电工技术基础第1章ppt课件.ppt

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1、电工技术基础,主要教材： 电工技术基础 电子工业出版社,其中：理论授课：40学时,课程安排,计划学时： 48学时,实验学时：8学时,绪 论,性质：电工学是一门非电专业的技术基础课程。,课程简况：,任务：为学生学习专业知识和从事工程技术工作,打好电工技术的理论基础,得到必要的电工技术的基本技能训练,1.1 电路及电路模型,第一章 电路的基本概念与基本定律,1. 电路 (circuit),电路：电流的通路,能量的转换与传输信号的传递与处理信息的存储,1. 电路 (circuit),电路的作用,1.1 电路及电路模型,电路的组成,电源：产生电能或提供电信号,负载：消耗电能或取用电信号,中间环节：对电

2、能或电信号进行控制、分配、处理等,2.电路模型(circuit model),手电筒的电路模型,1.1 电路及电路模型,电 路 模 型,可以表征或近似表示一个实际器件 （或电路）中所有的主要物理现象,电路模型可以通过理想的电路元件相互 联接而成,理想电路元件具有精确的数学定义,1.1 电路及电路模型,3. 理想的电路元件 (ideal circuit element),无源元件：(passive element),1.1 电路及电路模型,电阻元件R,电感元件L,电容元件C,消耗电能,存储电场能量,存储磁场能量,金属膜电阻器 METAL FILM FIXED RESISTOR（MF TYPE）,

3、金属氧化物电阻器 METAL OXIDE FILM RESISTOR(MOF TYPE),碳膜电阻器 CARBON FILM FIXED RESISTOR,熔断涂覆电阻器 FUSIBLE FILM RESISTOR,线绕涂覆电阻器 WIRE WOUND RESISTOR(KNP TYPE),绕涂覆电阻器 WIRE WOUND RESISTOR(KNH TYPE),有源元件: 独立源 (active element),电流源,VCCS，VCVS，CCCS，CCVS,3. 理想的电路元件 (ideal circuit element),1.1 电路及电路模型,电压源,线圈模型：(coil mode

4、l),直流：,交流：,低频,(direct-current circuit),(alternat-current circuit),3. 理想的电路元件 (ideal circuit element),1.1 电路及电路模型,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,电流的参考方向(reference direction),问题的提出：,定义,单位：A（ampere 安培） （kA，mA， A ）,直流,电流,1.电流 (current),- 瞬时值,电流参考方向： 是一种任意选定的方向,约定：,i0时，实际方向与参考方向一致,i0时，实际方向与参考方向相反,i 0,注意事项,i 0,1.电流 (

5、current),1.2 电路的基本物理量及其参考方向,电流正负仅对参考方向而言,电流参考方向也可用双下标表示iAB,2.电压(voltage),单位：V（ 伏特） （kV，mV， V ）,定义：,电压：,直流,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,电压参考方向： 是一种任意选定的方向,约定：,u0时，实际方向与参考方向一致,u0时，参考方向与实际方向相反,u0,注意事项,u0,2.电压(voltage),1.2 电路的基本物理量及其参考方向,电压正负仅对参考方向而言,电压参考方向也可用箭头或双下标表示,参考方向,实际方向,关联参考方向,电流、电压参考方向一致,非关联参考方向,1.2 电路的基

6、本物理量及其参考方向,电 压与电流的关联参考方向,强调：关联参考方向一定是针对一段电路而言,UR与I参考方向关联,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,参考方向小结：,电压电流的参考方向是任意假定的，分析电路前 要先标好,2. 电压电流的参考方向一经假定的就不要在分析电路 时任意更改,3. 电压电流的参考方向可任意假定，但不会改变其 实际方向,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,4.功率（power),定义,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,直流,公式 u 、i 关联参考方向, u 、i 非关联参考方向,发出功率,P 0,P0,吸收功率,4.功率（power),1.2 电路的基本物理量及

7、其参考方向,p(t)= u(t) i(t),p(t)= u(t) i(t),直流功率的计算,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,能 量,电路从0到t时刻所吸收的电能为：,单位：焦耳 (J),1.2 电路的基本物理量及其参考方向,解：,（吸收功率）,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,求各两端元件的功率,判定电压电流的实际方向,例,U1=1V I1=1A,U2=-6V I2=-3A,U3=-4V I3=4A,U5=-10V,U4=5V,已知：,1.2 电路的基本物理量及其参考方向,1,2,3,4,5,1.3 电阻元件 (resistance element),1.电阻,伏安关系可用u-i平面

