武漢理工大學出版社電工電子技術(shù)基礎教案

1、本章：8學時 重點：重點： 1、電壓電流的參考方向、電壓電流的參考方向 2、關(guān)聯(lián)參考方向的使用、關(guān)聯(lián)參考方向的使用 3、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)W姆定律及功律影響、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)W姆定律及功律影響 放放 大大 器器 揚聲器揚聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備 或電路元件按一定方式組合而成。或電路元件按一定方式組合而成。 發(fā)電機發(fā)電機 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動機電動機 電爐電爐 . 輸電線輸電線 電源電源: 提供提供 電能的裝置電能的裝置 負載負載: 取用取用 電能的裝置電能的裝置 中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳

2、遞、分傳遞、分 配和控制電能的作用配和控制電能的作用 發(fā)電機發(fā)電機 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動機電動機 電爐電爐 . 輸電線輸電線 直流電源直流電源: 提供能源提供能源 信號處理：信號處理： 放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等 負載負載 信號源信號源: 提供信息提供信息 放放 大大 器器 揚聲器揚聲器話筒話筒 電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路 工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。 手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學方法分析電路為了便于用數(shù)學方法

3、分析電路,一般要將實際電路一般要將實際電路 模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其 組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路 相對應的電路模型。相對應的電路模型。 r + ro e s + u i 電池電池導線導線 燈泡燈泡 開關(guān)開關(guān) 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈 泡、開關(guān)和筒體組成。泡、開關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有 電阻元件、電感元件、電阻元件、電感元件、 電容元件和電源元件等。電容元件和電源元件等。 r + ro e s + u i 電池電池導線導線 燈泡

4、燈泡 開關(guān)開關(guān) 電池電池是電源元件，其是電源元件，其 參數(shù)為電動勢參數(shù)為電動勢 e 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能 的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件， 其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻r； 筒體筒體用來連接電池和燈用來連接電池和燈 泡，其電阻忽略不計，認泡，其電阻忽略不計，認 為是無電阻的理想導體。為是無電阻的理想導體。 開關(guān)開關(guān)用來控制電路的通用來控制電路的通 斷。斷。 物理量物理量實實 際際 方方 向向 電流電流 i 正電荷運動的方向正電荷運動的方向 電動勢電動勢e ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 u ( (電位降低的方向電位降低的方向)

5、) 高電位高電位 低電位低電位 單單 位位 ka 、a、ma、 a 低電位低電位 高電位高電位 kv 、v、mv、 v kv 、v、mv、 v 電流：電流： uab 雙下標雙下標 電壓：電壓： i e + _ 在分析與計算電路時，對在分析與計算電路時，對 電量任意假定的方向。電量任意假定的方向。 iab 雙下標雙下標 a r b 箭箭 標標 ab r i 正負極性正負極性 + a b u u + _ 實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值； 實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負值負值。 注意：注意：

6、 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負值才有正負 之分。之分。 若若 i = 5a，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例： 若若 i = 5a，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。ab r i ab r u+ 若若 u = 5v，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向 從從 a 指向指向 b； 若若 u= 5v，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向 從從 b 指向指向 a 。 參考方向：在分析與計算電路時，對電量任意假參考方向：在分析與計算電路時，對電量任意假 定的方向。當實際方向與參考方向一致時，該物定的方向。當實際方向與參考方向一致時，該物 理

7、量定為正值；相反為負值。理量定為正值；相反為負值。 關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電壓電流的參考方向一致關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電壓電流的參考方向一致 （電流從（電流從高電位（高電位（+）指向指向低電位（低電位（-），稱為），稱為 關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向。 箭箭 標標 ab r i 正負極性正負極性 + a b u 參考方向的使用：參考方向的使用： 1）在計算電路中電壓，電流時，必須遵循：）在計算電路中電壓，電流時，必須遵循： 先標參考方向，后計算的原則。先標參考方向，后計算的原則。 2）除特殊標明，一般只標一個物理量，另）除特殊標明，一般只標一個物理量，另 一個物理量是關(guān)聯(lián)參考方向。一個物理量是關(guān)聯(lián)參

