電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件

電工學(xué)及電氣設(shè)備

電工學(xué)及電氣設(shè)備

1參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利水電出版社，2011電工學(xué)及電氣設(shè)備，華孝敏，中國(guó)水利水電出版社，2004。參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利2第一章電路分析基礎(chǔ)第一章電路分析基礎(chǔ)3第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用

組成：電工設(shè)備和器件（電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)）第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用4作用：1.電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組把水能或熱能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、輸電線路傳送給各用戶，用戶又把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、熱能或光能。2.信號(hào)的傳遞和處理。電視機(jī)接受各發(fā)射臺(tái)發(fā)出的不同信號(hào)并進(jìn)行放大、處理，轉(zhuǎn)換成聲音和圖像

作用：5二、電路的基本物理量

1、電流

大小：用電流強(qiáng)度來衡量，電流強(qiáng)度工程上簡(jiǎn)稱電流

符號(hào)：I或i。

I

表示直流電，i表示交流電。

單位：安培(A)，簡(jiǎn)稱安。用單位有mA(毫安)、uA(微安)、

kA(千安)。

二、電路的基本物理量62、電位及電壓

電壓：電路中兩點(diǎn)之間的電位差。符號(hào)：U或u。

單位：伏特(V)，簡(jiǎn)稱V。

常用電位：千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(uV)2、電位及電壓7電位：定義：相對(duì)于確定的參考點(diǎn)來說，參考點(diǎn)至關(guān)重要，電路中某點(diǎn)A的電位是指單位正電荷在電場(chǎng)力作用下，自該點(diǎn)沿任意路徑移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功。符號(hào)：A點(diǎn)電位VA參考點(diǎn)的選?。褐荒苓x取一個(gè)，通常選擇接地點(diǎn)為參考點(diǎn)，用符號(hào)“〨”表示，在電子線路中常取若干導(dǎo)線交匯點(diǎn)或機(jī)殼作為參考點(diǎn)，用“〦”表示。電位：83、電動(dòng)勢(shì)

定義：指單位正電荷在電源力作用下，自低電位端電源內(nèi)部移動(dòng)到高電位端所做的功。符號(hào)：e或E單位：伏特(V)3、電動(dòng)勢(shì)94、功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。符號(hào)：p或P表示單位：瓦特(W)，常用單位：千瓦(KW)、毫瓦(mW)

4、功率10三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向1、電流的參考方向

正電荷的運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在分析?jì)算電路的問題時(shí)，必須先假定某一元件電流的方向作為參考方向（正方向）。當(dāng)電流的參考方向確定以后，如果計(jì)算出的電流為正值，說明實(shí)際方向與參考方向一致；若計(jì)算出的電流為負(fù)值，則說明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向112、電壓的參考方向

電壓的方向，是從高位端指向低位端的方向，即電位降的方向在分析電路的問題時(shí)，要假定電壓的參考方向。當(dāng)電壓的參考方向確定后，分析或計(jì)算出的電壓若為正值，說明電壓的實(shí)際方向與參考方向是一致的；若為負(fù)值，說明電壓的實(shí)際方向和參考方向相反。圖（電壓的參考方向）2、電壓的參考方向123、電動(dòng)勢(shì)的參考方向電動(dòng)勢(shì)的方向指電位升高的方向，從低電位指向高電位的方向，與電壓的方向相反。電壓與電勢(shì)的關(guān)系：3、電動(dòng)勢(shì)的參考方向134、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向

一般來說，電壓、電流的參考方向可以任意假定，但為方便計(jì)算，負(fù)載元件選取電壓的參考方向與電流的參考方向一致，即關(guān)聯(lián)參考方向。歐姆定律：關(guān)聯(lián)：U=IR非關(guān)聯(lián)：U=-IR當(dāng)P=UI>0時(shí)，表明該段電路吸收（消耗）功率，視為負(fù)載當(dāng)P=UI<0時(shí)，表明該段電路發(fā)出（釋放）功率，視為電源4、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向14第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性1、理想電壓源電源的端電壓與輸出電流無關(guān)，是給定的時(shí)間函數(shù)，u=us(t)=e(t)，稱為理想電壓源，理想電壓源的電流取決于外電路中負(fù)載的大小，如果是常數(shù)us(t)=US，稱為直流電壓源（又名恒壓源）。理想電壓源及伏安特性第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性理想電壓152、實(shí)際電壓源特性實(shí)際電路中，理性電壓源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：

