吉林大學(xué)電工電子技術(shù)課件很詳細(xì)的

1、電工電子技術(shù),通信工程學(xué)院電工電子教學(xué)中心徐卓君,第一節(jié) 電路和電路模型第二節(jié) 電路的基本物理量及其參考方向第三節(jié) 理想電路元件第四節(jié) 基爾霍夫定律第五節(jié) 電路中的電位及其計(jì)算,第一章 電路的基本概念和基本定律,第一節(jié) 電路和電路模型,一、電路二、電路模型,返回,,一、電 路,電路是由某些電氣元件按一定方式連接起來的總體，它提供了電流流通的路徑。,電路主要由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。,1.定義:

2、,2.組成:,,返回,,,例如：手電筒電路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電源,中間環(huán)節(jié),負(fù)載,,,,* 一般不希望中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生能量或 信號(hào)的轉(zhuǎn)換,,返回,,,返回,,,2. 常見的理想電路元件,,返回,,,3. 手電筒的電路模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電源,中間環(huán)節(jié),負(fù)載,電路模型只反映實(shí)際電路的作用及其相互的連接方式，不反映實(shí)際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、幾何形狀及相互位置。,,返回,,S,,第二節(jié) 電路的基

3、本物理量及其參考方向,一、電流及其參考方向二、電壓及其參考方向三、關(guān)聯(lián)參考方向四、電能和電功率,返回,一、電流及其參考方向,1. 定義：,在電場(chǎng)的作用下，電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)形成電流，我們把單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量定義為電流強(qiáng)度。,i = dq/dt,大小和方向都隨時(shí)間改變的叫交流 用i 表示大小和方向都不隨時(shí)間改變的叫直流 用I 表示,,返回,,2. 單

4、位：,1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(μA),4. 參考方向 ：在分析和計(jì)算電路時(shí)往往任意選定某一方向作為電流的正方向，也稱參考方向。,,返回,,,二、電壓及其參考方向,* 參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系 在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果 I > 0 參考方向與實(shí)際方向一致 I < 0 參

5、考方向與實(shí)際方向相反,2. 單位 : 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),4.參考方向 ：任意選定某一方向作為電壓的正 方向，也稱參考方向。,,返回,,* 參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系 在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果 U > 0 參考方向與實(shí)際方向一

6、致 U < 0 參考方向與實(shí)際方向相反,,返回,,2.電功率,1） 定義: 單位時(shí)間內(nèi)電能所作的功稱為電功率, 簡(jiǎn)稱功率. p = u i,四、電能和電功率,1.電能,,返回,,,當(dāng)某元件的電壓電流關(guān)聯(lián)參考方向時(shí) 有 p = u i當(dāng)某元件的電壓電流非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)

7、 有 p = － u i,,返回,,* 若求出的P > 0，說明元件在吸收功率，一定是負(fù)載，求出的P < 0，說明元件在發(fā)出功率，一定是電源。,,,返回,例、,圖中五個(gè)元件代表電源或負(fù)載。參考方向如圖所示。已知：I1=－4A、I2=6A、U1=140V、U2=－90V、U3=60V、U4=－80V、U5=30V。 （1）試標(biāo)出各電流和電壓的實(shí)際方向；（2）判斷哪些元件是電源，哪些是負(fù)載；（3）計(jì)算各元件功率。,

8、,,,,,,,,,,,,,,,,,,U,I,,,,電流、電壓同相 —— 負(fù)載電流、電壓反相 —— 電源,元件1、2 —— 電源元件3、4、5 ——負(fù)載,,,P1=－140V×4A＝－560WP2＝－90V×6A＝－540WP4＝80V×4A＝320WP5＝30V×

9、6A＝180WP3＝(560 + 540－320－180)W ＝600W,,,返回,第三節(jié) 理想電路元件,一、無源理想元件二、有源理想元件,返回,,1. 電阻元件,,,,,,,i,u,R,⑴　電壓與電流關(guān)系 u = i R 滿足歐姆定律 R=u / i,若R為常數(shù)稱為線性電阻若R隨u，i的變化而變化稱為非線性電阻只有線性電阻才滿足歐姆定律,⑵　功率,,返回,,一、 無源理想元

10、件,,* P總是大于0 即 P≥ 0 電阻是耗能元件。(一般電阻上電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向。),,返回,,,,Ψ=Li L=Ψ／iL單位是亨利(H)L為常數(shù)稱為線性電感L不是常數(shù)稱為非線性電感,,返回,,,* 若i = I ，uL=0 電感對(duì)直流相當(dāng)于短路,* 它是一種儲(chǔ)能元件 不消耗能量,,返回,,,WL=,1,2,,L i 2,,返回,,,返回,,,⑵ 電壓與電流關(guān)系,i =,,dq,dt,=,C,duC,dt,,若

11、 uC＝UC 則 i＝0* 電容元件對(duì)直流相當(dāng)于開路,,返回,,,WC=,∫,t,0,P dt,=,C uC,2,1,2,,電容是一種儲(chǔ)能元件,不消耗電能,電路中能量轉(zhuǎn)換過程 電阻 耗能元件 電