8、考方向。 -iru iru 非關(guān)聯(lián)參考方向： 關(guān)聯(lián)參考方向： 歐姆定律： r u + ir u + i uipuip uipuip , , 非關(guān)聯(lián)參考方向： 關(guān)聯(lián)參考方向： 功率的單位：功率的單位：w(瓦特瓦特) 當當p0時，表示元件吸收功率，是負載時，表示元件吸收功率，是負載 當當p0時，表示元件發(fā)出功率，是電源時，表示元件發(fā)出功率，是電源 （微瓦）（毫瓦）千瓦wmwmwwwkw 333 101 ,101 ,10)(1 電阻的串聯(lián)：電阻的串聯(lián)： 電阻的并聯(lián)：電阻的并聯(lián)： 21 2 1 ,r ,r rrr cb ba 等效電阻： 兩端：電阻 兩端：電阻 21 21 21 2 1 / ,r ,r

9、 rr rr rrr ba ba 等效電阻： 兩端：電阻 兩端：電阻 r1r2ab c r1 r2 a b 重點：重點： 1、kcl 2、kvl 支路：支路：電路中的每一個分支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。 三條或三條以上支路的聯(lián)接點。三條或三條以上支路的聯(lián)接點。 由支路組成的閉合路徑由支路組成的閉合路徑。 內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 1 1 2 2 3 3 在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié) 點的電流。點的電流

10、。 實質(zhì)實質(zhì): 或或: = 0 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 對結(jié)點對結(jié)點 a： i1+i2 = i3 或或 i1+i2i3= 0 i =? 例例:廣義結(jié)點廣義結(jié)點 i = 0 ia + ib + ic = 0 a b c ia ib ic 2 + _ + _ i 5 1 1 5 6v 12v 即：即： u = 0 在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行 一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。 對回路對回路1： 對回路對回路2： e1 = i1 r1 +i3 r3 i2

11、r2+i3 r3=e2 或或 i1 r1 +i3 r3 e1 = 0 或或 i2 r2+i3 r3 e2 = 0 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 1 12 2 1列方程前列方程前標注標注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 e2 =ube + i2r2 u = 0 i2r2 e2 + ube = 0 2應用應用 u = 0項前符號的確定：項前符號的確定： 3. 開口電壓可按回路處理開口電壓可按回路處理 注意：注意： 1 1 對回路對回路1： e1 ube e + b + r1 + e2 r2 i2 _ 對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔abda： 對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔acba：

12、 對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔bcdb： r6 i6 r6 i3 r3 +i1 r1 = 0 i2 r2 i4 r4 i6 r6 = 0 i4 r4 + i3 r3 e = 0 對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： i1 r1 + i3 r3 + i4 r4 i2 r2 = 0 應用應用 u = 0列方程列方程 對回路對回路 cadc，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： i2 r2 i1 r1 + e = 0 a d b c e + r3 r4 r1 r2 i2 i4 i6 i1 i3 i 描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì) iru 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律: 0dd 00 tr

13、ituiw t 2 t 電阻的能量電阻的能量 r i u + _ u i + - t i leu l d d 2 2 1 liw 2 00 2 1 ddliilitui ti 即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當電即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當電 流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電 能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電 源放還能量。源放還能量。 有一電感元件，有一電感元件，l=0.2h,電流電流 i 如圖所示，求如圖所示，求 電感元件中產(chǎn)生的自感電動勢電感元件中產(chǎn)生的自感電動勢el

