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1、电工技术电工技术 应用举例应用举例 (1)工工 业业 控控 制制 电机控制电机控制 机床控制机床控制 生产过程自动化控制生产过程自动化控制 楼宇电梯控制楼宇电梯控制 . . . . . . . . . . .电工技术的应用电工技术的应用电工技术电工技术 应用举例应用举例 (2)信信 号号 检检 测测 压力、温度、水位、压力、温度、水位、流量等的测量与调节流量等的测量与调节 电子仪器电子仪器 医疗仪器医疗仪器 . . . . . .家家 用用 电电 器器 电灯、电话电灯、电话 广播、电视广播、电视 冰箱、洗衣机冰箱、洗衣机 家庭影院家庭影院 . . . . . .电工技术电工技术 应用举例应用举
2、例 (3) 课程性质课程性质: :专业基础课，必修。专业基础课，必修。课程对象课程对象:非电专业非电专业课程特点：课程特点：内容丰富，内容丰富，技术更新快，技术更新快，紧密联系实际，紧密联系实际，应用非常广泛。应用非常广泛。 本课是非电专业一切电类后续课程（安全监控本课是非电专业一切电类后续课程（安全监控等）的基础。等）的基础。学时少、内容多，不能轻视。否则，学时少、内容多，不能轻视。否则，对以后的学习将会造成很大影响。对以后的学习将会造成很大影响。教教 材材 及及 参参 考考 书书教材：教材：电电 工学简明教程工学简明教程 第二版第二版 秦曾煌主编秦曾煌主编 高等教育出版社高等教育出版社电工
3、学电工学 唐介主编唐介主编 高等教育出版社高等教育出版社参考书：参考书：电工学电工学简明教程学习辅导与习题解答简明教程学习辅导与习题解答 (第第2版版)秦曾煌主编秦曾煌主编 高等教育出版社高等教育出版社课程要求 考勤考勤 病假、事假要有证明病假、事假要有证明 缺勤一次扣缺勤一次扣2分直到分直到10分扣完，超过取消考试分扣完，超过取消考试资格资格 课堂纪律课堂纪律 不得从事与本课程无关的活动不得从事与本课程无关的活动 作业作业 每周一次每周一次,全交全交 每周第一次课交，过时不候每周第一次课交，过时不候1.1.试卷成绩试卷成绩70%70%2.2.平时成绩平时成绩( (包括考勤、作业、实验包括考勤
4、、作业、实验)30%)30%答疑时间：答疑时间：每周一下午每周一下午3 3：30305 5：0000答疑地点：答疑地点：实验楼实验楼304(304(电子信息基础教研室电子信息基础教研室) ) 联系电话：联系电话：1393394984613933949846主要教学内容主要教学内容电电工工技技术术电路分析电路分析电机与控制电机与控制直流电路直流电路交流电路交流电路暂态分析暂态分析电机电机工业控制工业控制电电子子技技术术模拟电子模拟电子数字电子数字电子课程结构（十一章）课程结构（十一章）第第1章章 电路及其分析方法电路及其分析方法第第2章章 正弦交流电路正弦交流电路第第3章章 磁路和变压器磁路和变
5、压器第第4章章 电动机电动机 第第5章章 继电接触器控制系统继电接触器控制系统第第7章章 工业企业供电与安全用电工业企业供电与安全用电(自学自学)第第8章章 电工测量电工测量(自学自学)第第9章章 二极管和晶体管二极管和晶体管第第10章章 基本放大电路基本放大电路第第11章章 运算放大器运算放大器第第12章章 直流稳压电源直流稳压电源第第13章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路电路与磁路电路与磁路 电机与电机与电机控制电机控制数字电子数字电子 模拟电子模拟电子第一部分电路及其分析方法10212第二部分正弦交流电路88第三部分磁路和变压器44第四部分电动机44第五部分继电接触器控制系统
6、426第六部分安全用电自学第七部分电工测量自学第八部分半导体二极管和三极管44第九部分基本放大电路8210第十部分运算放大器66第十一部分直流稳压电源22第十二部分门电路和组合逻辑电路628合计568641.2 电路模型电路模型1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6 电阻的串联与并联电阻的串联与并联1.7 支路电流法支路电流法1.8 叠加定理叠加定理1.11 电路中电位的计算电路中电位的计算1.9 电压源与电流源及其等效变换电压源与电流源及其等效变换1.10 戴维宁定理戴维宁定理1.12 电
7、路的暂态分析电路的暂态分析1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路电路-电流的通路电流的通路发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信
8、息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒激励激励-电源或信号源的电压或电流，它推动电路工作。电源或信号源的电压或电流，它推动电路工作。响应响应-由激励所产生的电压和电流。由激励所产生的电压和电流。 电路中电路中电源电源和和信号源信号源的的电压或电流电压或电流称为称为激励激励，它，它推动电路的工作。推动电路的工作。激励激励响应响应由由激励激励在电路中产生的在电路中产生的电压和电流电压和电流称为称为响应响应。 电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论论与与的关系。的关系。返回返回i1.2 电路模型电路模型 实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器
