《电工学》第一章课件.ppt
《《电工学》第一章课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《电工学》第一章课件.ppt(64页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、电工学 秦曾煌主编,参考书目: 1、电路,邱关源主编; 2、电路分析基础,刘明丹主编,北京航空航天大学 出版社; 3、电路理论,邹玲,姚齐国主编 ,华中科技大学出 版社。,绪 论,电工和电子技术发展历程: 18-19世纪,(主要是欧洲国家的)科学家们通 过实验的方法,发现了很多电磁现象和规律,从而形 成了电路的基本理论和基本定律。 随着半导体技术和计算机技术的发展,现今形成 了自动控制、通讯、计算机辅助设计、电力电子技术 等多个领域和学科,遍及生活的各个方面。 学习方法: 重基本理论、基础知识,但不死记硬背! 学会思考,培养分析问题、解决问题的能力!,第一章 电路的基本概念与基本定律,1.1
2、电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算,1.1 电路的作用与组成部分,电路是电流的流通路径, 它是由一些电气 设备和元器件按一定方式连接而成的。复杂的电路呈网状, 又称网络。 电路和网络这两个术语是通用的。 2.电路的一种作用是实现电能的传输和转换。另一种作用是实现信号的处理。,电源:电路中提供电能或信号的器件; 负载:电路中吸收电能或输出信号的器件。,图1: 电路的组成,4电路的基本组成 电路的基本组成包括以下四个部分: 电源(供能元件、激励):为电路提供电
3、能的设备和器 件(如电池、发电机等)。 负载(耗能元件、响应):使用(消耗)电能的设备和器 件(如灯泡等用电器)。 控制器件:控制电路工作状态的器件或设备(如开关 等)。 联接导线:将电器设备和元器件按一定方式联接起来 (如各种铜、铝电缆线等)。,1.2 电路模型,由理想元件(突出主要特性、忽略次要因素)构成的电路叫做实际电路的电路模型,也叫做实际电路的电路原理图,简称为电路图。例如下图所示的手电筒电路。,图:手电筒的电路原理图,理想元件: 电路是由电特性相当复杂的元器件组成的,为了便于使用数学方法对电路进行分析,可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模
4、型)来代替,而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。 对具有两个引出端的元件, 称为二端元件; 对具有两个以上引出端的元件, 称为多端元件。,表1 常用理想元件及符号,1.3 电流和电压的参考方向,一、电流的基本概念 电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流,其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向),其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量,称为电流强度(简称电流),用符号I或 i(t)表示,讨论一般电流时可用符号i。,式中:t为很小的时间间隔,时间的国际单位制为秒(s),电量 q的国际单位制为库仑(C)。电流 (t)的国际单位制为安培(A)。 常用的电流单位还有毫安(
5、mA)、微安(A)、千安(kA)等,它们与安培的换算关系为: 1mA = 10-3A; 1A = 10-6 A; 1kA = 103 A,设在 t = t2t1时间内,通过导体横截面的电荷量为 q = q2q1,则在 t时间内的电流强度可用数学公式表示为:,在分析与计算电路时, 常可任意规定某一方向作为电流的参考方向或正方向。,图3 电流的参考方向,二、 直流电流 如果电流的大小及方向都不随时间变化,即在单位时间内通过导体横截面的电量相等,则称之为稳恒电流或恒定电流,简称为直流记为DC或dc,直流电流要用大写字母I表示。,直流电流I与时间t的关系在It坐标系中为一条与时间轴平行的直线。,三、交
6、流电流 如果电流的大小及方向均随时间变化,则称为变动电流。对电路分析来说,一种最为重要的变动电流是正弦交流电流,其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化,将之简称为交流,记为AC或ac,交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。,四、电压 1电压的基本概念 电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压),其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。 电压的国际单位制为伏特(V),常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等,它们与伏特的换算关系为 1mV = 103 V; 1V = 106 V; 1kV = 103