14、l和兩端電壓和兩端電壓u的的 波形。波形。 解：當解：當 4ms0t 時時 mati 0.2v d d t i lel 則：則： 0.2v l eu所所以以 當當 6ms4mst 時時 ma12)2(ti 0.4v2)v(0.2 d d t i lel 246 2 4 /mai /mst o 246 -0.2 0.4 /v l e /mst 246 -0.4 0.2 /vu /mst o o 0.4v l eu所所以以 由圖可見：由圖可見： (1)電流正值增大時，電流正值增大時，el為負，為負， 電流正值減小時，電流正值減小時，el為正；為正； (2)電流的變化率電流的變化率d di/ /d

15、dt大，大，則則el l 大；反映電感阻礙電流變化的大；反映電感阻礙電流變化的 性質(zhì)。性質(zhì)。 (3)電感兩端電壓電感兩端電壓u和通過它的和通過它的 電流電流i的波形是不一樣的。的波形是不一樣的。 246 2 4 /mai /mst o 246 -0.2 0.4 /v l e /mst 246 -0.4 0.2 /vu /mst o o 在上例中，試計算在電流增大的過程中電感元在上例中，試計算在電流增大的過程中電感元 件從電源吸取的能量和在電流減小的過程中電感元件從電源吸取的能量和在電流減小的過程中電感元 件向電源放出的能量。件向電源放出的能量。 解：在電流增大的過程中電感元件從電源吸取的能解：

16、在電流增大的過程中電感元件從電源吸取的能 量和在電流減小的過程中電感元件向電源放出的能量和在電流減小的過程中電感元件向電源放出的能 量是相等的。量是相等的。 j1016 j)10(40.2 2 1 2 1 7 232 liw所所以以 即：即： 4ms t 時的磁場能時的磁場能 電容元件儲能電容元件儲能 2 2 1 cuw 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：，并積分，則得： 2 00 2 1 ddcuucutui tu 即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當電壓即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當電壓 增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；增大時，電場能增大，電容元

17、件從電源取用電能； 當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還 能量。能量。 根據(jù)：根據(jù)： t u ci d d u i c + _ 重點：重點： 1、恒壓源、恒壓源 2、恒流源、恒流源 3、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換 4、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換分析電路、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換分析電路 o s r e i 電壓源電壓源 0 s r u ii 電流源電流源 設設 is = 10 a，接上，接上rl 后，恒流源對外輸出電流。后，恒流源對外輸出電流。 rl i u is o i is u + _ 0 s r e i 注意事項：注意事項： 解解

18、: + a b u 2 5v (a) + + a b u 5v (c) + a + - 2v 5v u+ - b 2 (c) + (b) a u 5a 2 3 b + (a) a + 5v3 2 u + a 5a b u3 (b) + a1a 222 28 i 例例3： 解：解： 2 + - + - 6v 4v i 2a 3 4 6 1 2a 3 6 2a i 4 2 1 1a i 4 2 1 1a 2 4a a2a3 12 2 i i 4 2 1 1a 2 4a 1 i 4 2 1a 2 8v + - i 4 1 1a 4 2a i 2 1 3a a10a 1 10 1 1 1 r u ia

19、6a 2 210 2 s1 ii i a i r is b i1 r1 (c) ir1 ir1 r is r3 + _ iu1 + _ uis ur2 + _ u1 a b(a) a ir1 r is + _ u1 b (b) (2)由圖由圖(a)可得：可得： a4a4a2 s1r iii a2a 5 10 3 1 r3 r u i 理想電壓源中的電流理想電壓源中的電流 a6a)4(a2 r1r3u1 iii 理想電流源兩端的電壓理想電流源兩端的電壓 v10v22v61 s2s2is irriiruu a i r is b i1 r1 (c) a ir1 r is + _ u1 b (b) 各個電阻所消耗的功率分別是：各個電阻所消耗的功率分別是： w36=61= 22 ripr w16=41= 22 111 ）（ rr irp w8=22= 22 s22 irpr w20=25= 22 333rr irp 兩者平衡：兩者平衡： (60+20)w=(36+16+8+20)w 80w=80w (