第1章 電工電子技術(shù)

1、跳轉(zhuǎn)到第一頁第第3頁頁第二篇第二篇第二頁第二頁第二頁第二頁原子核原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：電子正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷=原子結(jié)構(gòu)中原子結(jié)構(gòu)中：原子核導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受到原子核的束縛力很小，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，自由電子在外電場作用下定向移動(dòng)形成電流。原子核半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個(gè)，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。原子核絕緣體外層電子數(shù)常為8個(gè)，且距離原子核較近，因此受到原子核很強(qiáng)的束縛力而無法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個(gè)稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電

2、子，因此不導(dǎo)電。第四頁第四頁絕緣體是否絕緣體是否在任何條件在任何條件下都不導(dǎo)電下都不導(dǎo)電？當(dāng)外界電場的作當(dāng)外界電場的作用超過原子核對用超過原子核對外層電子的束縛外層電子的束縛力時(shí)，絕緣體的力時(shí)，絕緣體的外層電子也同樣外層電子也同樣會(huì)掙脫原子核的會(huì)掙脫原子核的束縛成為自由電束縛成為自由電子，這時(shí)我們稱子，這時(shí)我們稱為絕緣被為絕緣被 擊穿。擊穿。半導(dǎo)體有半導(dǎo)體有什么特殊什么特殊性？性？半導(dǎo)體的導(dǎo)電性雖然 介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體在外界條件變化時(shí)，其導(dǎo)電能力會(huì)大大增強(qiáng)；若摻入某些雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力甚至?xí)黾映汕先f倍，半導(dǎo)體的這種特殊性，使它在電子技術(shù)中得到了廣泛地應(yīng)用。第四頁第四頁如發(fā)電機(jī)、

3、電池等，電源可將其它形式的能如發(fā)電機(jī)、電池等，電源可將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，是向電路提供能量的裝置。量轉(zhuǎn)換成電能，是向電路提供能量的裝置。指電動(dòng)機(jī)、電燈等各類用電器，在電路中是接收指電動(dòng)機(jī)、電燈等各類用電器，在電路中是接收 電能的裝置，可將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。電能的裝置，可將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。將電源和負(fù)載連成通路的輸電導(dǎo)線、控制電將電源和負(fù)載連成通路的輸電導(dǎo)線、控制電路通斷的開關(guān)設(shè)備和保護(hù)電路的設(shè)備等。路通斷的開關(guān)設(shè)備和保護(hù)電路的設(shè)備等。第四頁第四頁 電路可以實(shí)現(xiàn)電能的電路可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中：電子技術(shù)中： 電路

4、可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)電路可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。的傳遞、存儲(chǔ)和處理。第四頁第四頁電源電源負(fù)負(fù)載載負(fù)負(fù)載載電源電源開關(guān)開關(guān)實(shí)體電路實(shí)體電路isus+_r0中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)電路模型電路模型rl+ u導(dǎo)線導(dǎo)線第四頁第四頁實(shí)際電路元件的電特性是多元的、復(fù)雜的。實(shí)際電路元件的電特性是多元的、復(fù)雜的。ir r l消耗電消耗電能的能的電電特性可用電阻特性可用電阻元件表征元件表征產(chǎn)生產(chǎn)生磁場的電磁場的電特性可用電感特性可用電感元件表征元件表征由于白熾燈中耗能由于白熾燈中耗能的因素大大于產(chǎn)生的因素大大于產(chǎn)生磁場的因素，因此磁場的因素，因此l l 可以忽略可以忽略白熾燈的電白熾燈的電路模型可表路模型可表示為：

5、示為：第四頁第四頁rc+ usis電阻元件電阻元件電容元件電容元件理想電壓源理想電壓源理想電流源理想電流源l電感元件電感元件第四頁第四頁 第四頁第四頁dtdqi 電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。的電荷量。：1a=103ma=106a=109na 電荷的定向移動(dòng)形成電流。電荷的定向移動(dòng)形成電流。 電流的大小用電流強(qiáng)度表示，簡稱電流電流的大小用電流強(qiáng)度表示，簡稱電流。tqi 第四頁第四頁 電路中電路中a、b兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電 荷由荷由a點(diǎn)移至點(diǎn)移至b點(diǎn)電場力所做的功。點(diǎn)電場力所做的功。 電壓是電路中產(chǎn)生電流的根本原

