電工電子技術(shù)教學(xué)課件作者謝國(guó)民1.ppt

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1、第1章直流電路1.1電路的基本概念1.2電路的基本元件1.3基爾霍夫定律1.4電路的常用定理1.5含受控源電路的分析返回1.1電路的基本概念1.1.1電路的組成和分類(lèi)從日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐可以體會(huì)到，需要用電一般要用導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等將電源和用電設(shè)備或用電器連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)電流流通的閉合路徑，這就是所謂電路。實(shí)際電路是為完成某種預(yù)期目的而設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行的，由電路元器件相互連接而成，具有傳輸電能、處理信號(hào)、測(cè)量、控制、計(jì)算等功能。電路模型是由理想電路元件取代每一個(gè)實(shí)際電路器件而構(gòu)成的電路(如圖1一2所示的手電筒電路模型)。理想電路元件是組成電路模型的最小單元，具有

2、某種確定的電磁性質(zhì)的假想元件。凡是將化學(xué)能、機(jī)械能等非電能轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備，稱(chēng)為電源，如干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等;凡是將電能轉(zhuǎn)換成熱能、光能、機(jī)械能等非電能的用電設(shè)備，稱(chēng)為負(fù)載，如電熱爐、白熾燈和電動(dòng)機(jī)等;連接電源和負(fù)載的部分，稱(chēng)為中間環(huán)節(jié)，如導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等。下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念電路的種類(lèi)繁多,但從電路所處理信號(hào)的特點(diǎn)來(lái)分,有以下幾種:(１)模擬電路.(２)數(shù)字電路.(３)集成電路.１.１.２　理想元件和電路模型實(shí)際電路的電磁過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的,難以進(jìn)行有效的分析計(jì)算.在電路理論中,為了方便實(shí)際電路的分析和計(jì)算,我們通常在工程實(shí)際允許的條件下對(duì)實(shí)際

3、電路進(jìn)行模型化處理,即忽略次要因素,抓住足以反映其功能的主要電磁特性,抽象出實(shí)際電路器件的“電路模型”.上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念用于構(gòu)成電路的電工、電子元器件或設(shè)備統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)際電路元件,簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)際元件.實(shí)際元件的物理性質(zhì),從能量轉(zhuǎn)換角度看,有電能的產(chǎn)生、電能的消耗以及電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的儲(chǔ)存.用來(lái)表征上述物理性質(zhì)的理想電路元件(今后理想兩字常略去)分別稱(chēng)為恒壓源US、恒流源IS、電阻元件R、電容元件C、電感元件L.圖１-３是它們的電路模型圖形符號(hào).它們是電路結(jié)構(gòu)的基本模型,由這些基本模型構(gòu)成電路的整體模型.1.1.3電流、電壓的參考方向在電路中，電流

4、和電壓都具有方向性。對(duì)于簡(jiǎn)單的電路來(lái)說(shuō)，電流的實(shí)際流向(正電荷運(yùn)動(dòng)的方向)、電壓的正負(fù)極性是可以判斷出來(lái)的，但對(duì)于復(fù)雜電路或方向不斷變化(如日常用的50Hz交流電)的交變電路來(lái)說(shuō)，事先辨別出它們的方向是相當(dāng)困難的。在電路分析中，當(dāng)涉及某個(gè)元件或部分電路的電流或電壓時(shí)，有必要指定其參考方向。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念1.電流參考方向由于電流是標(biāo)量，其在導(dǎo)線中或一個(gè)元件中流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能。對(duì)于難以確定電流實(shí)際方向的較復(fù)雜電路，為了分析計(jì)算的方便，可以假定每個(gè)支路或元件上的電流方向，這種人為假定的電流方向就是電流參考方向。對(duì)于一個(gè)具體的元件或支

5、路可以任意選定某一方向?yàn)槠潆娏鲄⒖挤较?。如果選定的參考方向與實(shí)際電流方向一致，那么電流為正值，選定的參考方向與實(shí)際電流方向相反，電流為負(fù)值。電流參考方向如圖1一4所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念電流的大小為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，即如果電流的大小為恒值，且方向不變，此時(shí)，電流的基本單位為安培(簡(jiǎn)稱(chēng)安)，符號(hào)表示為A。2.電壓參考方向電路中電壓的實(shí)際方向亦有兩種可能，電壓參考方向?yàn)殡娐分心吃匣蛉我鈨牲c(diǎn)間人為假定的電壓降方向。如果選定的參考方向與實(shí)際電壓方向一致，那么電壓為正值;反之，電壓為負(fù)值。如圖1一5所示電壓的大小等于電場(chǎng)力對(duì)單位正

6、電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功，即上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念式中:WA、WB分別為電荷dq在A點(diǎn)、B點(diǎn)的電能。VA、VB分別為A點(diǎn)、B點(diǎn)的電位。所以，電壓也常被稱(chēng)為電位差或電壓降。電壓參考方向也可以用雙下標(biāo)表示，如μAB:A點(diǎn)為高電位，B點(diǎn)為低電位。電壓?jiǎn)挝?伏特(V)、千伏((kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等。對(duì)任何電路進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)先標(biāo)出各處電壓、電流的參考方向。3.關(guān)聯(lián)參考方向?qū)τ谝粋€(gè)元件來(lái)說(shuō)，如果電流參考方向是從電壓的“+”極性流入、從電壓的“一”極性流出，則稱(chēng)它們的電壓和電流參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向[圖1一6(a)]，否則稱(chēng)為非關(guān)聯(lián)參考方向

7、[圖1一6(b)]上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念1.1.4電功率的正負(fù)一個(gè)元件上的電功率等于該元件兩端的電壓與通過(guò)該元件電流的乘積，即P=UI(1一2)當(dāng)電壓的單位為伏特(V)、電流的單位為安培(A)時(shí)，功率的單位為瓦特(W).元件上的電功率有吸收和發(fā)出兩種可能，可以用功率計(jì)算值的正負(fù)相區(qū)別，以吸收功率為正，發(fā)出功率為負(fù)，于是規(guī)定:(1)當(dāng)電流、電壓取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)P=UI(1一3)(2)當(dāng)電流、電壓取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)P=-UI(1一4)上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1電路的基本概念在此規(guī)定下，將電流1和電壓U數(shù)值的正負(fù)號(hào)如實(shí)代入公式，如果計(jì)算結(jié)果為P>0時(shí)，表

8、示元件吸收功率，該元件為負(fù)載;反之，P