電工學(第七版)上冊秦曾煌第一章word版本

1、電工學(第七版)上冊秦曾煌第一章主要教學內容電工學 電工技術電子技術直流電路、交流電路暫態(tài)分析、三相電路變壓器、電動機、工業(yè)控制 三極管、放大電路 運算放大電路 數字集成電路（上篇）（下篇）工 業(yè) 控 制電機控制電機控制機床控制機床控制生產過程自動化控制生產過程自動化控制樓宇電梯控制樓宇電梯控制. . . . . . . . . . .電工技術的應用 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。或電路元件按一定方式組合而成。 中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用電源電源: 提供提供電能的裝

2、置電能的裝置負載負載: 取用取用電能的裝置電能的裝置直流電源直流電源直流電源直流電源: : 提供能源提供能源負載負載信號源信號源: : 提供信息提供信息 電源或信號源的電壓或電流稱電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵為激勵，它推動電路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應。所產生的電壓和電流稱為響應。信號處理：信號處理：放大、調諧、檢波等放大、調諧、檢波等R 消耗電消耗電能能( (電阻性電阻性) ) 產生產生磁場磁場 儲存磁場能量儲存磁場能量( (電感性電感性) ) 忽略忽略 L LR 白熾燈通過電流白熾燈通過電流 理想電路元件理想電路元件：電阻元件、電感元件、電容元件電阻

3、元件、電感元件、電容元件和電源元件等。和電源元件等。L 在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質條件下突出主要的電磁性質, 忽略起次要因素的影響忽略起次要因素的影響, 由一些理想元件組成電路模型。由一些理想元件組成電路模型。手電筒的電路模型手電筒的電路模型干電池干電池導線導線燈泡燈泡 電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應。路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應。是在已知電路結構和參數的條件下，是在已知電路結構和參數的條件下，討論討論與與的

4、關系。的關系。手電筒電路手電筒電路電路中的物理量電池電池燈泡燈泡電流電流電壓電壓電動勢電動勢EIRU+_電源電源負載負載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：實際正方向實際正方向假設正方向假設正方向實際正方向實際正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設正方向假設正方向（參考正方向）：（參考正方向）： 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。物理量的實際正方向物理量的實際正方向 物理量物理量 單位單位 實際正方向實際正方向 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

5、V、kV、mV、 V 電源驅動正電荷的電源驅動正電荷的方向方向 (低電位低電位 - 高電位高電位) 電壓電壓 U V、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) 物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法電池電池燈泡燈泡Uab_+正負號正負號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標雙下標箭箭 頭頭Uabab電壓電壓+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。IRUabE+_abU+_物理量正方向的表示方物理量正方向的表示方法法IRUab+_abU+_電壓的正方向箭頭和正負號是等價的電壓的正方向箭頭和正負號

6、是等價的,只用其中之一只用其中之一.IRUababU電路分析中的電路分析中的假設假設正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量在復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？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？U1ABRU2IR(1) 在解題前先在解題前先設定一個正方向，作為參考方向；設定一個正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據計算結果確定實際方向：根據計算結果確定實際方向： 若計算結果為若計算結果為正值正值，則實際方向與假設方向，則實際方向與假設方向一致一致； 若計算結果為若計算結果為

7、負值負值，則實際方向與假設方向，則實際方向與假設方向相反相反。(2) 根據電路的定律、定理，列出物理量間相互關根據電路的定律、定理，列出物理量間相互關 系的代數表達式；系的代數表達式；I = 0.28A I = 0.28A 電動勢電動勢為為E =3V方向由負極方向由負極指向正極指向正極 ；U+U +例例: 電路如圖所示。電路如圖所示。 電流電流I的參考方向的參考方向與實際方向相同，與實際方向相同，I=0.28A,由由 流向流向,反之亦然。反之亦然。 電壓電壓U 的參考方向與實際的參考方向與實際方向相反方向相反, U = 2.8V;即即: U = U 電壓電壓U的參考方向與實際的參考方向與實際方