6、因。電壓是電路中產(chǎn)生電流的根本原因。 電壓等于電路中兩點(diǎn)電位之差。電壓等于電路中兩點(diǎn)電位之差。dqdwuababqwuabab：第四頁第四頁 解題前在電路圖上標(biāo)示的電壓、電流方解題前在電路圖上標(biāo)示的電壓、電流方向稱為參考方向。向稱為參考方向。airub airub 第四頁第四頁i +us rr0第四頁第四頁當(dāng)當(dāng)ua =3v ub = 2v時(shí)時(shí)u1 =1vu2=1v 第四頁第四頁uitw 第四頁第四頁ruriuitwp22功的單位為功的單位為焦耳焦耳，時(shí)間單位為時(shí)間單位為秒秒時(shí)，電功率的單位是時(shí)，電功率的單位是“瓦瓦”%100%1002212ppppp第四頁第四頁 則某部分電路功率則某部分電路功

7、率 p 0 , , 說明說明u、i 實(shí)際方向與實(shí)際方向與參考方向一致，說明電路吸收電功率，參考方向一致，說明電路吸收電功率，為負(fù)載為負(fù)載。 ， 當(dāng)某部分電路功率當(dāng)某部分電路功率 p 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 u、i 實(shí)際方實(shí)際方向與參考方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，向與參考方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源為電源。第四頁第四頁1. 電路由哪幾電路由哪幾部分組成？試部分組成？試述電路的功能述電路的功能。2. 電路元件與實(shí)電路元件與實(shí)體電路器件不何體電路器件不何不同？何謂電路不同？何謂電路模型？模型？3. 為何要引入為何要引入?yún)⒖挤较?？參參考方向？參考方向與實(shí)際考方向與實(shí)際方向有何聯(lián)系方

8、向有何聯(lián)系與區(qū)別？與區(qū)別？4. 如何判別元件如何判別元件是電源還是負(fù)載是電源還是負(fù)載？第四頁第四頁1. 電氣設(shè)備的額定值電氣設(shè)備的額定值 電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。（a）開路）開路u=usi0s usrsrl u=usir0 （b）通路）通路s usrsrlu=0ius/r0（c）短路）短路 usrsrlsius/(r0rl)第四頁第四頁1. 電源外電源外特性與橫特性與橫軸相交處軸相交處的電流的電流=？電源工作電源工作狀態(tài)？狀態(tài)？2. 該電阻允許加該電阻允許加的最高電壓

9、的最高電壓=？允許通過的最大允許通過的最大電流電流=？3. 額定電流為額定電流為100a的發(fā)電機(jī)，的發(fā)電機(jī)，只接了只接了60a的照的照明負(fù)載，還有明負(fù)載，還有40a電流去哪了電流去哪了？4. 電源的開路電壓電源的開路電壓為為12v,短路電流為短路電流為30a,則電源的則電源的us=?rs=？ui0u0i=?“1w、100”第四頁第四頁ruriuip/22221liwl2. 2. 電感元件是儲(chǔ)能元件電感元件是儲(chǔ)能元件rlcui0線性電阻元件線性電阻元件li0qu0線性電感元件線性電感元件線性電容元件線性電容元件3. 3. 電容元件是儲(chǔ)能元件電容元件是儲(chǔ)能元件221cuwc1. 電阻元件是耗能元件

10、電阻元件是耗能元件iur dtdilu ldtducicc第四頁第四頁u= us ，。0i/au/vi iu+_usrlb+_ar0第四頁第四頁i=is0u/vi/ai iu+_當(dāng)實(shí)際電流源的內(nèi)阻當(dāng)實(shí)際電流源的內(nèi)阻 rs=（相當(dāng)于開路）（相當(dāng)于開路）時(shí)，時(shí)，i= is 為為一定值，而電流源兩端電壓則由負(fù)載電阻一定值，而電流源兩端電壓則由負(fù)載電阻 rl 和和 i 共同共同確確定，這樣的電源稱為定，這樣的電源稱為理想電流源理想電流源簡稱簡稱電流源電流源。isrlbars第四頁第四頁i iu+_br0rlus+_a r0u iarlr0isbu+_第四頁第四頁us = is r0內(nèi)阻改并聯(lián)內(nèi)阻改并聯(lián)