9、实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。等，它们的电磁性质是很复杂的。例如：一个白炽灯在有电流通过时，例如：一个白炽灯在有电流通过时，R R L 消耗电消耗电能能( (电阻性电阻性) ) 产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量( (电感性电感性) ) 忽略忽略 L L 为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成成理想电路元
10、件理想电路元件。电源负载连接导线电路实体电路实体电路模型电路模型1.2 电路模型电路模型用用理想理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型电路模型。SER +R0开关2008年2月4日Copyright( RXY) 电路模型电路模型: 由理想元件组成的电路由理想元件组成的电路.（一）理想无源元件（一）理想无源元件(线性元件线性元件)1.电阻电阻: 电路中电路中消耗电能的消耗电能的理想元件理想元件2.电容电容: 电路中电路中储存电场能储存电场能的理想元件的理想元件3.电感电感: 电路中电路中储存磁场能储存磁场能的理想元件的理想元件线性电路线性电路: 由线性元
11、件和电源元件组成的电路由线性元件和电源元件组成的电路.2008年2月4日Copyright( RXY) （二）理想电源元件（二）理想电源元件1.理想电压源理想电压源+ +- -U=定值U=定值+ +- -I ISUSUO OI IU U 恒压源恒压源2008年2月4日Copyright( RXY) 2.理想电流源理想电流源SIO OI IU U- -I=定值I=定值+ +U USI恒流源恒流源1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、功对电路进行分析计算时，不仅要算出电压、电流、功率值的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。率值的大小，还要确
12、定这些量在电路中的实际方向。 复杂电路和交流电路内各处电压、电流的实际方向无复杂电路和交流电路内各处电压、电流的实际方向无法确定。为此引入参考方向的规定。法确定。为此引入参考方向的规定。参考方向选定之后，电流之值才有正负之分参考方向选定之后，电流之值才有正负之分2008年2月4日Copyright( RXY) 物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV
13、、VkV 、V、mV、V注意：注意：它们是它们是标量标量，规定方向是为了便于电路的计算。，规定方向是为了便于电路的计算。电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：IE+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才
14、有正负值才有正负之分。之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。2008年2月4日Copyright( RXY) UI R IUab假设假设: 与与 的参考方向一致的参考方向一致IU关联正方向关联正方向两个基本概念两个基本概念UI R IUab非关联正方向非关联正方向假设假设: I 与与 U 的参考方向相反的参考方向相反欧姆定律：流过
15、电阻欧姆定律：流过电阻R的电流的电流I与电阻两端的电压与电阻两端的电压U成正比成正比线性电阻：线性电阻： 遵循欧姆定律，阻值大小与电压电流无关的电阻遵循欧姆定律，阻值大小与电压电流无关的电阻2008年2月4日Copyright( RXY) 解：解：对图对图(a)有有, U = RI例例1.3.1 ：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻阻R。对图对图(b)有有, U = RI326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参
16、考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。2008年2月4日Copyright( RXY) (4) 为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设按相同方向假设(关联正方向）。关联正方向）。(1) 方程式方程式U/I=R 仅适用于关联正方向的情况。仅适用于关联正方向的情况。(2) “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设正方向假设正方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意
17、假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程然后再列方程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的. 重要提示重要提示2008年2月4日Copyright( RXY) 1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路受控电源受控电源（后面介绍）（后面介绍）理想电压源理想电压源电源电源实际电源实际电源理想电源理想电源电压源电压源理想电流源理想电流源电流源电流源R0IsU0E+_U0R0E（R0 =0）Is（R0 ）E
