电工学第一章直流电路.ppt
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1、教材:,(第1版),实验教材:,课程简介,电工学是非电专业一门技术基础课。通过本课程的学习,获得电工技术、电子技术方面必要的基本知识、基本理论和基本实践技能,为学习后续专业课程及与从事有关的工程技术工作打下一定基础。 通过电工学实验, 学会识别各种电子元器件以及电路仿真分析方法;学习常用电工、电子仪器仪表的使用方法, 锻炼电工方面的动手能力及实验技能。,电子技术: 第 1 章 半导体器件 4 4 第 2 章 基本放大电路 10 2 第 3 章 运算放大器 4 2 第 5 章 数字电路 12 4 第 6 章 整流电路和直流稳压电源 4 2 ,电工技术: 理论学时(52) 实验学时(20) 第 1
2、 章 直流电路 7 2 第 2 章 单相交流电路 7 2 第 3 章 三相交流电路 4 2,教学内容及学时安排(72学时),成绩评定: 实验20分;平时考核(出勤.测验.作业)10分;期末考试70分。,教学要求: 不旷课,不迟到;课上认真听,课后做作业。,第一章 直流电路,1.1 电路和电路的主要物理量 1.2 电路的基本定律 1.3 电路中电位的分析 1.4 电路的几种状态和电气设备额定值 1.5 电压源、电流源及其等效变换 1.6 线性网络的分析方法 小结 本章要点 作业:教材29页习题 4、11、12、13、22、23、31、35,(1) 电流 I (2) 某点电位 UA (3) 电功率
3、 PUs、 PIs ,并会判断是电源还是负载,电路基本分析方法:,(1) 电源等效变换法 (2) 支路电流法 (3) 节点电压法 (4) 叠加原理 (5) 戴维南定理, 主要知识点,会计算:,电流定律(KCL)、电压定律(KVL),电路的基本定律:,1.1电路和电路主要物理量,理想电路元件:电阻(R)、电感(L)、电容(C) 和理想电源(Us 、Is)等。,1.1.1电路和电路模型,1.1.2 电路的主要物理量,1. 电流(I),大小:,方向: 正电荷运动的方向,单位:安培(A), 毫安(mA),微安(A),(1) 先设定一个参考方向,作为电流的假想方向;,(2) 根据参考方向和电路的基本定律
4、,列出物理量间 相互关系的代数方程式;,(3) 根据计算结果的正负,确定电流的实际方向。,即正方向,是任意设定的假想方向,电路中用箭头表示。,分析计算电路时,往往先设定电流的参考方向,求电流IR:,注意 :参考方向是任意设定的。,根据结果的正负,确定实际方向: 若结果为正,则实际方向与参考方向一致(见a图); 若结果为负,则实际方向与参考方向相反(见b图) 。,只有在参考方向设定后,电流值才有正负之分。,实际方向,(a),(b),I,I,2. 电压(U),大小:,方向: 从高电位指向低电位。 (电位降方向),分析计算时,也要设参考方向 。,然后根据结果的正负判断实际方向,单位: 伏(V),千伏
5、 (kV), 毫伏 (mV),微伏(V),3. 电动势(E),大小:,方向: 电源内部由低电位指向高电位。 (电位升方向),分析计算时,也要假设参考方向。,根据结果的正负确定实际方向,忽略电源内阻时,,单位:伏(V),千伏 (kV),4. 电功率(P),对电阻:,或 恒压源:,对恒流源:,对电动势:,电阻在电路中一定消耗功率,起负载作用; 恒压源或恒流源在电路中可能吸收功率(负载), 也可能发出功率(电源)。,单位: w, kw等,如何判断电路中的元件是发出功率(即电源)还是吸收功率(即负载)?,根据电压、电流的实际方向判断:,若电流从高电位端流出,低电位端流入,则为电源;否则为负载。,在一个
6、完整的电路内,电功率平衡,即总的发生功率等于总的吸收功率。P发生=P吸收,5. 电能(W),电能等于功率乘以时间, 即 :,单位:,或者电压与电流的实际方向相反时为电源;否则为负载。,图中已知U1= -1V,U2=-3V,U3=-1V,U4=1V,U5=2V,I1=4A,I5=-2A, I3=-2A 试判断各元件是电源还是负载。,元件1,3,4 ,5为负载;元件2为电源,根据电压、电流的实际方向判断:,例1,U与I的正方向一致时,U = IR,U与I的正方向相反时,U = IR,1.2 电路的基本定律,1.2.1 欧姆定律,1. 一段无源电路欧姆定律,U = Uab= Uac+ Ucb =E
