电工电子技术第1章

电工电子技术授课教师：楚晓华联系方式：[e-mail]:798459160电工电子技术上课课时共48学时，上课38学时，试验10学时学分：3成绩评定法：平时成绩占总成绩20%。其中作业质量、笔记情况占10%，实验（包括参与实验、动手能力、实验报告质量）占10%。期末成绩占总成绩80%，闭卷（时间为120分钟，满分为100分）。题目类型有填空题、选择题、综合分析题，计算题等。缺席1/3学时者，取消考试资格，重修；总成绩不及格者，补考；补考不及格者，重修。课程内容第一篇直流电路第二篇交流电路第三篇电机与控制第四篇模拟电子电路第五篇数字电子电路第一章电路的基本概念和基本定律第二章电路的分析方法第三章电路的暂态分析第四章单相正弦交流电路第五章三相交流电路第六章铁心线圈第七章电动机第八章电动机的控制第九章常用半导体器件第十章基本放大电路第十一章集成运算放大器及应用第十二章直流稳压电源第十三章数字电路基础第十四章组合逻辑电路第十五章双稳态触发器和时序逻辑电路第十六章存储器与可编程逻辑器件第十七章模拟量和数字量的转换第一节电路和电路模型第二节电路的基本物理量及其参考方向第三节理想电路元件第四节基尔霍夫定律第五节电路中的电位及其计算第一章电路的基本概念和基本定律第一节电路和电路模型一、电路二、电路模型返回第二节电路的基本物理量及其参考方向一、电流及其参考方向二、电压及其参考方向三、关联参考方向四、电能和电功率返回第三节理想电路元件一、无源理想元件二、有源理想元件返回第四节基尔霍夫定律一、基尔霍夫电流定律（KCL)二、基尔霍夫电压定律（KVL)返回第五节电路中的电位及其计算一、电位二、电源的习惯画法返回第一节电路和电路模型一、电路二、电路模型返回什么是电路呢？例如电子诱饵··○○R水AB3V··返回一、电路电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。电路主要由电源、负载和中间环节三部分组成。1.定义:2.组成:返回例如：手电筒电路电源中间环节负载电源：其它形式的能量（信号）电能（电信号）负载：电能（电信号）其它形式的能量（信号）*一般不希望中间环节产生能量或信号的转换返回3.作用：（1）实现能量的传输、分配和转换.（2）实现信号的传递与处理。（3）信息的存储。二、电路模型1.定义：电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路图。返回2.常见的理想电路元件电阻电容电压源电流源返回电感3.手电筒的电路模型R0RUS电源中间环节负载电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。返回S一、电流及其参考方向1.定义：在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。i=dq/dt大小和方向都随时间改变的叫交流用i表示大小和方向都不随时间改变的叫直流用I表示返回第二节电路的基本物理量及其参考方向2.单位：1安培（A）=1000毫安(mA)1毫安(mA)=1000微安(μA)3.实际方向：规定正电荷运动的方向。4.参考方向：在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。5.电流参考方向的表示方法:abIabIab返回二、电压及其参考方向1.定义：电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功定义为a、b两点间的电压。u=dw/dq交流电压用u表示,直流电压用U表示*参考方向与实际方向的关系在规定的参考方向下，若计算结果I0参考方向与实际方向一致I0参考方向与实际方向相反2.单位:1千伏特(kV)=1000伏(V)返回1伏(V)＝1000毫伏(mV)1毫伏(mV)＝1000微伏(μV)3.实际方向：高电位指向低电位。4.参考方向：任意选定某一方向作为电压的正方向，也称参考方向。5.电压参考方向的表示方法:abUabUabab返回*参考方向与实际方向的关系在规定的参考方向下，若计算结果U0参考方向与实际方向一致U0参考方向与实际方向相反三、关联参考方向若电流和电压的参考方向取得相同，称为关联参考方向，否则称为非关联参考方向。返回2.电功率1）定义:单位时间内电能所作的功称为电功率,简称功率.p=ui四、电能和电功率1.电能10ddttWuqu(t)i(t)t返回当某元件的电压电流关联参考方向时有p=ui当某元件的电压电流非关联参考方向时有p=－uiabIUabIU返回*若求出的P0，说明元件在吸收功率，一定是负载，求出的P0，说明元件在发出功率，一定是电源。例1、在图示电路中,Uab=5V，I＝2A，求:(1)各个元件的功率;(2)这段电路上的总功率.返回ABab1122221122225V2A10W5V2A10W10V2A20W21W4W24W16WEERRPUIPEIPEIPRIPRI解:(吸收）(吸收）(吸收）(吸收）（发出）Uab=5V，I＝2A○○○○A1Ω4Ω－+10VIR1R2E1E2B+－5V返回例2、图中五个元件代表电源或负载。参考方向如图所示。已知：I1=－4A、I2=6A、U1=140V、U2=－90V、U3=60V、U4=－80V、U5=30V。（1）试标出各电流和电压的实际方向；（2）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）计算各元件功率。14523UI电流、电压同相——负载电流、电压反相——电源元件1、2——电源元件3、4、5——负载P1=－140V×4A＝－560WP2＝－90V×6A＝－540WP4＝80V×4A＝320WP5＝30V×6A＝180WP3＝(560+540－320－180)W＝600W返回1.电阻元件iuR⑴电压与电流关系u=iR满足欧姆定律R=u/i若R为常数称为线性电阻若R随u，i的变化而变化称为非线性电阻只有线性电阻才满足欧姆定律返回一、无源理想元件第三节理想电路元件p=ui=iR=u/R22*P总是大于0即P≥0电阻是耗能元件。(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。)返回2.