8、向相同方向相同, U = 2.8V, 方向由方向由 指向指向；2.8V 2.8VU、I 參考方向相同時參考方向相同時 表達式中有兩套正負號：表達式中有兩套正負號：(1) 式前的正負號由式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定。參考方向的關系確定。 (2) U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考方向值本身的正負則說明實際方向與參考方向 之間的關系。之間的關系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同。參考方向相同。U = I R 解解: 對圖對圖(a)有有, U = IR 例例: 應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = IR

9、326 : IUR所所以以326: IUR所以所以電流的參考方向電流的參考方向與實際方向相反與實際方向相反電壓與電流參電壓與電流參考方向相反考方向相反 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數。電路電壓與電流的比值為常數。常數常數即：即： IUR 14(4) 為了避免列方程時出錯，為了避免列方程時出錯，習慣上習慣上把把I與與U的方向的方向按相同方向假設。按相同方向假設。(1) 方程式方程式U/I=R僅適用于假設正方向一致的情況。僅適用于假設正方向一致的情況。(2) “實際方向實際方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“假

10、設假設 正方向正方向”則則是人們在進行電路分析計算時是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。任意假設的。(3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向”(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)，然后再列方程然后再列方程計算計算。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. 提示提示注意注意：1.用用歐姆定律列方程時，一定要在歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標明正方圖中標明正方 向。向。 2.為避免歐姆定律中的負號在解題時漏掉為避免歐姆定律中的負號在解題時漏掉,我們一我們一 般將電壓與電流的參考方向選取相

11、同般將電壓與電流的參考方向選取相同,稱為稱為關聯關聯 選取選取.規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法功率的概念功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為：設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:IUP 如果如果U I方向不一方向不一致寫法如何？致寫法如何？電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致aIRUb規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法aIRUb電壓電流正方向相反電壓電流正方向相反P = UI功率有正負？功率有正負？吸收功率或消耗功率（起負載作用）吸收功率或

12、消耗功率（起負載作用）若若 P 0輸出功率（起電源作用）輸出功率（起電源作用）若若 P 0電阻消耗功率肯定為正電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率）電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負（輸出功率），也可能為負（輸出功率）功率有正負功率有正負電源的功率電源的功率IUab+-P = UIP = UIIUab+-電壓電流正方向不一致電壓電流正方向不一致電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致含源網絡的功含源網絡的功率率IU+-含源含源網絡網絡P = UI電壓電流正方向一致電壓電流正方向一致P = UI電壓電流正方向不一致電壓電流正方向不一致IU+-含源含源網絡網絡開關閉合開關閉合, 接

13、通電源與負載接通電源與負載RREI 0負載端電壓負載端電壓U = IR 1. 電壓電流關系電壓電流關系(1) 電流的大小由負載決定電流的大小由負載決定(2) 在電源有內阻時，在電源有內阻時，I U ?；蚧?U = E IR0RREI 0U = IR或或 U = E IRoUI = EI I2RoP = PE P負載負載取用取用功率功率電源電源產生產生功率功率內阻內阻消耗消耗功率功率電源輸出的功率由負載決定。電源輸出的功率由負載決定。負載大小的概念負載大小的概念: 負載增加指負載取用的負載增加指負載取用的電流和功率增加電流和功率增加(電壓一定電壓一定)。 1. 電壓電流關系電壓電流關系 2. 功

14、率與功率平衡功率與功率平衡例例: 已知已知:電路中電路中U=220V，I=5A，內阻，內阻R01= R02= 0.6 。求求: (1) 電源的電動勢電源的電動勢 E1和負載的反電動勢和負載的反電動勢 E2 ； (2) 說明功率的平衡關系。說明功率的平衡關系。解：解：(1) 對于電源對于電源 U= E1 U1= E1 IR01 即即 E1= U + IR01 = 220 +5 0.6 = 223V U = E2 + U2 = E2 + IR02 即即 E2= U IR01 = 220 5 0.6 = 217V(2) 功率的平衡關系功率的平衡關系 E1 = E2 + IR01 + IR02 等號兩

