電工(第基本定律)

電工及電子技術(shù)基礎秦曾煌主編（第七版）主講：戴保華郵箱：daibaohua663@126.com電話論1、課程的性質(zhì)和作用：

《電工技術(shù)》是一門技術(shù)基礎課程。適用專業(yè)：－－－非電類專業(yè)。學時:課堂教學70+實驗20直接后續(xù)課程：《電子技術(shù)A》(多學時）68/28《電子技術(shù)B》(少學時）46/10電工學（下）基礎性：現(xiàn)代科技與電密切相關(guān)，是學習后續(xù)課程的基礎，本課程學習基本理論、基本知識，訓練基本技能。應用性：注重分析解決實際問題的能力的培養(yǎng)。注重實驗技能訓練。2、課程特點：3、學習內(nèi)容：★電路模型、電路基本概念、電路基本理論及基本分析方法?！镫姍C的基本控制電器及繼電接觸器控制。電路分析原理的基本內(nèi)容★供電與安全用電、電工測量的基本知識電機控制的基本知識★鐵芯線圈電路，變壓器和電動機的工作原理、參數(shù)及使用。精簡：基本概念、基本理論及基本分析方法，常用的電氣設備和裝置。廣博：涉及多門電類課程的基本內(nèi)容，電機學的基本知識4、學習方法：★弄懂概念、掌握原理、學會分析方法。★認真做好實驗，結(jié)合實驗，建立系統(tǒng)概念、工程概念，提高實踐能力和動手能力?！锒嘧鼍毩暋⒙?lián)系實際、靈活應用?！飳W時少、進度快，課后及時復習?！峨姽ぜ夹g(shù)》的學習要求一、課前：二、上課三、課后認真聽講、能完成課堂作業(yè)復習課堂內(nèi)容、按時完成課后作業(yè)四、作業(yè)要求按時交作業(yè)、過時不收五、內(nèi)容及學習方法參考資料1．《電工電子學》周永萱編。華中科技大學出版社2．《電工技術(shù)》王居榮編，哈爾濱工業(yè)大學出版社3．《電工技術(shù)》王乃厚編中國科技大學出版社4．《電路》丘關(guān)源編,

西安交通大學出版社

CharlsH.Roth.JR.FundamentalsofLogicDesign.

USA:CompanyofPND.

1.1電路的作用與組成部分1.2電路模型1.3電壓和電流的參考方向1.4歐姆定理1.5電源有載工作、開路和短路1.6基爾霍夫定律1.7電路中電位的概念及計算第1章電路的基本概念與定律第一章電路的基礎1.1電路的作用與組成一、電路的作用：1.電能的傳輸?shù)谝徽码娐返幕A二、電路的組成1.電源2.中間環(huán)節(jié)3.負載2.信號的處理和傳遞第一章電路的基礎1.2電路模型一、實際元件與理想元件實際用電器：如電源、電燈、日光燈、電機等理想元件（模型元件）：R、L、C第一章電路的基礎二、實際電路與電路模型（電路）1、手電筒及其電路模型（見上圖）第一章電路的基礎2、日光燈及其電路模型3、電動機及其電路模型第一章電路的基礎1.電路中的物理量電池燈泡電流電壓電動勢EIRU+_電源負載1.3電壓和電流的參考方向第一章電路的基礎物理量的單位及實際方向第一章電路的基本第一章電路的基礎問題的提出：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？電流方向AB？電流方向BA？U1ABRU2IR電路分析中的假設參考方向第一章電路的基礎(1)在解題前先設定一個參考方向，作為正方向；解決方法(3)根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：若計算結(jié)果為正，則實際方向與假設方向一致；若計算結(jié)果為負，則實際方向與假設方向相反。(2)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)表達式；(4)關(guān)聯(lián)方向與非關(guān)聯(lián)方向：U與I的參考方向一致叫關(guān)聯(lián)；反之為非關(guān)聯(lián)第一章電路的基礎2.電路中物理量的參考方向物理量的參考方向：實際正方向假設正方向?qū)嶋H正方向：物理中對電量規(guī)定的方向。假設正方向（參考正方向）：在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。第一章電路的基礎物理量參考方向的表示方法電池燈泡Uab_+正負號abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標箭頭Uabab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。IRUabE+_abU+_第一章電路的基礎物理量參考方向的表示方法IRUab+_abU+_電壓的正方向箭頭和正負號是等價的,只用其中之一.IRUababU第一章電路的基礎例題P12(P10)1.3.1在圖(a)中，Uab=-5V,試問a、b兩點哪點電位高？1.3.2

在圖(b)中，U1=-6V,U2=4V試問Uab等于多少？1.3.3

Uab是否表示a端電位高于b端電位？圖(a)圖(b)第一章電路的基礎I與U的參考方向一致U=IRaIRUbI與U的參考方向相反U=–IRaIRUb1.4歐姆定律第一章電路的基礎例題P141.4.2

計算下圖值第一章電路的基礎功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為

U,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:IUP=如果UI方向不一致寫法如何？電壓電流參考方向一致aIRUb電功率第一章電路的基礎如果U、I的參考方向不一致電功率的寫法aIRUb電壓、電流參考方向相反P=–UI功率有正負？第一章電路的基礎吸收功率或消耗功率（起負載作用）若P0輸出功率（起電源作用）若P0電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負（輸出功率）功率正負值第一章電路的基礎含源網(wǎng)絡的功率IU+-含源網(wǎng)絡P=UI電壓電流正方向一致P=–UI電壓電流正方向不一致IU+-含源網(wǎng)絡第一章電路的基礎當計算的P>0

