电工技术1电路的基本概念和基本定理-课件.ppt

1、电工技术电工技术电工技术电工技术电工学电工学是大学是大学工科工科各专业必设的各专业必设的技术基础课技术基础课当 今 世 界 上，人 们 衣 食 住 行 的当 今 世 界 上，人 们 衣 食 住 行 的 基 本 生 活基 本 生 活 条 件条 件现代一切现代一切科学技术科学技术的发展的发展与与工农业生产工农业生产都离不开电工及电子技术的支撑都离不开电工及电子技术的支撑电工技术电工技术绪绪 论论电工技术电工技术绪绪 论论电工技术电工技术绪绪 论论电工技术电工技术绪绪 论论电工技术电工技术绪绪 论论电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术电工技术 电流通过的路径叫电路，是为了某种需要电流通过的路径叫

2、电路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池中间环节中间环节 灯泡灯泡 一个完整的电路是一个完整的电路是由电源、负载、中间环由电源、负载、中间环节（包括开关和导线等）节（包括开关和导线等）三部分按一定方式组成三部分按一定方式组成的的。电工技术电工技术电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能

3、的作用电工技术电工技术发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒电工技术电工技术电工技术电工技术在分析与计算电路时，在分析与计算电路时，I=Qtd qid t电工技术电工技术例：例：abRI若若 I=5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；若若 I=5A，则电流从则电流从 b 流向流向 a。实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流值为，电流值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流值为，电流值为负值负值。电流的单位：电流的单位：kA、A、mA、A注意：注意：在参考方向选定后，电

4、流值才有正负之分。在参考方向选定后，电流值才有正负之分。电工技术电工技术电压电压U:电场力移动单位正电荷所作的功。电场力移动单位正电荷所作的功。电压电压U 实际方向：从高电位点指向低电位点。实际方向：从高电位点指向低电位点。单位：单位：kV、V、mV、V实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电压值为，电压值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电压值为，电压值为负值负值。电工技术电工技术当当U与与I参考方向一致，参考方向一致，称为关联参考方向称为关联参考方向 U=RI；abRU+若若 U=5V，则电压的实际方向则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U=5V，

5、则电压的实际方向从则电压的实际方向从 b 指向指向 a。当当U与与I参考方向不一致，称参考方向不一致，称为非关联参考方向为非关联参考方向 U=RI；OOR+-UIABOOR+-UIAB电工技术电工技术电工技术电工技术ABO2V1K 1K 举例举例 求图示电路中各点的电求图示电路中各点的电位位:VA、VB、V0 。解：解：设设 O为参考点，为参考点，即即Vo=0VI电流电流 I 1mA 解：解：设设 B为参考点，为参考点，即即VB=0V电工技术电工技术bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5+140V6 cd电工技术电工技术图示电路，试计算图示电路，试计算电

6、路电路 中中B点的电点的电VBV VB B=V=VA A-R-R1 1I I=9-10=-1V=9-10=-1V解：电流解：电流R1=100k+9VVBI IAR2=50k B-6V=IVA-VcR1+R2=9-(-6)100+50=0.1mABR1=100k R2=50k 9VA6VO-+-C电工技术电工技术3、电动势、电动势 电动势电动势 E E :电源力移动单位正电荷所作的功。电源力移动单位正电荷所作的功。实际方向：由实际方向：由低电位端指向高电位端。低电位端指向高电位端。单单 位：位：kV、V、mV、V4、电能和电功率、电能和电功率电能电能 W=UQ=UIt 电功率电功率 P=W/t=

7、UI 单位单位：瓦特（瓦特（W）千瓦（千瓦（KW）电工技术电工技术U、I 参考方向不同，参考方向不同，P=UI 0，电源电源；P=UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P=UI 0，负载负载；P=UI 0，电源电源。电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”端流出，端流出，（发出功率）（发出功率）；负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“-”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）。电工技术电工技术例例 122 某电路中的一段支路含有电源，如图某电路中的一段支路含有电源，如图11（a）所示，支路电阻为所示，支路电阻为R0=

8、0.6，测得该电路的端电测得该电路的端电压为压为230V230V，电路中的电流电路中的电流 I I5A5A，并有关系并有关系 U U E ER R0 0I I，试，试求：求：（1）此有源支路的电动势；）此有源支路的电动势；（2）此有源支路在电路中是属于电源性质还是负）此有源支路在电路中是属于电源性质还是负载性质？载性质？（3）写出功率平衡关系式。）写出功率平衡关系式。电工技术电工技术解解：（1）因为因为 U=ER0I 所以所以 E=U+R0I =（2300.6 5）233V R0EUI（2）由于由于E U,I的实际方向如的实际方向如 图所图所 示。即示。即U与与I的实际方向相反，属于电的实际方