电感元件⑴电感φiueLiue⑵功率Ψ=LiL=Ψ／iL单位是亨利(H)L为常数称为线性电感L不是常数称为非线性电感⑵自感电动势eL=dΨdt=Ldidt⑶电压与电流的关系uL=－eL=Ldidt返回*若i=I，uL=0电感对直流相当于短路⑷能量P=ui=Lididt*它是一种储能元件不消耗能量0则P0吸收能量电能磁场能0则P0放出能量磁场能电能返回WL=∫t0Pdt=t0∫LididtdtWL=12Li2能量是逐渐积累不能突变∴电感中的电流不能突变*WL与i2成正比，与u无关，当u＝0WL仍可能存在返回3.电容元件⑴电容uiCq=CuC(法拉F)=q(库仑)u(伏)1F=106μF1μF=106pFC为常数——线性电容C不是常数——非线性电容返回⑵电压与电流关系i=dqdt=CduCdt若uC＝UC则i＝0*电容元件对直流相当于开路⑶能量P=uCi=CuCduCdt0则P0吸收功率电容充电0则P0发出功率电容放电返回WC=∫t0Pdt=CuC212能量不能突变∴电容两端的电压不能突变电容是一种储能元件,不消耗电能*WC与U成正比，与i无关，当i=0时，WC仍可能存在。2电路中能量转换过程电阻耗能元件电电感源储能元件电容返回1.电压源⑴理想电压源(恒压源)USIU特点:(1)输出电压恒定U=US,(2)输出电流取决于外电路。(3)内阻R0=0伏安特性：USUI返回二、有源理想元件⑵实际电压源USUR0U=US－IR0IUIIR0伏安特性:USIU当R0R时，R0≈0,U=US返回2.电流源⑴理想电流源(恒流源)IISUU伏安特性:IIS特点:(1)输出电流恒定I=IS,与端电压无关。(2)输出端电压取决于外电路。(3)内阻R0=∞返回⑵实际电流源ISIUR0I=IS－U／R0UIU伏安特性IISU/R0返回例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。US1VR1ΩIS1A解:该电路为串联电路各元件的电流均为IS.PUS=US·IS=1WPR=IS2·R=1WPIS=－(PUS+PR)=－2W此时电压源吸收功率(负载)＋－功率平衡：ΣΣP吸=P发U返回在电路中起电源作用，但其大小和方向受电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源称为受控源。＋－＋－VCVSCCVSVCCSCCCSμu1ri1βi1gu1常见的受控电流源和电压源，如下图3.受控源返回电流控制的电流源βIiriIiI0r0电压控制的电压源rir0＋－μuiu0ui返回几个概念支路:电路中的每一分支叫做支路。一个支路通过同一个电流。节点:由三条或三条以上的支路相连接的点叫做节点。回路:电路中的任一闭合路径叫做回路。第四节基尔霍夫定律返回A.图中有6个节点+abdcef纯属失误B.图中有4个节点C.图中有6条支路D.图中有8条支路E.图中有3个回路F.图中有7个回路你犯了严重错误不好意思又错了聪明的脑瓜OK！恭喜你!一、基尔霍夫电流定律(KCL)对于电路中的任一节点，在任一瞬间流入节点的电流之和一定等于流出该节点的电流之和。(第一定律)ab＋－＋－I1I2I3E1E2R1R3R2如图：I1＋I2＝I3对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点上电流代数和等于零。∑I＝０如图I1＋I2－I3＝０规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。返回∑Ii＝∑IO推广：适用于封闭面AIBIAICBCIABIBCICAIA＋IB＋IC＝0IBICIEIB＋IC＝IE满足三极管电流分配关系返回例：标出图中未知电流大小。2A－8A3A3Ω4Ω···6A1A5A二、基尔霍夫电压定律(KVL)在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即∑U＝０。与绕向一致的电压取正，反之取负。返回＋－＋－R1R2U1U2I1I2US1US2aU1－US1＋US2－U2=0I1R1－US1＋US2－I2R2＝0在电路中任意回路绕行方向上电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和∑US＝∑IR规定与绕向一致的电压和电流取正，反之取负。US1－US2＝I1R1－I2R2返回KVL通常用于闭合回路，但也可推广应用到任一不闭合的电路上。0111222333sssabURIURIRIUU例：列出下图的KVL方程+－I5+Uab－+－I3I1I2R3R1R2US1US3+US2－I4ba说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。例1.已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16ΩR2=3Ω，R3=9Ω。求：K打开时，Uab=？K闭合时，I3=？1、K打开，I3=0∴UR3=0－E1+Uab+E3－E2=0Uab=7－14+16=9V2、K闭合，Uab=0－E1+E3－E2+I3R3=0I3=(E1－E3+E2)／R3=9／9=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：返回一、电位电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，参考点就是零电位点。Ue=0I=9/9A=1AUa=5VUb=5V－2V=3VUc=5V－6V=－1VUd=－4VUab=2V第五节电路中电位的计算3Ω＋－＋－e5V4Vabcd2Ω4Ω返回＋－＋－e5V4Vabcd3Ω2Ω4Ω若参考点选在d点．则：Ua=9VUb=7VUc=3VUd=0VUe=4VUab=2V＊电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意两点之间的电压与参考点的选择无关。返回＋－＋－e5V4Vabcd3Ω2Ω4Ω二、电路中电源的习惯画法与参考点相联的一端不画，另外一端标出极性，写出电位值。如图+5V－4V9Ωad返回＋－＋－e5V4Vabcd3Ω2Ω4Ω9V9Ωa返回5kΩ+12V5kΩS10kΩBA例1求S闭合和断开时AB点的电位＋－12VA10kΩ5kΩB5kΩSS打开时UA=UB=12VS闭合时UA=UB=(12/15)×5V=4V解：返回