11、is = usr0內(nèi)阻改串聯(lián)內(nèi)阻改串聯(lián)bi ir0uab+_us+_ais r0us bi ir0uab+_a第四頁第四頁1. ul=0時(shí)，時(shí)，wl是是否也為否也為0？若？若ic=0時(shí)，時(shí)，wc是否為是否為0？2. 上述直流情況上述直流情況下，電感線圈的下，電感線圈的等效電路模型？等效電路模型？3. 電感元件在直電感元件在直流時(shí)相當(dāng)于短路流時(shí)相當(dāng)于短路， l 是否為零是否為零？電容元件在直流電容元件在直流時(shí)相當(dāng)于開路，時(shí)相當(dāng)于開路，c是否為零？是否為零？4. 理想電源和實(shí)際理想電源和實(shí)際電源有何區(qū)別？理電源有何區(qū)別？理想電源之間能否等想電源之間能否等效互換？實(shí)際電源效互換？實(shí)際電源模型的互換如

12、何？模型的互換如何？+li=0ul=0c+12v3al第四頁第四頁10v+2a2 i討論題討論題a32410a72210a5210iiii = ?第四頁第四頁212121pppuuurrrruir2r1uii1i2r1r2iuu1u22121211111pppiiirrrrn第四頁第四頁【解】【解】 rab=r1+ r6+(r2/r3)+(r4/r5)r1r2r3r4r5r6ab由由a、b端向里看，端向里看， r2和和r3， r4和和r5均連接在相同的兩點(diǎn)之間，因均連接在相同的兩點(diǎn)之間，因此是此是并聯(lián)并聯(lián)關(guān)系，把這關(guān)系，把這4個(gè)電阻個(gè)電阻兩兩并兩兩并聯(lián)聯(lián)后，電路中除了后，電路中除了a、b兩點(diǎn)不

13、再有結(jié)兩點(diǎn)不再有結(jié)點(diǎn)，所以它們的等效電阻與點(diǎn)，所以它們的等效電阻與r1和和r6相串聯(lián)。相串聯(lián)。第四頁第四頁n1. 支路：支路： 一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間一個(gè)或幾個(gè)二端元件首尾相接中間沒有沒有分岔分岔，使各元件上通過的，使各元件上通過的電流相等電流相等，這，這種連接方式稱為種連接方式稱為。n2. 結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)： 三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱之為三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱之為。n3. 回路：回路：電路中的任意閉合路徑稱為電路中的任意閉合路徑稱為回路回路。n4. 網(wǎng)孔：網(wǎng)孔： 單一閉合路徑，其中不包含其它支路的單一閉合路徑，其中不包含其它支路的回路稱為回路稱為網(wǎng)孔網(wǎng)孔。第四頁第四頁 節(jié)點(diǎn)共節(jié)點(diǎn)

14、共a、 b 2個(gè)個(gè)支路共支路共3條條回路共回路共3個(gè)個(gè)例例#1#2#3回路幾個(gè)回路幾個(gè)？abi1i2i3u2+-r1r3r2+_u1+_幾條幾條支路支路？結(jié)點(diǎn)幾個(gè)？結(jié)點(diǎn)幾個(gè)？網(wǎng)孔數(shù)網(wǎng)孔數(shù)？網(wǎng)孔共網(wǎng)孔共2個(gè)個(gè)第四頁第四頁例例支路：共支路：共 ？條？條回路：共回路：共 ？個(gè)？個(gè)節(jié)點(diǎn)：共節(jié)點(diǎn)：共 ？個(gè)？個(gè)6條條4個(gè)個(gè)獨(dú)立回路：？個(gè)獨(dú)立回路：？個(gè)7個(gè)個(gè)i3us4us3_+r3r6+r4r5r1r2abcdi1i2i5i6i4_第四頁第四頁用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系, ,其中包括其中包括基氏電流定律基氏電流定律（）和）和基氏電壓定律基氏電壓定

