电工学1

nullnullnull一、课程介绍 电类专业的基础课程 1、是学习后续课程的基础； 2、是设计硬件电路的基础 。二、教学内容： 　 本课程的教学内容分为三大部分： 第一部分是《电路分析基础》，主要让学生掌握电路分析的一些基本理论； 第二部分是《模拟电子技术基础》，主要介绍电子技术应用中的基本器件（半导体二极管、三极管等）以及由这些器件构成的基本电路（二极管的整流电路，钳位电路、门电路和三极管的基本放大电路）； 第三部分是《数字逻辑电路基础》，主要包括逻辑代数、门电路的介绍，以及数字电路的分析和设计的方法，并对一些典型的电路进行分析。（不包括）null三、教 材： 1. 《 电工电子学》第二版，主编：周文萱 ，华中科技大学出版社 ， 2003年 1月出版 上课具体内容为：（36学时） 第一章 电路的基本概念基本定律和基本分析方法 第二章 电路的暂态分析 第三章 单相正弦交流电路 第四章 三相电路 第六章 整流、滤波及稳压电路 第七章 半导体三极管及交流放大电路null 考试的形式：闭卷考试 题型构成： 选择题、填空题、 分析题、计算题 成绩构成： 考试成绩占70%， 平时成绩（含作业、课堂练习、 考勤）占20%， 实验占10%。四、考核方式 null第一章 电路的基本概念、基本定律 和基本分析方法null 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 实际电路 组成：电源、信号源 中间环节 负载 作用：能量传输和能量转换；信号处理 激励：电源和信号源 响应： 电路中产生的电流和电压null实际电路抽象成电路模型null1.1 电路的组成 电路模型：用理想元件的组合取代实际电路元器件和设备所得理想电路。 理想元件：具有严格数学定义用来模拟某一电磁现象的元件。 常用理想元件：电阻、电感、电容、电压源、电流源、受控源。 第一章 电路的基本概念、基本定律 和基本分析方法null1、电流和电压及其正方向（或参考方向）第一章 电路的基本概念、基本定律 和基本分析方法1) 电流 定义单位时间内通过导体截面的电量 电流真实方向的习惯规定 电流的正方向（或参考方向） 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示方法iab 单位：安（A）、mA、  Anull 电流的正方向（或参考方向） 实际方向的确定i > 0i < 0实际方向与参考方向相同实际方向与参考方向相反2) 电压 定义 电压真实方向的习惯规定电场力移动单位正电荷由a点到b点所作的功iab称为a、b两点的电压null 某点到指定参考点的电压 电位 电压的正方向（或参考方向） 表示方法uab 单位：伏（V）、mV、  V、kV电位：描述电路中电位能分布的物理量。 参考点：电压参考极性与其正负号一起表明电压的真实极性。 例如 uab= -5V，表示实际上b点电位高，a点电位低 。null 电子电路中电路图的一种简略画法null练习与思考1-2-11-2-21-2-31、电流和电压及其正方向（或参考方向）nullp= ui若 p>0，元件吸收功率，起负载作用若 p<0，元件发出功率，起电源作用2、电流和电压的关联参考方向（一致正方向），功率p=ui功率单位：瓦特（W）、KW 能量单位：焦耳（J）、电能kW·h=1度null 例1. 已知 i= -4A，u = 6V，求其功率。 解：实际发出功率24W。null例2. 已知 i= 2A，u = -5V，求其产生的功率和0－2秒产生的电能。解：产生的电功率为0－2秒产生的电能为null3.基尔霍电流夫定律3.基尔霍电流夫定律一. 几个术语 支路：一个二端元件称为一条支路。 节点：支路的联接点。 回路：由支路构成的闭合路径。 例：右图电路中，有 6条支路， 4个节点 7个回路网孔？null3、基尔霍夫定律1) 基尔霍夫电流定律(KCL) 定律内容对电路中的任一节点，在任一时间，流进节点的各支路电流之和等于流出节点的各支路电流之和。i1+ i2+ i4=0i2= i3 + i5i1+ i3=i6i2 i3  i5=0i1+ i3  i6=0对电路中的任一节点，在任一时间，流进节点的各支路电流的代数和等于零。i1 i2 i4=0null3、基尔霍夫定律1) 基尔霍夫电流定律(KCL) 独立的KCL方程数i2i3i5=0i1+ i3i6=0i1i2i4=0i4+ i5 + i6=0独立的KCL方程数=n(总节点数) 1 对包围部分电路的闭合面(广义节点)也适用i1+i2 i5i6=0null3、基尔霍夫定律1) 基尔霍夫电流定律(KCL) 对包围部分电路的闭合面(广义节点)也适用i=0i=0i1i2+i3=0 KCL与电路元件性质无关null3、基尔霍夫定律2) 基尔霍夫电压定律(KVL) 定律内容对电路中的任一回路，在任一时间，沿回路的各支路电压的代数和等于零。