7、IR,2. 有源支路欧姆定律,U = Uab= Uac+ Ucb =E+ IR,(a),(b),U=E1 - IR1,3. 简单闭合电路欧姆定律,U=E2+IR2,左侧:,右侧:,即:,E1 - IR1 =E2+IR2,分子E 中,与电流I的正方向一致的电动势取“+”号,反之取“-”号。,支路:共3条,回路:共3个,节点:a、 b (共2个),1.2 .2基尔霍夫定律(克希荷夫定律),包括电流定律(KCL)和电压定律(KVL)两个定律。,名词概念:,1. 基尔霍夫电流定律(KCL)-应用于节点,在任一瞬间,流入某节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和。,基尔霍夫电流定律的依据:电流的连续性,
8、例,或:,若流入为正 则流出为负,或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数和为 0。,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I3,I=0,I=?,广义节点,对电路中的任一回路,沿任意绕行方向转一周,其电压的代数和为 0。或者,电位降等于电位升。,例如: 回路#1,即:,对回路#2:,对回路#3:,若电位降为正 则电位升为负,2. 基尔霍夫电压定律(KVL) -应用于回路,电压定律还可以扩展到开口(不闭合)电路。,(a),-U+EIR = 0,(b),-U+E+IR=0,即U=EIR,即U=E+IR,例1:已知I2=2A,I3=2A,R1=10,R2=6, (书上例1-3) Uab
9、=24V,E2=48V,求I1,E1,R3。,解:对节点A:,对回路I:,所以:R3=18,I1=I2+I3=2+2=4 A,-E1+I1R1+I2R2+E2=0,所以:E1=100V,对回路:,-Uab-I3R3+I2R2+E2=0,Uab,(1) 先设定一个正方向,作为参考的方向;,(2) 根据参考方向和电路的基本定律,列出物理量间 相互关系的代数表达式;,(3) 根据计算结果的正负,确定电流的实际方向。,小结:分析电路时必须先设定参考方向,求电流IR步骤:,电路中某点电位:,Ua =Uab=,a 点电位:,Ub = Uba =,b 点电位:,1.3 电路中电位的分析,就是该点相对于参考点
10、之间的电压。,例:,+5V,Ub = 0V,Ua =0V,(注意:电位记为:“UX” ,为单下标)。,-5V,注意: 电位值是相对的。两点之间的电位差即为 两点之间的电压值是绝对的。,已知I1=4A, I2=2A,I3=2A,R1=10,R2=6, Uab=24V,E2=48V, E1=100V,R3=18 。,b点为参考点,求电位Ua,Uc和电压Uac,2) c点为参考点,求电位Ua,Ub和电压Uab,例1:,结论: 参考点不同,各点电位不同, 但任意两点间的电位差(即电压)保持不变。,2)以c点为参考点,Uc=0,Uab=24V,1)以b点为参考点,Ub=0,I1=4A I2=2A I3=
11、2A R1=10R2=6 R3 =18 E1=100V E2=48V,特征:,开关S 断开,1.断路状态,1.4 电路的几种状态和电气设备额定值,开关S闭合,接通电源与负载,U2 = IRL,特征:,2.负载状态,U2,+,-,负载 取用 功率,电源 产生 功率,内阻、 线路 损耗 功率,负载大小的概念: 负载增加指负载取用的 电流和功率都增加。 (电压一定时,负载增加意味着负载电阻RL减小。),电气设备的额定值( UN , IN ,PN ),额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载): U UN , I IN ,P PN (不经济),过载(超载): U
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- 电工学 第一章 直流 电路
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