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上传者: rwjch 2009-03-19 评分 5 0 430 59 1953 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《电工学ppt》,可适用于初中教育领域,主题内容包含电工学上册电工技术电工学上册电工技术陈世展shizhantjueducn办公室:楼B一、电工技术课程简介、课程性质技术基础课。、主要内容和任务研究电符等。

电工学上册电工技术电工学上册电工技术陈世展shizhantjueducn办公室:楼B一、电工技术课程简介、课程性质技术基础课。、主要内容和任务研究电路分析的基本概念、基本理论、基本方法。为学习后续课程从事相关专业的研究提供必要的基础理论和实验技能。二、教学安排、时间计划第十一周考试、教材及讲授内容教材《电工学》上册秦曾煌主编高教出版社主要内容第第章一阶线性电路暂态分析、考试方式及成绩评定闭卷,满分分考试成绩()综合成绩()、授课方式三、基本要求、认真听课积极参与课堂讨论、按时交作业、注意学习方法预习听课作业实验、重视实验欢迎学习《电工技术》AgendaAgenda第章电路的基本概念与基本定律重点:基本概念、定律学时分配:学时第章电路的分析方法重点难点:等效变化(无源二端网络、有源二端网络)电路分析(电压源、电流源、叠加原理、支路电流法、结点压法)学时分配:学时第章正弦交流电路重点难点:正弦电压与电流表示交流电路中的电阻、电感、电容元件串、并联相位角、阻抗角的分析、计算学时分配:学时第章电路的暂态分析重点:换路定则RC电路响应三要素公式的应用学时分配:学时复习学时第章电路的基本概念与基本定律主要内容:、电路的基本概念电路模型和电源的工作状态电路的主要物理量电压和电流的参考方向电位的概念与计算、电路的基本定律欧姆定律基尔霍夫定律电路的作用与组成部分定义电路是各种电器设备按一定方式连接起来的整体它提供了电流流通的路径。例:下页图示手电筒计算机中的板卡作用)实现电能的传输与转换)传递和处理信号实现电能的传输与转换传递和处理信号组成组成电路组成三部分:电源(信号源)中间环节负载接受电能或电信号如电动机、电灯等传输、分配电能是电路的控制及连接部分如导线开关供给电路电能(电信号)如发电机、电池等电路模型、引入电路模型的原因便于对实际电路进行分析和用数学描述将实际元件理想化(或称模型化)。、电路元件的理想化(模型化)在一定条件下突出元件主要的电磁性质忽略其次要因素把它近似地看作理想电路元件。电阻:电容:电感:、电路模型:由理想化元件构成的电路。、最简单的电路模型:电压与电流的参考方向电路的物理量电流带电粒子的定向移动形成了电流。电流的强弱用电流强度来度量数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq则通过该截面的电流强度为:()上式表明在一般情况下电流强度是随时间变化的。如果电流强度不随时间变化即dqdt=常数则这种电流就称为恒定电流简称直流。于是式()可写为在图中两个极板A、B上分别带有正、负电荷,因而A、B两极板间形成电场其方向由A指向B。电荷在电路中运动必然受到电场力的作用也就是说电场力对电荷做了功。为了衡量其做功的能力引入“电压”这一物理量并定义:电场力把单位正电荷从A点移动到B点所做的功称为A点到B点间的电压用uAB表示即()图电压和电动势()直流电路中式()应写为电动势在图所示的电路中在电场力的作用下正电荷不断地从A移动到BA、B两极板间的电场逐渐减弱最后消失导线中的电流也逐渐减小为零。为了维持持续不断的电流就必须保持A、B间有一定的电位差即保持一定的电场。这必然要借助于外力来克服电场力把正电荷不断地从B极板移到A极板去。这种外力是非电场力我们称之为电源力电源就是能产生这种力的装置。例如在发电机中当导体在磁场中运动时磁场能转换为电源力在电池中化学能转换为电源力。()电动势是用来衡量电源力大小的物理量。电动势在数值上等于电源力把单位正电荷从电源的负极板移到正极板所做的功用E表示。电动势的方向是电源力克服电场力移动正电荷的方向从低电位到高电位。对于一个电源设备其电动势E与其端电压U方向相反,当电源内部没有其他能量转换(如不计内阻)时根据能量守恒定律应有U=E物理量的正方向实际正方向:物理中对电量规定的方向。