電阻上消耗的電功率與負(fù)載上小號(hào)的電功率之和為電壓源消耗的功率。實(shí)際電壓源及伏安特性2、實(shí)際電壓源特性電阻上消耗的電功率與負(fù)載上小號(hào)的電功16二、電流源及伏安特性1、理想電流源電源輸出的電流端電壓與無關(guān)，電流是給定的時(shí)間函數(shù)，I=Is(t)，稱為理想電流源，

理想電流源的電壓取決于外電器中負(fù)載的大小，如果是常數(shù)is(t)=IS，稱為直流電流源（又名恒流源）。理想電流源及伏安特性二、電流源及伏安特性理想電流源及伏安特性172、實(shí)際電流源特性實(shí)際電路中，理性電流源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：實(shí)際電流源及伏安特性2、實(shí)際電流源特性實(shí)際電流源及伏安特性18三、電壓源與電流源的等效變換

等效條件：三、電壓源與電流源的等效變換19四、電路的工作狀態(tài)四、電路的工作狀態(tài)20短路與短接電路中任一部分電路被電阻為零的導(dǎo)線直接接通，使兩端電壓降為零叫端接；電源在輸出端被端接，稱為短路。短路與短接21第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。支路：電路中一個(gè)或若干個(gè)元件串聯(lián)而成的一段電路?；芈罚河扇舾蓷l支路所組成的閉合路徑稱為回路第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：22一、基爾霍夫電流定律（KCL）

內(nèi)容：任一時(shí)刻，對(duì)電路中任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，又名節(jié)點(diǎn)電流定律，簡(jiǎn)稱KCL。

∑i(t)=0一、基爾霍夫電流定律（KCL）23廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)24二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

內(nèi)容：任一時(shí)刻，沿閉合回路繞行一周，各支路元件電壓的代數(shù)和恒等于零，又名回路電壓定律，簡(jiǎn)稱KVL。

∑u(t)=0二、基爾霍夫電壓定律（KVL）25第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法支路電流法是以支路電流為網(wǎng)絡(luò)變量，根據(jù)KCL和KVL及歐姆定律，直接列出電路中的節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解，求出個(gè)支路電流。步驟：1、假設(shè)各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔（回路）的繞行方向，并

對(duì)各節(jié)點(diǎn)標(biāo)上符號(hào)。2、列n-1個(gè)獨(dú)立的KCL方程。3、列m個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程4、所列上述方程聯(lián)立求解，即可求出各支路電流。第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法26該電路有3條支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知，計(jì)算各支路電流該電路有3條支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知27支路電流法舉例支路電流法舉例28支路電流法舉例支路電流法舉例29二、節(jié)點(diǎn)電壓法

節(jié)點(diǎn)電壓法先定義節(jié)點(diǎn)的電壓為求解對(duì)象，根據(jù)基爾霍夫電流定律建立方程組，解出各節(jié)點(diǎn)電壓，然后由支路電壓電流關(guān)系最后求解出各支路電流。二、節(jié)點(diǎn)電壓法30電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件31注意事項(xiàng)：各支路電流的參考方向與所列節(jié)點(diǎn)電壓方程中各量的正、負(fù)號(hào)無關(guān)。與電流源串聯(lián)的電阻在方程中不出現(xiàn)，對(duì)結(jié)果無影響。如果支路中只有理想電壓源，而沒有串聯(lián)電阻時(shí)，則該節(jié)點(diǎn)的電壓為已知，此時(shí)，可少列一個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓方程。注意事項(xiàng)：各支路電流的參考方向與所列節(jié)點(diǎn)電壓方程中各量的正、32節(jié)點(diǎn)電壓法舉例節(jié)點(diǎn)電壓法舉例33節(jié)點(diǎn)電壓法舉例節(jié)點(diǎn)電壓法舉例34第五節(jié)電路的基本定理一、疊加原理在線性電路中，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源同時(shí)作用時(shí)，任意支路的電流或電壓，都可以看成是由電路中的各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該支路中產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。