9、向相反，属于电源性质。源性质。（3）PE EI 233 51165WP UI 230 51150 WP I 2R 5 2 W功率平衡关系式功率平衡关系式PE P P电工技术电工技术支路：支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支由一个或几个元件首尾相接构成的无分支 的电路或电路中的每一个分支。的电路或电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。在同一条支路中，流过所有元件的电流都相在同一条支路中，流过所有元件的电流都相等。等。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。在任一瞬间，通过电路中任一结点的各支在任一瞬间，通过电路中任一结点

10、的各支 路电流的代数和恒等于零。路电流的代数和恒等于零。即：即：K=0电工技术电工技术 实质实质:对结点对结点 a：I1+I3 =I2+I4或或 I1+I3 I2 I4=0I1R4I2baR3 US3R1US1 R2I4I3例例：电工技术电工技术例例 1-3-2广义结点广义结点Ib+Ic=Ie c beIcIeIb例例 1-3-1A系系统统B系系统统I1I2I1 I2=0 即：即：k=0电工技术电工技术即：即：UK=0由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。US1BACI2 US2R1R2R3I1I3回路回路方向方向 即：即：-U S1+I1R1-I2R2 +US2+I3R3=0图中回路图中

11、回路ABCA：UAB+UBC+UCA=0电工技术电工技术US1BACI2 US2R1R2R3I1I3回路回路方向方向电工技术电工技术1列方程前列方程前标注标注各支路电流的正方向和回路方向；各支路电流的正方向和回路方向；E2=UBE +I2R2 U=0 I2R2 E2+UBE=02应用应用 U=0或或 要注意各项前符号的确定；要注意各项前符号的确定；3.开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_电工技术电工技术 试决定图示的晶体管电路试决定图示的晶体管电路U cb、U be和和Uce之间的关系。之间的关系。c beUceUc

12、bUbe解：解：由于电压由于电压U cb 、U ce、U be构成一个虚拟回路，各级间的构成一个虚拟回路，各级间的电压满足基尔霍夫电压定律。电压满足基尔霍夫电压定律。例例133即：即：-U cb+U ce U be=0电工技术电工技术例例134 图示电路中，已知图示电路中，已知US1=23V，US2=6V，R1=10，R2=5 ，R3=8 ，R4=10 ，R5=4 ，R6=7 ，R7=1 。试求电压试求电压UAB。解：解：I4I3 US2 R3R1US1R4R5R7R6R2DC+-UDCUCBUDAUABI5032113RRRURUSAB76525RRRURS)(1746485102386AB

13、3344550ABI RI RI RU电工技术电工技术一、理想电路元件理想电路元件 理想电路元件理想电路元件理想电阻元件、理想电感理想电阻元件、理想电感元件、理想电容元件和理想电压源、理想电流源。元件、理想电容元件和理想电压源、理想电流源。1、电阻元件、电阻元件Ruiu=Riu io伏安特性伏安特性电阻的单位：电阻的单位：、K、M 电阻元件总是消耗电功率，故电阻是电阻元件总是消耗电功率，故电阻是耗能元件。耗能元件。u=Ri两边乘以电流并对时间积分可得：两边乘以电流并对时间积分可得：200ttuidti Rdt电工技术电工技术e dedtdd tdedt 电工技术电工技术dedt 0ddt0dd

14、 t0e0ed NdeNdtdt Nded t 电工技术电工技术 NLiLiLd ieLd t ded t 电工技术电工技术iueLLiueL0LueLdiueLdt 0Lue电工技术电工技术Ld ieLd t 0didt0d id t0Le0Le 0didtd iuLd t LiueL 电工技术电工技术221LiW tiLeuLdd 根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i，并积分，则得：并积分，则得：20021ddLiiLituiti即即电感将电感将电能电能转换为磁场能转换为磁场能储存储存在线圈中，当在线圈中，当电流电流增大增大时，磁场能增大，电感元