7、V,* 若电压的参考方向与实际方向一致,电压为正。若 电压的参考方向与实际方向相反,电压为负。 * 分析电路时,首先应该规定电流电压的参考方向。 * 元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称 为关联参考方向。,图: 电流和电压的关联参考方向,2直流电压与交流电压 如果电压的大小及方向都不随时间变化,则称之为稳恒电压或恒定电压,简称为直流电压,用大写字母U表示。 如果电压的大小及方向随时间变化,则称为变动电压。对电路分析来说,一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压),其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。,3.如果已知a、b两
8、点的电位各为 , , 则此两点间的电压,即两点间的电压等于这两点的电位的差,* 参考点不同,各点的电位不同,但两点间的电压与参考点的选择无关。,1.4 欧姆定律,一、电阻元件 电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件, 例如灯泡、电热炉等电器。 电阻定律:,制成电阻的材料电阻率,欧姆米( m) ; 绕制成电阻的导线长度,米(m); S 绕制成电阻的导线横截面积,平方米(m2) ; R 电阻值,欧姆()。 经常用的电阻单位还有千欧(k)、兆欧(M), 它们与 的换算关系为 1 k = 103 ; 1 M = 106 ,二、电阻与温度的关系 电阻元件的电阻值大小一般与温度有关,衡量电阻受温度影响大小
9、的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。 如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1,当温度升高到t2时电阻值为R2,则该电阻在t1 -t2温度范围内的(平均)温度系数为,如果 ,则 ,将R称为正温度系数电阻, 即电阻值随着温度的升高而增大; 如果 ,则 ,将R称为负温度系数电阻, 即电阻值随着温度的升高而减小。 显然 的绝对值越大,表明电阻受温度的影响也越大。,电阻元件是一个二端元件, 它的电流和电压的方向总是一致的, 它的电流和电压的大小成代数关系。 电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线性电阻元件(本课程只讨论线性电阻)。元件的电流与电压的关系曲线叫做元件的伏
10、安特性曲线。 线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线, 这个关系称为欧姆定律。,图 : 线性电阻的伏安特性曲线,三、欧姆定律,1、欧姆定律 电阻元件的伏安特性服从欧姆定律,即 或 其中: ,电阻 R 的倒数 G 叫做电导,其国际单位制为西门子(S)。 R是元件的电阻, 它是一个反映电路中电能消耗的电路参数, 是一个正实常数。,2、电导,令 , 则,式中:G称为电阻元件的电导, 单位是西门子, 符号为S。 如果线性电阻元件的电流和电压的参考方向不关联, 则欧姆定律的表达式为,或,3、功率,在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬时线性电阻元件接受的电功率为,线性电阻元件是耗能元件。,4、焦耳定律
11、,若电流不随时间变化,以上两式称为焦耳定律。,如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从t0到t时间内。电阻元件的热量Q, 也就是这段时间内接受的电能W为,例1:有220V, 100 W灯泡一个, 其灯丝电阻是多少?每天用5h, 一个月(按30天计算)消耗的电能是多少度? 解: 灯泡灯丝电阻为,一个月消耗的电能为:,衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。 电动势通常用符号E或e(t)表示,E表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势),e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势,也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特,记做V。,1.5 电源有载工作、开路与短路,电动势的大小
12、等于电源力把单位正电荷从电源的负极,经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功,则电动势大小为 。 电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,即与电源两端电压的方向相反。,一、电源有载工作,1、电压与电流 图中r表示电源的内部电阻,R表示电源外部联接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为外电路两端电压,显然,负载电阻R值越大,其两端电压U也越大;当 时(相当于开路),则 ;当 时(相当于短路),则 ,此时一般情况下的电流 ( )很大,电源容易烧毁。,图6:简单的闭合电路,例2:如图所示,当单刀双
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电工学 第一章 课件
链接地址:https://www.31doc.com/p-2154516.html