u1– u3–u2= 0u2+ u5–u4= 0u3+ u6–u5= 0 独立的KVL方程数null3、基尔霍夫定律2) 基尔霍夫电压定律(KVL)u1– u3–u2= 0u2+ u5–u4= 0u3+ u6–u5= 0 独立的KVL方程数u2+ u3+u6–u4= 0独立的KVL方程数=b(总支路数)n(总节点数)+1对所有(内)网孔建立的KVL方程是独立的null4、电路元件1) 线性电阻u=Riu= –Ri或 i=Gu(G=1/R)或 i= – Gu 电压-电流关系(伏安关系) 吸收的功率p=ui=Ri2= Gu2p= – ui= Ri2=Gu2null1) 线性电阻 线性电阻的串联通过同一电流结构电特性 等效电路与等效电阻 串联的概念 分压关系null1) 线性电阻 线性电阻的并联 并联的概念承受同一电压结构电特性 n=2 时的等效电阻及分流关系null2) 电压源 特性4、电路元件 实际电源的一种模型u=uSRSinull 电压源的串联、并联 电压源的串联 电压值相等的电压源可作极性一致的并联，电压值不相等的电压源不允许并联。 null3) 电流源 特性 实际电源的另一种模型null 电流源的并联、串联 电流源的并联 电流值相等的电流源可作方向相同的串联，电流值不相等的电流源不允许串联。 null 电流源与单口电阻网络 N1的串联 N1的等效网络不是理想电流源。null 实际电源两种模型的等效变换u=uSRSinull 电压源与电阻或电流源并联的等效电路对于外部电路，可将与电压源并联的支路开路null对于外部电路，可将与电流源串联的支路短路 电流源与电阻或电压源串联的等效电路null练习与思考1-7-1 (c)、(d)、(e)nullnull受控源 实际电路中的受控现象：三极管他励直流发电机受控源null特性方程电压控制电压源（VCVS）：－转移电压比特性方程电流控制电压源（CCVS）：r－转移电阻null特性方程电压控制电流源（VCCS）：g－转移电导特性方程电流控制电流源（CCCS）： －转移电流比null4、电路元件4) 线性电感元件若 i =常数 动态特性 电流的连续性 电压-电流关系(伏安关系)则 u =0 相当于短路 如果在任一时间u(t)，则i(t)在任一时间的变化都是 连续的。即在任一时间，电感电流都不可能即时地从一个 值跃变到另一个值。 储存的(磁场)能量null4、电路元件5) 线性电容元件若 u =常数 动态特性 电压的连续性 电压-电流关系(伏安关系)则 i =0 相当于开路 如果在任一时间i(t)，则u(t)在任一时间的变化都是 连续的。即在任一时间，电容电压都不可能即时地从一个 值跃变到另一个值。 储存的(电场)能量null5、电路的一般分析方法1) 支路电流法 支路电流法的实质以支路电流为求解对象，直接根据KCL和KVL建立电路方程。KVL方程中支路电压要用支路电流表示。 支路电流方程的一般形式Rkik= uSkik= 0支路电流ik参考方向与回路参考方向一致的，Rkik取Rkik正；相反的取负。 uSk回路上电压源电压的代数和，沿回路参考方向电压升的，uSk取正；电压降的，取负。(n1)个方程(bn+1)个方程null练习与思考1-9-3I1I2I3=0R1I1+R2I2=US2+US3US1R2I2+R3I3= US3US42) 节点电压法 节点电压法的实质以节点电压（各节点到参考节点的电压）为求解对节点电压表示。象，根据KCL建立电路方程。KCL方程中支路电流要用null2) 节点电压法 节点电压法的实质ik= 0对参考节点外的（n1）个节点 n=3的电路的节点电压方程的一般形式g11un1+g12un2 =iSn1g21un1+g22un2 =iSn2g11、g22 ：节点1、节点2的自电导，分别等于联接在un1、un2 ：节点1、节点2到参考节点（节点3）的电压节点1、节点2的各支路电阻的电导之和。null2) 节点电压法 3个节点的节点电压方程的一般形式g11un1+g12un2 =iSn1g21un1+g22un2 =iSn2g12、g21 ：节点1和节点2的互电导，等于联接在1、2之间公共支路电阻电导之和的负值。且g12=g21iSn1 、iSn2 ：流进节点1、节点2的电流源电流的代数和，流进节点的取正，流出的取负。null(G1+G3)Un1–G3Un2=IS1G3Un1+(G3+G2 )Un2= IS2例 写出图示电路的节点电压方程(0.1+0.05+0.2)UA0.1500.2(50)=0UA= 14.3Vnull例 图示电路，写出以节点(3)为参考点的节点电压方程。(0.25+0.2+0.2+0.1)U1(0.2+0.1)U2=2.5(0.2+0.1)U1 +(0.2+0.1+0.5+0.2)U2=5null6、电路定理1) 叠加定理 定理内容 对不参与电路作用电源的处理 功率不满足叠加性线性电路中，有几个独立电源同时作用在任一支路产生的电流或电压，等于这些电源分别作用时在该支路产生的电流或电压的代数和。 电压源：电压置零 电流源：电流置零 注意各电源作用的分电路与共同作用的待求电流或 电压参考方向是否一致null习题1-18Uab=200.6=12VUab=102.4=24VUab=Uab+ Uab=12+24 =36Vnull2) 戴维宁定理6、电路定理us= uoc 定理内容 应用本定理求解电路的两个关键null练习与思考1-11-2UOC= 2+5I1= 2+10=8VR3=5I=0.8AnullI=2AUOC= 30+150100=20VRab=01-11-2练习与思考null习题1-19UOC=104+20=60VRab=4Uab=600.6=36VnullUOC=60VRab=4=Rabnull2) 戴维宁定理 求线性含源二端电路等效电阻的一种方法nullτ +-F1(t)Γjt/sOBA–+++a––l2+–6nullnullnullU=10(16/10) =16V