12、 電感 源 儲(chǔ)能元件 電容,,返回,,常用電阻,常用電感,,1. 電壓源⑴ 理想電壓源(恒壓源),,,,,,,US,I,,U,,返回,,二、 有源理想元件,,⑵ 實(shí)際電壓源,,,,,,,US,,U,,R0,U = US － I R0,I,,,,

13、,當(dāng)R0 << R時(shí)，R0≈0, U= US,,,返回,2.　電流源⑴　理想電流源(恒流源),,,,,,I,IS,U,,,,返回,⑵ 實(shí)際電流源,IS,I,,,,U,,,R0,I= IS－ U／R0,,,,返回,,,例1、電路如圖，求理想電壓源和理想電流源的功率。,,,US1V,,R1Ω,,,IS1A,解: 該電路為串聯(lián)電路各元件的電流均為IS.,PUS = US· IS=1WPR = IS2 &#

14、183;R = 1WPIS = －(PUS +PR) = －2W,此時(shí)電壓源吸收功率(負(fù)載),＋,－,,,,,返回,,在電路中起電源作用，但其大小和方向受電路中其它支路的電流或電壓控制，這種電源稱為受控源。,,,＋,－,＋,－,,,,,VCVS,CCVS,VCCS,CCCS,μu1,r i1,βi1,g u1,常見的受控電流源和電壓源，如下圖,,,,,3. 受控源,,,返回,電流控制的電流源,,,,,,,βIi,ri,Ii,I0,

15、,r0,,電壓控制的電壓源,,,ri,,,,,,r0,＋,－,,μui,u0,ui,,,,,返回,第四節(jié) 基爾霍夫定律,一、基爾霍夫電流定律（KCL)二、基爾霍夫電壓定律 （KVL),返回,,,,幾個(gè)概念支路: 電路中的每一分支叫做支路。一個(gè)支路通 過同一個(gè)電流。節(jié)點(diǎn): 由三條或三條以上的支路相連接的點(diǎn)叫 做節(jié)點(diǎn)?；芈?電路中的任一閉合路徑叫做回路。,,返回,,圖中有6個(gè)節(jié)點(diǎn),圖中有4

16、個(gè)節(jié)點(diǎn),圖中有6條支路,圖中有8條支路,圖中有3個(gè)回路,圖中有7個(gè)回路,一、基爾霍夫電流定律(KCL) 對(duì)于電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間流入節(jié)點(diǎn)的電流之和一定等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。(第一定律),,如圖： I1 ＋ I2＝ I3,對(duì)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，該節(jié)點(diǎn)上電流代數(shù)和等于零。 ∑I＝０ 如圖　I1 ＋ I2 －I3 ＝０,規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流取正,流出節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)。,,返回,,∑Ii＝

17、 ∑IO,推廣：適用于封閉面,,,IB,IC,IE,IB ＋I(xiàn)C＝ IE滿足三極管電流分配關(guān)系,,,,,,,,,返回,,例：標(biāo)出圖中未知電流大小。,,,,,,,,,,,,,,,,,2A－8A,3A,3Ω,4Ω,·,·,·,6A,1A,5A,二、基爾霍夫電壓定律(KVL) 在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行一周，各部分電壓降的代數(shù)和等于零，即∑U＝０。與繞向一致的電壓取正，反之取負(fù)。,,返回,

18、,,,,,,,＋,－,＋,－,,,,,,R1,R2,U1,U2,I1,I2,,US1,US2,,,a,,U1－US1＋US2－U2 = 0I1 R1－US1＋US2－I2 R2＝0,在電路中任意回路繞行方向上電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和 ∑US ＝ ∑IR,規(guī)定與繞向一致的電壓 和電流取正，反之取負(fù)。,US1 － US2 ＝ I1 R1 －I2 R2,,返回,,推廣: 適用于開口電路 U開=Σ

19、U,說明:上述兩定律適用于任何變化的電壓和電流。,例1. 已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16Ω R2=3Ω，R3=9Ω。求：K打開時(shí)，Uab=？ K閉合時(shí)，I3=？,,,1、K打開，I3=0 ∴UR3=0,－E1+Uab+E3－E2= 0 Uab=7－14+16=9V,2、K閉合，Uab=0－E1+E3－E2 + I3R3= 0I3=(E1－E3 + E2)

20、 ／R3 =9／9=1A,,返回,,第五節(jié) 電路中的電位及其計(jì)算,一、電位二、電源的習(xí)慣畫法,返回,,一、電位 電路中某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，參考點(diǎn)就是零電位點(diǎn)。,Ue=0I=9/9A=1AUa=5VUb=5V－2V=3VUc=5V－6V= － 1VUd=－4VUab=2V,,返回,,,,,,,,＋,－,,＋,－,e,5V,4V,a,b,c,d,3Ω,2Ω,4Ω,若參考點(diǎn)選在d點(diǎn)．則：