假设正方向(参考正方向):在分析计算时对电量人为规定的方向。电路分析中的假设正方向(参考方向)问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向电路如何求解?解决方法在解题前先设定一个正方向作为参考方向根据电路的定律、定理列出物理量间相互关系的代数表达式根据计算结果确定实际方向:若计算结果为正则实际方向与假设方向一致若计算结果为负则实际方向与假设方向相反。注意事项:符号仅表示方向不表示加与减方向的假定是任意的不影响结果一旦方向假定以后不得中途变更在图示电路中已知U=-VU=-VU=-VU=VU=V用箭头虚线标出各电压的实际方向。4欧姆定律欧姆定律:流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。注:当电压和电流的参考方向一致时U=RI 当电压和电流的参考方向相反时U=-RI应用欧姆定律对下图的电路列出式子并求电阻。UIRVA(a)UIRVA(b)UIRAV(d)UIR(c)VA“实际方向”是物理中规定的而“假设正方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。()方程式R=UI仅适用于假设U、I正方向一致的情况。()在以后的解题过程中注意一定要先假定“正方向”(即在图中表明物理量的参考方向)然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的()为了避免列方程时出错习惯上假设I与U的参考方向一致(关联参考方向)提示5电源的工作状态电路在使用时可能出现的状态有三种:通路(负载状态)断路(空载状态)短路(短路状态)、电源开路:开关断开电路开路(空载)I,这时电源的端电压称为开路电压或空载电压U显然电路开路时、电源有载工作:当开关K闭合时根据欧姆定律电路中的电流为负载电阻两端的电压为负载电阻越小电流越大。电流越大电源两端电压越小。、电源短路:C,d两点之间直接被一条导线连接时电路处于短路状态此时R=,U=,这时电源输出的短路电流IS电流很大。短路电流IS远大于正常输出电流电源能量全部消耗在它的内阻上造成电源损坏这是不允许的。常在电路中接入熔断器或自动断路器起到保护作用。U=EIR、功率与功率平衡()功率:设电路任意两点间的电压为U,流入此部分电路的电流为I则这部分电路消耗的功率为:P=UI(单位:瓦千瓦)()功率平衡:由U=E-RI得UI=EI-RI即:P=PE-PP:电源输出功率PE:电源产生的功率P:电源内阻上损耗的功率P=UI或P=UR=IR作为负载其电流与电压方向相同符合关联定义方向。即功率值的正负与电流、电压的参考方向的选择有关。规定正方向的情况下电功率的写法电压电流正方向相反P=–UI电压电流正方向一致吸收功率或消耗功率(起负载作用)若P输出功率(起电源作用)若P电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正(吸收功率)也可能为负(输出功率)功率有正负电源与负载的判别:电源:I从“”端流出发出功率。P<U与I的实际方向相反负载:I从“”端流入取用功率。P>U与I的实际方向相同另:U和I两者的参考方向选得一致时:P=UI相反时:P=UIP<电源P〉负载额定值与实际值额定值:实际值:制造厂商为了使产品能在给定的条件下正常运行而规定的正常允许值。标记在电气设备或元器件铭牌上UN表示额定电压、IN表示额定电流、PN表示额定功率。元器件工作时的实际电压、电流等。使用电气设备或元器件时不得超过其额定值以免影响其正常使用甚至使其遭到损坏。电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值例:已知:有一额定值为W的线绕电阻问其额定电流?在使用时电压不得超过多大?解:URI==V一般电路在负载状态根据实际电流I与额定电流IN之间的关系分为以下三种运行情况:I=IN满载运行I>IN过载运行I<IN欠载运行有一台发电机铭牌上标注数据kW、V、A它们的含义是什么?请说出电机空载、满载、欠载和过载运行时负载电流与额定电流的关系。空载:I=,发电机不接负载。满载:I=IN负载电流等于额定值。欠载:I<IN负载电流小于额定值。过载:I>IN负载电流大于额定值。