18、I IU1. 电压与电流电压与电流R0RabcdR + R0I = EER0I电源的外特性曲线电源的外特性曲线当当 R0 RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。理想电流源的并联理想电流源的并联iS1iS2iSniS等效电路等效电路 nksksnsssiiiii121iS由左图：由左图： U = E IR0由右图：由右图： U = (IS I )R0 =ISR0 IR0IRLR0+EU+电压源电压源等效变换条件等效变换条件:E = ISR00SREI RLR0UR0UISI+电流源电流源1.8.3 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换IsaRObUab
19、I RLaE+-bIUabRORL0IIEUUabab 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，电压源和电流源的等效关系只对外电路而言， 对电源内部则是不等效的。对电源内部则是不等效的。aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObIabIUabIsaE+-bI0EREIoS（等效互换关系等效互换关系不存在）不存在） 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。理想电压源与理想电流源之间无等效关系。aE+-bIsaE+-baE+-bRO与理想电压源与理想电压源并联的元件并联的元件可去掉可去掉aE+-bIsabIsabRIs与理想电流源与理想电流源串联的元件串联的元件可去掉可去掉10V+-
20、2A2 I讨论题讨论题?IA32410A72210A5210III哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2 例例3: 求下列各电路的等效电源求下列各电路的等效电源解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 例例 1.9.1 用电源等效变换方法求图示电路中电流用电源等效变换方法求图示电路中电流 I3 。+_+_I390 V140 V20 5 6 20 7 A5 I36 18 A4 I36 25A 解解 A10644253 I4 例例 2 用电源等效变换的方法求图示电路
21、中电流用电源等效变换的方法求图示电路中电流 I。+_I25 V6 A3 5 1 +_25 V5 A5 3 6 AI 解解 11 A3 I5 A85511355 I返回返回A1A22228 I例例5： 解：解：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4AA2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A解：解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：由电源的性质及电源的等效变换可得：A10A110111 RUIA6A22102S1 IIIaIRISbI1R1(c)IR1IR1R
22、ISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)(2)由图由图(a)可得：可得：A4A6A2S1R IIIA2A51031R3 RUI理想电压源中的电流理想电压源中的电流A6A)4(A2R1R3U1 III理想电流源两端的电压理想电流源两端的电压V10V22V61S2S2IS IRRIIRUUIR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)IR3各个电阻所消耗的功率分别是：各个电阻所消耗的功率分别是：W36=61=22RIPRW16=41=22111）（RRIRPW8=22=22S22IRPRW20=25=22333RRIRP两者平衡：两者平
23、衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是：都是电源，发出的功率分别是：W60=610=111UUIUPW20=210=SSSIUPII111REI 333REI R1R3IsR2R5R4I3I1I应应用用举举例例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?(接上页接上页)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I454RRREEIdd+RdEd+R4E4R5I-(接上页接上页)ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3 443
24、2132131/RIERRRRRRRIIESdd上节回顾上节回顾主要内容：主要内容：2、叠加定理：、叠加定理： 除源原则：电压源短路，电流源断路除源原则：电压源短路，电流源断路1、支路电流法：方程个数（、支路电流法：方程个数（B个）个） 节点电流方程（节点电流方程（N1）个）个 回路电压方程（回路电压方程（BN+1）个）个3、两种电源的等效变换、两种电源的等效变换无源二端网络无源二端网络 N1.10 戴维宁定理戴维宁定理 对于对于 RL，有源二，有源二端网络端网络 N 相当一个电源相当一个电源 故它可以用电源模型来故它可以用电源模型来等效代替。等效代替。 用电压源模型用电压源模型( (电动势与