15、律（) )兩個(gè)定律。兩個(gè)定律。例例i1i2i3i44231iiii i =0即：即：04231iiii第四頁第四頁i=?i1i2i3例例例例i1+i2=i3i=0iu2ru3+_u2+_u1+_rrr電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。第四頁第四頁 #1#1#2i1i2i3r3us1+_us2_+r1r2例例0s13311uriri#3#2s13311uriri#3s2s12211uuriri第四頁第四頁0111222333sssaburiuririuu例例第四頁第四頁r0rlusil0rruisrrrurip2l0sl2)(l2l002s)(4rrrr

16、up由此式能看出負(fù)載上由此式能看出負(fù)載上獲得最大功率的條件獲得最大功率的條件嗎？嗎？第四頁第四頁當(dāng)這兩個(gè)電阻當(dāng)這兩個(gè)電阻相串或相并時(shí)相串或相并時(shí)，等效電阻，等效電阻r？負(fù)載獲得最大功負(fù)載獲得最大功率的條件？最大率的條件？最大功率為多少？功率為多少？a4=？ a5 =？結(jié)點(diǎn)？支路？結(jié)點(diǎn)？支路？uab=？i=？10k10pmax=us24r0r1r2i1i2ir3i3a4a5a4=13maa5=3ma2 i12v+_16v+_155abn=2b=3第四頁第四頁電位具有電位具有，相對于參考點(diǎn)較高的電位點(diǎn)是，相對于參考點(diǎn)較高的電位點(diǎn)是比參考點(diǎn)低的電位點(diǎn)為比參考點(diǎn)低的電位點(diǎn)為。參考點(diǎn)的電位一般。參考點(diǎn)的

17、電位一般電位實(shí)際上就是電路中電位實(shí)際上就是電路中，電壓常用，電壓常用，而電位則用，而電位則用，電位的單位也是，電位的單位也是va = +5v ab1 5avb = 5v ab1 5a例例例例第四頁第四頁bas s打開時(shí)，打開時(shí)，a a 點(diǎn)電位點(diǎn)電位？s閉合時(shí)閉合時(shí)a點(diǎn)電位點(diǎn)電位？例例12v6k4k20k12vss6k4k20k12v12vba第四頁第四頁 電位值是相對的電位值是相對的, ,參考點(diǎn)選得不同，參考點(diǎn)選得不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變；電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變； 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考點(diǎn)的不同而改變。會(huì)因參考點(diǎn)的不同而

18、改變。第四頁第四頁 在多個(gè)電源同時(shí)作用的在多個(gè)電源同時(shí)作用的中，中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源是各個(gè)電源所得結(jié)果的所得結(jié)果的代數(shù)和代數(shù)和。概念概念:第四頁第四頁iiiiii i ii333222111 +r2bai1i2i3r3u2+_r1u1+_r2i1i2i3r3r1u1+_bar2i1i2i3r3r1u2+_ba第四頁第四頁用疊加原理求下圖所示電路中的用疊加原理求下圖所示電路中的i2 2。例例bai237.2v+_212v+_6i212v+_ba236i27.2v+_ba236a1633)6/3(2122i解解12v電源單獨(dú)作用時(shí)：

19、電源單獨(dú)作用時(shí)：a1)2/3(62 .7 2i7.2v電源單獨(dú)作用時(shí)：電源單獨(dú)作用時(shí)：第四頁第四頁例例+-i4a20v10 10 10 i4a10 10 10 +-i20v10 10 10 a2214ia1101020 i第四頁第四頁1. 1. 疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）。電流的變化而改變）。 2. 2. 疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令u=0；暫時(shí)不予；暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路

20、，即令考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令is=0。=+第四頁第四頁 333 iii 32332332333233)()()(riririiripr3i3=+第四頁第四頁 對外電路來說，任何一個(gè)線性對外電路來說，任何一個(gè)線性，均可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)，均可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻元件串聯(lián)的有源支路來電阻元件串聯(lián)的有源支路來，其，其電壓源電壓電壓源電壓u us s等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓路電壓uoc，電阻元件的阻值，電阻元件的阻值r0等于線性有等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)源二端網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)端子間的等效電阻兩個(gè)端子間的等效電阻rab。這就是。這就是。概念概念:第四頁第四頁無源二端網(wǎng)絡(luò)：