時,或U、I

的實際方向一致，此部分電路消耗電功率，該元件為負載。

所以，從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負載。也可以從元件上的電流、電壓的實際方向區(qū)分器件的性質(zhì)。結(jié)論辨別元件在電路中的作用當計算的P<0

時,或U、I

的實際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，該元件為電源。第一章電路的基礎

功率平衡

Ps（電源）=PL（功率平衡）或∑

P=0(負載為正,電源為負)第一章電路的基礎例題2P201.5.4下圖方框代表電源還是負載？已知：I=-1A;E=220V(a)和(d)為電源；(b)和(c)為負載第一章電路的基礎作業(yè):

P301.5.9-10(P261.5.1-2)解：由KCL得：

I3=I2-I1=1-3=-2mA由KVL得：U3=I1*10+30=60VP3=U3*I3=-2*60=-120mW所以元件3為電源驗證功率平衡I1*U1+I12*10+U3*I3+I22*20-I2*U2=90+90+（-120）+20-80=01.5電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)：有載工作、開路、短路三種一、.有載工作：S合上

1.電壓與電流的關(guān)系

I=E/(Ro+R)U=E-Ro*I

2.外特性（伏安特性）：

U=E-Ro*I第一章電路的基礎3.功率平衡

U=E-Ro*IUI=E*I–RO*I*IPL=Ps–PR

即：Ps（電源）=PL+Po（功率平衡）第一章電路的基本第一章電路的基礎二、電源開路：

S打開（如圖a）

I=0U=？P=？三、電源短路：S閉合（如圖b）且R=0I=E/RoU=?P=?第一章電路的基礎四、實際值與額定值五、例題第一章電路的基礎例題1P191.5.1在下圖中，（1）開關(guān)S閉合前后電路中的電流I1；I2；I及電源的端電壓U;閉合時，I1是否被分去一些？（2）如果電源內(nèi)阻不能忽略，則閉合S時，60W電燈電流是否有所變化？（3）60W電燈和100W燈哪個電阻大？（4）100W燈每秒消耗多少電能？第一章電路的基礎(6)電流流過電燈后，會不會減少？（7）如果100W燈短路，當閉合S時后果如何？

100W燈是否會燒壞？（5）設電源的額定功率為125KW、220V，當只接一個220V，40W的電燈時會不會被燒壞?例題3P201.5.5

下圖示電路中該電源作電源還是負載？(a)U=3V;E=5V(b)U=5V;E=3V(a)(b)第一章電路的基礎P201.5.6有一臺直流發(fā)電機，其名牌上標有40KW230V174A。試問什么是發(fā)電機的空載運行、滿載運行、過載運行？負載的大小一般指什么而言？第一章電路的基礎用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括克氏電流定律和克氏電壓定律兩個定律。名詞注釋：節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑1.6基爾霍夫定律(kirchhoff)網(wǎng)孔：第一章電路的基礎支路：共3條回路：共3個節(jié)點：a、b(共2個）例#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1第一章電路的基礎I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共？條回路：共？個節(jié)點：共？個6條4個獨立回路：？個3個有幾個網(wǎng)眼就有幾個獨立回路第一章電路的基礎對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流之和等于由節(jié)點流出的電流之和?；蛘哒f，在任一瞬間流入一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4例或：流入為正流出為負(一)基爾霍電流定律（KCL）

kirchhoff’scurrentlawI=0即：第一章電路的基礎電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義節(jié)點基爾霍電流定律的擴展第一章電路的基礎

對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電壓降的代數(shù)和為

0。例如：回路#1

即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1對回路#2：

#2對回路#3：

#3第3個方程不獨立電壓的參考方向和旋轉(zhuǎn)方向一致取正電壓的參考方向和旋轉(zhuǎn)方向相反取負(二)基爾霍電壓定律（KVL）

kirchhoff’svoltagelaw第一章電路的基礎問題的提出：在用克氏電流定律或電壓定律列方程時，究竟可以列出多少個獨立的方程？例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下電路中應列幾個電流方程？幾個電壓方程？關(guān)于獨立方程式的討論第一章電路的基礎設：電路中有N個節(jié)點，B個支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小結(jié)獨立的節(jié)點電流方程有

(N-1)個獨立的回路電壓方程有

(B-N+1)個則：（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）獨立電流方程：１個獨立電壓方程：２個第一章電路的基礎P24練習與思考題1.6.1-6P281.6.2試求下圖所示部分電路中的電流I,I1和R.已知Uab=0V第一章電路的基礎作業(yè)：P311.5.11(P261.5.3)

解（1）因為PN=UN*IN所以IN=PN/UN=200/50=4AR=UN/IN=50/4=12.5Ω（2）開路時電流為零。所以UO=E=UN+IN*R0=50+4*0.5=52V（3）R=0所以I=E/RO=52/0.5=104

A第一章電路的基礎1.7電路中電位的概念及計算一、電路中的電位概念如右圖我們可以計算出兩點間的電壓：

Uab=6*10=60VUca=20*4=80VUcb=140VUdb=90v那么，電位是什么呢？第一章電路的基礎定義：電路中的電位是相對值

即必須有參考點.那么,電路中每一點的電位定義為這一點對參考點的電壓。如圖以a點為參考點，那么Va=0Vb=Uba=-Uab=-60vVc=Uca=