15、邊同時乘以等號兩邊同時乘以 I, 則得則得 E1 I = E2 I + I2R01 + I2R02代入數據有代入數據有 223 5 = 217 5+52 0.6 + 5 + 52 0.6 1115W = 1085W + 15W + 15WR01E1UI+R02E2+ 額定值額定值: 電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值 1. 額定值反映電氣設備的使用安全性；額定值反映電氣設備的使用安全性； 2. 額定值表示電氣設備的使用能力。額定值表示電氣設備的使用能力。 注意：注意：電氣設備工作時的實際值不一定都等于其電氣設備工作時的實際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。額

16、定值，要能夠加以區(qū)別。欠載欠載(輕載輕載)： I IN ，P IN ，P PN (設備易損壞設備易損壞)額定工作狀態(tài)：額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN (經濟合理安全可靠經濟合理安全可靠) 在在220V電壓下工作時的電阻電壓下工作時的電阻 0680.273220IUR一個月用電一個月用電W = Pt = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h= 5.4kW. h 例：例：一只一只220V, 60W的白熾燈的白熾燈, 接在接在220V的電源上，的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時的電電壓下工作時的電阻。如果每晚工作阻。如果每晚

17、工作3h(小時小時)，問一個月消耗多少電能，問一個月消耗多少電能? A0.273A22060 UPI解解: 通過電燈的電流為通過電燈的電流為特征特征: 開關開關 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓負載功率負載功率U = U0 = EP = 0電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 0 為防止事故發(fā)生，需為防止事故發(fā)生，需在電路中接入熔斷器或在電路中接入熔斷器或自動斷路器，用以保護自動斷路器，用以保護電路。電路。123支路：支路：電路中的每一個分支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。一條支路流過一個電流

18、，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯接點。三條或三條以上支路的聯接點。由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。內部不含支路的回路。內部不含支路的回路。I1I2I3 在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。點的電流。 實質實質: 或或: = 0對結點對結點 a： I1 + I2 = I3或或 I1 + I2 I3 = 0I =?例例:I = 0IA + IB + IC = 0廣義結點廣義結點即：即： U = 0 在任一瞬間在任一瞬間, 從回路中任一點出發(fā)從回路中任一點出發(fā), 沿回路循行沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之

19、和。一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。對回路對回路1：對回路對回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 121. 列方程前列方程前標注標注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02. 應用應用 U = 0項前符號的確定：項前符號的確定：循行方向一致循行方向一致3. 開口電壓可按回路處理開口電壓可按回路處理(廣義回路）廣義回路） 注意：注意：對回路對回路1：1例：例：對

20、網孔對網孔abda：對網孔對網孔acba：對網孔對網孔bcdb：IG RG I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 IGRG= 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行：，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應用應用 U = 0列方程列方程對回路對回路 cadc，沿逆時針方向循行：，沿逆時針方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0U1 + U2 U3 U4 + U5 = 0 例例 2：圖中若圖中若 U1= 2 V，U2 = 8 V，U3 = 5 V，U5 = 3 V， R4 = 2 ，求電阻求電阻 R4 兩端的電壓及流過兩端的電壓及流過它的電流。它的電流。 解：解：設電阻設電阻 R4 兩端電壓的極性及流過它的電流兩端電壓的極性及流過它的電流 I的的參考方向如圖示。參考方向如圖示。( (2) )+ 8 5 U4+( (3) )= 0U4 = 2 VI = 1 AU4 沿順時針方向列寫回路沿順時針方向列寫回路的的 KVL 方程式方程式代入數據，有代入數據，有U4 = IR42. 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中各點的電位各點的電