第五節(jié)電路的基本定理一、疊加原理35電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件36除源規(guī)則：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。除源規(guī)則：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。37疊加定理法舉例疊加定理法舉例38疊加定理法舉例疊加定理法舉例39二、二端網(wǎng)絡(luò)及戴維南定理

1、二端網(wǎng)絡(luò)

有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)

二、二端網(wǎng)絡(luò)及戴維南定理40任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來說，都可以用一個(gè)等效電壓源來代替。

難點(diǎn)：等效電壓和等效內(nèi)阻的求取2、戴維南定理任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來說，都可以2、戴維南定理41戴維南定理解題步驟戴維南定理解題步驟42戴維南定理解題舉例戴維南定理解題舉例43求等效內(nèi)阻除源：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。求等效內(nèi)阻除源：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。44電工學(xué)及電氣設(shè)備

電工學(xué)及電氣設(shè)備

45參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利水電出版社，2011電工學(xué)及電氣設(shè)備，華孝敏，中國(guó)水利水電出版社，2004。參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利46第一章電路分析基礎(chǔ)第一章電路分析基礎(chǔ)47第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用

組成：電工設(shè)備和器件（電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)）第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用48作用：1.電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組把水能或熱能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、輸電線路傳送給各用戶，用戶又把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、熱能或光能。2.信號(hào)的傳遞和處理。電視機(jī)接受各發(fā)射臺(tái)發(fā)出的不同信號(hào)并進(jìn)行放大、處理，轉(zhuǎn)換成聲音和圖像

作用：49二、電路的基本物理量

1、電流

大小：用電流強(qiáng)度來衡量，電流強(qiáng)度工程上簡(jiǎn)稱電流

符號(hào)：I或i。

I

表示直流電，i表示交流電。

單位：安培(A)，簡(jiǎn)稱安。用單位有mA(毫安)、uA(微安)、

kA(千安)。

二、電路的基本物理量502、電位及電壓

電壓：電路中兩點(diǎn)之間的電位差。符號(hào)：U或u。

單位：伏特(V)，簡(jiǎn)稱V。

常用電位：千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(uV)2、電位及電壓51電位：定義：相對(duì)于確定的參考點(diǎn)來說，參考點(diǎn)至關(guān)重要，電路中某點(diǎn)A的電位是指單位正電荷在電場(chǎng)力作用下，自該點(diǎn)沿任意路徑移動(dòng)到參考點(diǎn)所做的功。符號(hào)：A點(diǎn)電位VA參考點(diǎn)的選?。褐荒苓x取一個(gè)，通常選擇接地點(diǎn)為參考點(diǎn)，用符號(hào)“〨”表示，在電子線路中常取若干導(dǎo)線交匯點(diǎn)或機(jī)殼作為參考點(diǎn)，用“〦”表示。電位：523、電動(dòng)勢(shì)

定義：指單位正電荷在電源力作用下，自低電位端電源內(nèi)部移動(dòng)到高電位端所做的功。符號(hào)：e或E單位：伏特(V)3、電動(dòng)勢(shì)534、功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。符號(hào)：p或P表示單位：瓦特(W)，常用單位：千瓦(KW)、毫瓦(mW)

4、功率54三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向1、電流的參考方向

正電荷的運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在分析?jì)算電路的問題時(shí)，必須先假定某一元件電流的方向作為參考方向（正方向）。當(dāng)電流的參考方向確定以后，如果計(jì)算出的電流為正值，說明實(shí)際方向與參考方向一致；若計(jì)算出的電流為負(fù)值，則說明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向552、電壓的參考方向

電壓的方向，是從高位端指向低位端的方向，即電位降的方向在分析電路的問題時(shí)，要假定電壓的參考方向。當(dāng)電壓的參考方向確定后，分析或計(jì)算出的電壓若為正值，說明電壓的實(shí)際方向與參考方向是一致的；若為負(fù)值，說明電壓的實(shí)際方向和參考方向相反。圖（電壓的參考方向）2、電壓的參考方向563、電動(dòng)勢(shì)的參考方向電動(dòng)勢(shì)的方向指電位升高的方向，從低電位指向高電位的方向，與電壓的方向相反。電壓與電勢(shì)的關(guān)系：3、電動(dòng)勢(shì)的參考方向574、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向