15、件从电源时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能取用电能；当当电流减小电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源时，磁场能减小，电感元件向电源放还放还能量能量。故。故电工技术电工技术uiC+_当电压当电压u变化时变化时，在电路中产生，在电路中产生电流电流:电容器极板上储存的电量电容器极板上储存的电量q，与外加电压与外加电压u成正比。成正比。tutqddCddi即：即：q=Cu电容元件通过的电流电容元件通过的电流与电压的变化率成正与电压的变化率成正比。电压变化越快比。电压变化越快,i 也越大。也越大。在直流电路中在直流电路中,i=0,电电容元件相当于容元件相当于开路开路。电工技术电工技术电容元件储能电

16、容元件储能221CuW 将上式两边同乘上将上式两边同乘上 u，并积分，则得：并积分，则得：20021ddCuuCutuitu即即电容将电容将电能电能转换为电场能转换为电场能储存储存在电容中，当在电容中，当电压电压增大增大时，电场能增大，电容元件从电源时，电场能增大，电容元件从电源取用电能取用电能；当当电压减小电压减小时，电场能减小，电容元件向电源时，电场能减小，电容元件向电源放还放还能量。能量。故故根据：根据：tuCidd电工技术电工技术sLUIR电工技术电工技术 RLIISU+_sLUI R电工技术电工技术 求图示电路中理求图示电路中理想电流源的端电压和想电流源的端电压和功率。功率。解：解：

17、例例15152A6VU故：故：U=(2 5+6)=16VP=16 2=32W 理想电流源的电流方向理想电流源的电流方向与端电压方向不一致，故与端电压方向不一致，故电流源是提供功率。电流源是提供功率。电工技术电工技术U=US R0I 当电压源模型开路时，当电压源模型开路时，I=0,此时此时U=US。当电压源模型短路时，当电压源模型短路时，U=0,此时此时I=US/R0。U=R 0IUIS=E/R0I电工技术电工技术0SRUII I=U/R0IUOC=R0ISU 当电流源模型开路时，当电流源模型开路时，I=0,此时此时U OC=ISR0。当电压源模型短路时，当电压源模型短路时，U=0,此时此时I=

18、IS。电工技术电工技术R0USIS 电工技术电工技术 注意事项：注意事项：0 电工技术电工技术R1R2（a）例例152 设有两台直流发电机并联工作，共同供给R24的电阻。其中一台的US1=130V,R1=1；另一台US2=117V,R2 0.6。试求负载电流I。解：解：(b)ARUISS1301130111ARUISS19560117222.)(19513021SSSIIIA325电工技术电工技术3750.SIRRRI00A53252437503750.R+_UI（C）120121 0.61 0.6R RRRR电工技术电工技术（a）（b）（a）（b）（a）（b）（a）（b）电工技术电工技术电工

19、技术电工技术(a)(b)(c)(d)(e)(f)23 22 1IA 电工技术电工技术 电路有开路、短路和通路三种状态。电路有开路、短路和通路三种状态。特征特征:（1）电路中的电路中的电流为零，电流为零，即：即：I=0（2）电源的端电压等于电电源的端电压等于电源的电动势（最大）源的电动势（最大）即：即：U1=E IR0 E（3）电源的功率电源的功率P1和负载所和负载所吸收的功率吸收的功率P2均为零。均为零。IRoREU1=E BDAC U21、开路状态、开路状态电工技术电工技术电源外部端子被短接电源外部端子被短接1.1.短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；U =02.2.短路处的电流短路处的

20、电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路ISCIER0R U0 U2BDAC 特征特征:0SCREII U 2=0 PE=I2SC R0P=0电工技术电工技术 开关闭合开关闭合,接通电源与负载。接通电源与负载。U 1=E IRo UI=EI IRo P=PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率（1）（2）BD IRoREU1 AC U2(3)RREI 0电工技术电工技术额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值：I IN，P IN，P PN 额定工作状态（满载）：额定工作状态（满载）：I=IN，

21、P=PN 1.额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN=220V，PN =100W电阻：电阻：RN=100 ，PN =1 W 电工技术电工技术例题例题162 某直流电源的额定功率为某直流电源的额定功率为200W，额定电压额定电压50V，内阻内阻0.5，负载电负载电阻可以调节，如图阻可以调节，如图26所示所示,试求：试求：（1）额定状态下的电流）额定状态下的电流及负载电阻；及负载电阻；（2）空载状态下的电压；）空载状态下的电压；（3）短路状态下的电流。）短路状态下的电流。EIR0解解（1）512450.NNNIURAUPINNN450200（2）NNIRREU)(00V52451250).(（3）AREIS10450520.电工技术电工技术1I1电工技术电工技术