8、过坐标原点的曲线来描述的二端元件。,(volt-ampere characteristic),伏安特性曲线,-,R单位： (欧姆),2.线性电阻 (linear resistance),伏安关系为过u-i平面坐标原点的一条直线，斜率为R。,1.3 电阻元件 (resistance element),电压与电流关系,2.线性电阻 (linear resistance),1.3 电阻元件 (resistance element),否则 u= Ri,注意： u、i为关联参考方向,u = Ri,u、i为非关联参考方向,G单位：S(西门子),3.电导(conductance),伏安关系为过i-u平面坐标

9、原点的一条直线，斜率为G。,1.3 电阻元件 (resistance element),电流与电压成正比,G,3.电导(conductance),1.3 电阻元件 (resistance element),注: 电流、电压为关联参考方向,i = G u I= GU,电阻功率的计算,电阻元件是耗能元件,1.3 电阻元件 (resistance element),独 立 电 源,1.4 独立电源(independent source),1.4 独立电源(independent source),电 压 源,若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源,电路符号,理 想 电 压 源,基本性质,理 想 电

10、 压 源,输出电压恒定，和外电路无关,其流过的电流由外电路决定,1.4 独立电源(independent source),伏安曲线,理 想 电 压 源,1.4 独立电源(independent source),1.4 独立电源(independent source),直流稳压电源,实际电压源,U=USRoI,实际电压源,1.4 独立电源(independent source),RoI,三种工作状态,加载:,开路:,(Uoc开路电压),短路:,(Isc短路电流),（不允许）,实际电压源,1.4 独立电源(independent source),电 流 源,若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流

11、源,电路符号,理 想 电 流 源,1.4 独立电源(independent source),1.4 独立电源(independent source),基本性质,理 想 电 流 源,输出电流恒定，和外电路无关,其两端电压由外电路决定,伏安曲线,理 想 电 流 源,1.4 独立电源(independent source),实际电流源,U=RoISRoI,Ro越大越好,1.4 独立电源(independent source),三种工作状态,实 际 电 流 源,加载:,短路:,开路:,（不允许）,1.4 独立电源(independent source),1.5 电路的三种工作状态,有载工作状态,开路

12、(open circuit),短路 (short circuit),1.6 基尔霍夫定律,电路中支路电压、电流受到两类约束：,元件特性对元件的电压、电流约束,元件之间的相互连接（拓扑结构）对电路支路电压、电流约束,基尔霍夫定律与元件性质无关,1.名词介绍,网孔(mesh):电路中的每一网格。,支路(branch):无分支的一段电路。,结点(node):三条或三条以上支路的连接点。,回路(loop):由支路构成的闭合路径。,1.6 基尔霍夫定律,6条支路,4个结点,7个回路,3个网孔,1.名词介绍,1.6 基尔霍夫定律,2.基尔霍夫电流定律,KCL：任一时刻，任一节点上所流过的电流代数和恒为零。

13、,(Kirchhoffs current law )(KCL),1.6 基尔霍夫定律,约定：电流流出取“” ，流入取“”.,Example 对下图列KCL方程,若i1=2A i2 = -4A i3 = -3A,得 i4 = 3A,注意两套正负号,-i1+i2-i3+i4=0,则 -2+ (-4)-( -3)+ i4 =0,2.基尔霍夫电流定律,1.6 基尔霍夫定律,KCL另一形式：任一时刻，任一节点上流入该节点的电流等于流出该节点的电流。,2.基尔霍夫电流定律,1.6 基尔霍夫定律,i入i出,KCL推广：流过封闭面的电流代数和为零。,Example,1+2+I=3+4,2.基尔霍夫电流定律,1

14、.6 基尔霍夫定律,KVL：任一时刻，沿任一回路上所有电压的 代数和恒为零。,(Kirchhoffs voltage law )(KVL),u0,3.基尔霍夫电压定律,1.6 基尔霍夫定律,先设回路绕行方向，再设电压参考方向。,3.基尔霍夫电压定律,1.6 基尔霍夫定律,当电压参考方向与绕行方向一致时, 取“”;否则取“”。,KVL推广：假想回路、开口电路,3.基尔霍夫电压定律,1.6 基尔霍夫定律,KVL推广：假想回路、开口电路,电压u 参考方向与绕行方向一致时, u取“”,否则取“”。,3.基尔霍夫电压定律,1.6 基尔霍夫定律,1.7 电位的计算,1.电位：某点电位为该点对参考点的电压,电位是相对的，电压是绝对的,2.电位的计算：,先选参考点再计算,a b c d,80V 50V 140V,140V 60V 90V,ab=80V bc= 30V,0,0,3电子线路的习惯画法,1.7 电位的计算,a,c,d,