一般來說，電壓、電流的參考方向可以任意假定，但為方便計(jì)算，負(fù)載元件選取電壓的參考方向與電流的參考方向一致，即關(guān)聯(lián)參考方向。歐姆定律：關(guān)聯(lián)：U=IR非關(guān)聯(lián)：U=-IR當(dāng)P=UI>0時(shí)，表明該段電路吸收（消耗）功率，視為負(fù)載當(dāng)P=UI<0時(shí)，表明該段電路發(fā)出（釋放）功率，視為電源4、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向58第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性1、理想電壓源電源的端電壓與輸出電流無關(guān)，是給定的時(shí)間函數(shù)，u=us(t)=e(t)，稱為理想電壓源，理想電壓源的電流取決于外電路中負(fù)載的大小，如果是常數(shù)us(t)=US，稱為直流電壓源（又名恒壓源）。理想電壓源及伏安特性第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性理想電壓592、實(shí)際電壓源特性實(shí)際電路中，理性電壓源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：

電阻上消耗的電功率與負(fù)載上小號(hào)的電功率之和為電壓源消耗的功率。實(shí)際電壓源及伏安特性2、實(shí)際電壓源特性電阻上消耗的電功率與負(fù)載上小號(hào)的電功60二、電流源及伏安特性1、理想電流源電源輸出的電流端電壓與無關(guān)，電流是給定的時(shí)間函數(shù)，I=Is(t)，稱為理想電流源，

理想電流源的電壓取決于外電器中負(fù)載的大小，如果是常數(shù)is(t)=IS，稱為直流電流源（又名恒流源）。理想電流源及伏安特性二、電流源及伏安特性理想電流源及伏安特性612、實(shí)際電流源特性實(shí)際電路中，理性電流源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：實(shí)際電流源及伏安特性2、實(shí)際電流源特性實(shí)際電流源及伏安特性62三、電壓源與電流源的等效變換

等效條件：三、電壓源與電流源的等效變換63四、電路的工作狀態(tài)四、電路的工作狀態(tài)64短路與短接電路中任一部分電路被電阻為零的導(dǎo)線直接接通，使兩端電壓降為零叫端接；電源在輸出端被端接，稱為短路。短路與短接65第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。支路：電路中一個(gè)或若干個(gè)元件串聯(lián)而成的一段電路。回路：由若干條支路所組成的閉合路徑稱為回路第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：66一、基爾霍夫電流定律（KCL）

內(nèi)容：任一時(shí)刻，對(duì)電路中任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，又名節(jié)點(diǎn)電流定律，簡(jiǎn)稱KCL。

∑i(t)=0一、基爾霍夫電流定律（KCL）67廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)68二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

內(nèi)容：任一時(shí)刻，沿閉合回路繞行一周，各支路元件電壓的代數(shù)和恒等于零，又名回路電壓定律，簡(jiǎn)稱KVL。

∑u(t)=0二、基爾霍夫電壓定律（KVL）69第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法支路電流法是以支路電流為網(wǎng)絡(luò)變量，根據(jù)KCL和KVL及歐姆定律，直接列出電路中的節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解，求出個(gè)支路電流。步驟：1、假設(shè)各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔（回路）的繞行方向，并

對(duì)各節(jié)點(diǎn)標(biāo)上符號(hào)。2、列n-1個(gè)獨(dú)立的KCL方程。3、列m個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程4、所列上述方程聯(lián)立求解，即可求出各支路電流。第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法70該電路有3條支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知，計(jì)算各支路電流該電路有3條支路，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知71支路電流法舉例支路電流法舉例72支路電流法舉例支路電流法舉例73二、節(jié)點(diǎn)電壓法

節(jié)點(diǎn)電壓法先定義節(jié)點(diǎn)的電壓為求解對(duì)象，根據(jù)基爾霍夫電流定律建立方程組，解出各節(jié)點(diǎn)電壓，然后由支路電壓電流關(guān)系最后求解出各