié)點：結(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：支路：電路中每一個分支電路中每一個分支回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律（1-44）支路：支路：ab、a

20、d、 . （共（共6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . （共（共7 個）個）結(jié)點：結(jié)點：a、 b、 . (共共4個）個）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-（1-45）一、基爾霍夫電流定律一、基爾霍夫電流定律 對任何結(jié)點，在任一瞬間，流入結(jié)點的電流等于對任何結(jié)點，在任一瞬間，流入結(jié)點的電流等于由結(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個結(jié)由結(jié)點流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個結(jié)點上電流的代數(shù)和為點上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I44231IIII基爾霍夫電流定律的基爾霍夫電流定律的依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性。：電流的連續(xù)性。 I =0即：

21、即：例例或或：04231IIII（1-46）電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例例I1+ I2=I3例例I = 0基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R（1-47）二、基爾霍夫電壓定律二、基爾霍夫電壓定律 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降?；?，電壓的代數(shù)和為電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為 0。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI電位升電位升電位降電位降即：即：0U或：或：0333554

22、44ERIRIERII3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-（1-48）0ERIUabE+_RabUabI基爾霍夫電壓定律也適合開口電路基爾霍夫電壓定律也適合開口電路例例RIUEab電位升電位升電位降電位降RIEUab（1-49）例：例：已知：已知：UAB = 5V，UBC= -4V，UDA= -3V。 試求：試求：UCD = ？UCA = ？ 解：解：由由KVL知：知： UAB + UBC + UCD + UDA = 0 5 + (-4) + UCD + (-3) = 0 UCD = 2VUAB + UBC + UCA = 0 5 + (-4) + UCA =

23、 0 UCA = -1VP22：例：例1.6.2A_+BCDUAB_+UCDUDAUCA+（1-50）例：例：已知：已知：R1= 10k，RB= 20k，EB= 6V， US= 6V ， UBE= -0.3V 。 試求：試求：IB 、 I2 、 I1 。解：解：對對右右回路用回路用KVL列方程：列方程： - I2RB + EB - UBE = 0 -20I2 + 6 - (-0.3) = 0 I2 = 0.315mAR1US+-RB+_A+_UBEBEEBI1IBI2對對A用用KCL列方程：列方程： I2 I1 IB = 0 IB= -0.255mA對對左左回路用回路用KVL列方程：列方程：

24、UBE + US I1R1 = 0 -0.3 + 6 - 10I1= 0 I1 = 0. 57mA（1-51）電位的概念電位的概念：Va = 5V a 點電位：點電位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 點電位：點電位：在電路中任選一結(jié)點，設(shè)其電位為零（用在電路中任選一結(jié)點，設(shè)其電位為零（用 標(biāo)記），此點稱為參考點。其它各結(jié)點對參考點標(biāo)記），此點稱為參考點。其它各結(jié)點對參考點的電壓，便是該結(jié)點的電位。記為：的電壓，便是該結(jié)點的電位。記為：“VX”（注（注意：意：）。）。1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算（1-52）電位和電壓的區(qū)別電位和電壓的區(qū)別電位的特點電位的特點： 電位值是相對的，參考點選得不同，電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；電路中其它各點的電位也將隨之改變；電壓的特點電壓的特點： 電路中兩點間的電壓值是固定的，不電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。會因參考點的不同而改變。（1-53）電位在電路中的表示法電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2（1-54）R1R2+15V-15V 參考電位在哪里參考電位在哪里？R