25、电阻串联的电路电动势与电阻串联的电路) )等效代替等效代替称为称为戴维宁定理戴维宁定理。 二端网络二端网络是指具有两个出线端部分的电路，若网是指具有两个出线端部分的电路，若网络内部不含电源，则称为络内部不含电源，则称为无源二端网络无源二端网络；若网络内部含；若网络内部含有电源，则称为有电源，则称为有源二端网络有源二端网络。E+RLR3R2R1IS 任意线性有源二端网络任意线性有源二端网络 N，可以用一个电动势为，可以用一个电动势为E E的的理想电压源与和内阻理想电压源与和内阻R R0 0串联的电源来等效代替。其中等效串联的电源来等效代替。其中等效电源的电动势电源的电动势E E等于有源二端网络的
26、开路电压，等效电源等于有源二端网络的开路电压，等效电源的内阻的内阻R0等于有源二端网络所有独立源都不作用时由端钮等于有源二端网络所有独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。看进去的等效电阻。1.10 戴维宁定理戴维宁定理 1.10 戴维宁定理戴维宁定理 UI线性线性有源有源二端二端网络网络Nab+RLbEUR0RL+_+_aIN除去独立源：除去独立源： 恒压源短路恒压源短路 恒流源开路恒流源开路R0N0ab E =UONab+其中其中 E 为有源二端为有源二端网络的开路电压网络的开路电压R0为有源二端网络所有电源都不作为有源二端网络所有电源都不作用，从用，从 a 、b 两点看进的等效电阻。两点
27、看进的等效电阻。戴维宁定理解题的步骤：戴维宁定理解题的步骤：（1）将复杂电路分解为）将复杂电路分解为待求支路待求支路和和有源二端网络有源二端网络 两部分；两部分；（2）画有源二端网络与）画有源二端网络与待求支路待求支路断开后的电路，断开后的电路， 并并求开路电压求开路电压U0 , 则则E = U0；（3）画有源二端网络与）画有源二端网络与待求支路待求支路断开且除源后的断开且除源后的 电路，并求电路，并求无源网络的等效电阻无源网络的等效电阻R0；（4）将等效电压源与待求支路合为简单电路，用）将等效电压源与待求支路合为简单电路，用 欧姆定律求电流欧姆定律求电流。例例1.10.1：有源二端网络有源二
28、端网络ER0+_R3abI3等效电源等效电源解：解：A2A520901402121RREEI解：解：(2) 求等效电源的内阻求等效电源的内阻R0 除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路） 求内阻求内阻R0时，关键要弄清从时，关键要弄清从a、b两端看进去时两端看进去时各电阻之间的串并联关系。各电阻之间的串并联关系。42552021210所以RRRRR，A10A64100303RREIA2 . 1A5512211 RREIA8 . 0A51012432 RREIR0abR3R4R1R2 8 . 5434321210RRRRRRRRR，所以所以A1
29、26. 0A108 . 52G0G RREI例：例：求：求：U=?4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU第一步：第一步：求开端电求开端电压压U0。V954010UUUUUEBDECDAC0_+4 4 50 AB+_8V10VCDEU01A5 此值是所求此值是所求结果吗？结果吗？第二步：第二步：求输入电阻求输入电阻 R0。R05754/450R04 4 50 5 AB1A+_8V_+10VCDEU04 4 50 5 +_ER057 9V33 等效电路等效电路4 4 50 5 33 AB1ARL+_8V+10VCDEU57R0V9UE0第三步：求解未知电压第三步：求解未知电
30、压V3 . 33333579U+_ER057 9V33 电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，记为记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。通常设参考点的电位为零。1. 电位的概念电位的概念 电位的计算步骤电位的计算步骤: : (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参
31、考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。2. 举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点， 即即Va=0VVb=Uba= 106= 60VVc=Uca = 420 = 80 VVd =Uda= 65 = 30 V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0VVa = Uab=106 = 60 VVc = Ucb = E1 = 140 VVd = Udb =E2 = 90 Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A dUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2
32、= 90 VUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 V 结论：结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而改变，点的不同而改变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。 借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5 +140V6 cd图示电