PN=kW  UN=VIN=A无源元件电阻元件电阻(R):具有消耗电能特性的元件。iu当电压与电流之间不是线性函数关系时称为非线性电阻。几种常见的电阻元件电感元件单位:H,mH,H电感:能够存储磁场能量的元件。电感元件的基本关系式电感是一种储能元件储存的磁场能量为式中μ即为线圈附近介质的磁导率(Hm)S为线圈的横截面积(m)l是线圈的长度(m)。几种常见的电感元件电容元件电容:具有存储电场能量特性的元件。电容是一种储能元件储存的电场能量为:式中ε即为其间介质的介电常数(Fm)S为极板的面积(m)d是极板的距离(m)。几种常见的电容器无源元件小结无源元件小结理想元件的特性(u与i的关系)LCRU为直流电压时,以上电路等效为注意L、C在不同电路中的作用基尔霍夫定律名词解释:支路:无分支的电路一条支路流过同一电流。结点:三条或三条以上支路的联结点回路:一条或多条支路组成的闭合电路。网孔:独立回路这个电路看似简单但却不能用欧姆定律解各支路电流。现在我们观察这个电路的特点。()电路中有两个结点a和b。()在结点之间连接多条电路如abcabadb它们无分支流过同一电流称为支路。()存在由几条支路组成的闭合回路如abca,adba,adbca(红线为回路绕行方向)。其中回路和回路没有被支路分割这样的回路称独立回路又称为网孔。无论一个电路有多复杂它都是由一些结点、支路和闭合回路组成。基尔霍夫定律规定了电路中任一结点电流和任一闭合回路各段电压所必须服从的约束关系是电路分析的基本理论依据。基尔霍夫电流定律(KCL)用于确定电路中结点电流之间的关系基尔霍夫电压定律(KVL)用于确定同一回路中各段电压间的关系基尔霍夫电流定理应用于节点对任何节点在任一瞬间流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说在任一瞬间一个节点上电流的代数和为I流入=I流出或I=即:注意:对已知电流一般按实际方向标示对未知电流可任意设定方向由计算结果确定 未知电流的方向即正值时实际方向与假定方向一致负值时则相反。节点电流定律不仅适用于节还可推广应用到某个封闭面如下图所示:I=基尔霍夫电压定理应用于回路对电路中的任一回路沿任意循行方向转一周其电位升等于电位降。或电压的代数和为若回路中同时包含电动势与电阻则在任意回路中电动势的代数和恒等于各电阻上的电压降的代数和。(当电动势正方向与所选方向(回路方向)一致时电动势取“”号反之取“”号当电阻上的电流方向与所选回路方向一致时电阻上电压降取“”号反之取“”号)即:U升高=U降低或U=或E=IR例如:回路#对回路#:对回路#:第个方程不独立基尔霍夫电压定律的广义化基尔霍夫定律是电路的基本定律它分为电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。KCL适用于节点其表达式为I=基本含义是任一瞬时通过任一节点的电流代数和等于零。KVL适用于回路其表达式为U=表示任一瞬间沿任一闭和回路回路中各部分电压的代数和为零。基尔霍夫定律具有普遍性它不仅适用于直流电路也适用于由各种不同电路元件构成的交流电路。列写回路电压方程式的步骤、选定回路标出回路绕行方向、标出各支路电流电压源的参考方向、对回路应用KVL定律列方程(注意:在KVL方程式中当电压、电流及电动势的参考方向与回路绕行方向一致时其前面取“”号反之取“”号。)举例:对回路abca列KVL方程电路如图所示求I=?已知R=R=ΩUs=V,I=A结论分析:求I和I时应用欧姆定律该定律适用任一支路求I时用KCL定律KCL适用任结点电流关系例题:讨论各元件功率解:对节点b应用KCL:i=例求:开路电压uab=对节点c应用KCL:iii=i=i=i对回路acda应用KVL:ii=i=(A)对闭合路径abca应用KVL:Uab–(*)=Uab=(V)iiiabcdi电路中电位的概念及计算电压是两点的电位差,电压值确定某点的电位在计算中与零电位点的选择有关没有确切值只是一个相对值。电位在运用时要选定一参考点,参考点选定后,不能改动所选参考点的电位值设为实际应用中,一般选大地、机壳为参考零电位点注意:电位和电压的区别电位值是相对的参考点选得不同电路中其它各点的电位也将随之改变电路中两点间的电压值是绝对的不会因参考点的不同而改变。

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