《电工(基本定律》PPT课件.ppt

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1、欢迎学习电工技术,1.掌握电路的基本原理及分析方法,为学习电子技术打下基础。2.学习交流电路的基本原理，掌握正确及 安全用电方法，培养工作技能。3.学习电动机的基本原理和控制技术。4.通过实验,学习各种实验室常规电子仪器 的使用方法,锻炼电工方面的动手能力。,第1章 电路的基本概念与定律,1.1 电路中的物理量1.2 电路元件1.3 基尔霍夫定律,2.1 电压源和电流源的等效互换 2.2 支路电流法,第2章 电路的分析方法,1.1 电路中的物理量,电路中物理量的正方向,物理量的正方向：,物理量的实际正方向,物理量正方向的表示方法,+,_,物理量正方向的表示方法,电压的正方向箭头和正负号是等价的

2、,只用其中之一.,电路分析中的假设正方向（参考方向）,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？,电流方向AB？,电流方向BA？,U1,A,B,R,U2,IR,(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法,(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。,(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；,规定正方向的情况下欧姆定律的写法,I与U的方向一致,U=IR,I与U的方向相反,U=IR,规定正方向的情况下电功率的写法,功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U,流入

3、此 部分电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为:,电压电流正方向一致,规定正方向的情况下电功率的写法,电压电流正方向相反,P=UI,吸收功率或消耗功率（起负载作用）,若 P 0,输出功率（起电源作用）,若 P 0,电阻消耗功率肯定为正,电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）,功率有正负,电源的功率,P=UI,P=UI,电压电流正方向不一致,电压电流正方向一致,含源网络的功率,当 计算的 P 0 时,则说明 U、I 的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。,所以，从 P 的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。,结 论,在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向

4、一致。,当计算的 P 0 时,则说明 U、I 的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。,伏-安 特性,线性电阻,非线性电阻,(一)无源元件,1.2 电路元件,2.电感 L：,（单位：H,mH,H）,单位电流产生的磁链,电感中电流、电压的关系,3.电容 C,单位电压下存储的电荷,（单位：F,F,pF）,电容符号,有极性,无极性,电容上电流、电压的关系,无源元件小结,理想元件的特性（u 与 i 的关系）,L,C,R,U为直流电压时,以上电路等效为,注意 L、C 在不同电路中的作用,1.电压源,(二)有源元件,主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。,理想电压源（恒压源）,特点：(1）无论

5、负载电阻如何变化，输出电 压不变（2）电源中的电流由外电路决定，输出功率 可以无穷大,恒压源中的电流由外电路决定,设:U=10V,当R1、R2 同时接入时：I=10A,例,RS越大斜率越大,电压源模型,伏安特性,U=US IRS,当RS=0 时，电压源模型就变成恒压源模型,由理想电压源串联一个电阻组成,RS称为电源的内阻或输出电阻,理想电流源（恒流源),特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电 流源电流 IS；,（2）输出电压由外电路决定。,2.电流源,恒流源两端电压由外电路决定,设:IS=1 A,电流源模型,I=IS Uab/RS,由理想电流源并联一个电阻组成,当 内阻RS=时，电流源模型就变

6、成恒流源模型,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对 Uab 无影响。,I 的大小、方向均为恒定，外电路负载对 I 无影响。,输出电流 I 可变-I 的大小、方向均由外电路决定,端电压Uab 可变-Uab 的大小、方向均由外电路决定,第2章 电路的分析方法2.1 两种电源模型的等效互换,等效互换的条件：当接有同样的负载时，对外的电压电流相等。,I=I Uab=Uab,即：,等效互换公式,Uab=U IRS,U=ISRS,RS=RS,例：电压源与电流源的等效互换举例,5A,IS=U/RS,等效变换的注意事项,IS=US/RSRS=RS,注意转换前后 US 与 Is 的方

7、向,(2),(4),进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RS和 RS不一定是电源内阻。,应用举例,(接上页),R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,(接上页),IS,R5,R4,I,R1/R2/R3,I1+I3,代入数值计算,已知：U1=12V，U3=16V，R1=2，R2=4，R3=4，R4=4，R5=5，IS=3A解得：I=0.2A(负号表示实际方向与假设方向相反),I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8A,UR4=I4 R4=2.84=11.2V,P=I UR4=(-0.2)11.2=-2.24W负号表示输出功率,R4=4 IS=3AI=0.

8、2A,PIS=-33.6W,1.3 基尔霍夫定律（克希荷夫定律，克氏定律）,用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流定律和克氏电压定律两个定律。,名词注释：,支路：共3条,回路：共3个,节点：a、b(共2个）,例,例,支路：共？条,回路：共？个,节点：共？个,6条,4个,独立回路：？个,3个,有几个网眼就有几个独立回路,(一)克氏电流定律,对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。,克氏电流定律的依据：电流的连续性,例,或：,流入为正流出为负,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I

9、3,I=0,克氏电流定律的扩展,I=?,广义节点,(二)克氏电压定律,对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降等于电位升。或，电压的代数和为 0。,例如：回路#1,即：,对回路#2：,对回路#3：,第3个方程不独立,电位降为正电位升为负,关于独立方程式的讨论,问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？,分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？,克氏电流方程：,节点a：,节点b：,独立方程只有 1 个,克氏电压方程：,独立方程只有 2 个,设：电路中有N个节点，B个支路,N=2、B=3,小 结,未知数：各支路电流,解题思路：根据克氏定律，列节点

10、电流 和回路电压方程，然后联立求解。,第2章 电路的分析方法,解题步骤：,1.对每一支路假设一未 知电流（I1-I6）,4.解联立方程组,例1,节点a：,列电流方程,节点c：,节点b：,节点d：,b,a,c,d,（取其中三个方程）,列电压方程,b,a,c,d,结果可能有正负,是否能少列一个方程?,N=4 B=6,R6,a,I3s,I3,例2,电流方程,支路电流未知数共5个，I3为已知：,支路中含有恒流源的情况,电压方程：,此方程不要,支路电流法小结,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设一未知电流,1.假设未知数时，正方向可任意选择。,对每个节点有,1.未知数=B，,4,解联立方程组,根

11、据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程：,列电压方程：,2.原则上，有B个支路就设B个未知数。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2.独立回路的选择：,已有(N-1)个节点方程，,需补足 B-（N-1）个方程。,一般按网孔选择,例:U1=140V，U2=90V R1=20，R2=5，R3=6求：各支路电流。,解法1：支路电流法,A节点：I1-I2-I3=0,回路1：I1 R1+I3 R3-U1=0,回路2：I2R2-I3 R3+U2=0,I1-I2-I3=020 I1+6 I3=1405 I2-6 I3=-90,I1=4AI2=-6AI3=10A,负号表示与设定方向相反,例:U1=140V，U2=90V R1=20，R2=5，R3=6求：电流I3。,解法2：电压源电流源的等效互换,