33、路，计算开关图示电路，计算开关S S断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA。解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2) 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2 = 0，电位电位 VA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 VA = 6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k I I2 26V(b)2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)baS S打开时，打开时，a a 点电位点电位？S闭合时闭合时a点电位点电位？12V6K4K20K12VSS6K4K20K12V12Vba例例2： 电
34、路如下图所示，电路如下图所示，(1) 零电位参考点在哪里？零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。画电路图表示出来。(2) 当电位器当电位器RP的滑动触点向的滑动触点向下滑动时，下滑动时，A、B两点的电位增高了还是降低了？两点的电位增高了还是降低了？A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1I解：（解：（1）电路如左图，）电路如左图，零电位参考点为零电位参考点为+12V电源的电源的“”端与端与12V电源的电源的“+”端的联接处。端的联接处。 当电位器当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电的滑动触点向下滑动时，回路中的电流流 I 减小，所以减小，所以A电位增高、电位增高、
35、B点电位降低。点电位降低。（2） VA = IR1 +12 VB = IR2 121.12 电路的暂态分析电路的暂态分析所谓稳态是指电路的结构和参数一定时，电路中电所谓稳态是指电路的结构和参数一定时，电路中电压、电流不变。压、电流不变。当电路中含有当电路中含有储能元件储能元件( (电感或电容电感或电容) )时，由于时，由于物质所具有的能量不能物质所具有的能量不能跃变跃变，所以在发生换路时，所以在发生换路时( (指指电路接通、断开或结构和参数发生变化电路接通、断开或结构和参数发生变化) )，电路从一电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态一般需要经过过个稳定状态变化到另一个稳定状态一般需要经过过渡
36、状态才能到达。由于过渡状态所经历的时间往往渡状态才能到达。由于过渡状态所经历的时间往往很短，故又称很短，故又称暂态过程暂态过程。上式表明电阻将全部电能消耗掉，转换成热能。上式表明电阻将全部电能消耗掉，转换成热能。1. 电阻元件电阻元件1.12.1 1.12.1 电阻元件、电感元件和电容元件电阻元件、电感元件和电容元件iu+_R根据欧姆定律得出根据欧姆定律得出u = Ri tttRitui020ddR =ui电阻元件的参数电阻元件的参数电阻对电流有阻碍作用电阻对电流有阻碍作用 R 是耗能元件是耗能元件电阻的能量电阻的能量 描述线圈通有电流时产生磁场、描述线圈通有电流时产生磁场、储存磁场能量的性质
37、。储存磁场能量的性质。1. 物理意义物理意义iNiL电感电感:( H、mH)线性电感线性电感: L为常数为常数; 非线性电感非线性电感: L不为常数不为常数二、电感元件二、电感元件电流通过电流通过N匝匝线圈产生线圈产生(磁链磁链)N 电流通过电流通过一匝一匝线圈产生线圈产生(磁通磁通)ui +-(H)lNSL2iu+-eL+-LS 线圈横截面积（线圈横截面积（m2） l 线圈长度（线圈长度（m）N 线圈匝数线圈匝数 介质的磁导率（介质的磁导率（H/m）线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。的导磁性能等有关。L ui eKVL： e
38、 = utiLudd 则电感电压与电流的关系则电感电压与电流的关系tiLtLitNteLddd)d(d)d(dd P 0, L 把电能转换为磁场能，吸收功率。把电能转换为磁场能，吸收功率。P 3 以后认为暂态过程已经结束。以后认为暂态过程已经结束。 愈小，曲线愈小，曲线增长或衰减就愈快。增长或衰减就愈快。零状态零状态:零输入零输入:UuC )(稳态值稳态值初始值初始值0)0()0(UuuCC tCUUUu e )(0据经典法推导结果据经典法推导结果 tCCCCuuuu e)()0()(uC (0 -) = UosRU+_C+_i0tuc)(tf：代表一阶电路中任一电压、电流函数：代表一阶电路中
39、任一电压、电流函数初始值初始值-（三要素）（三要素） )( f稳态值稳态值-)0( f时间常数时间常数 - tffftf e)()0()()( 在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方在直流电源激励的情况下，一阶线性电路微分方程解的通用表达式：程解的通用表达式：利用求三要素的方法求解暂态过程，称为利用求三要素的方法求解暂态过程，称为三要素法三要素法求：求： 已知：开关已知：开关 K 原在原在“1”位置，位置， 当当 t 0 时，时，K合向合向“2” tuCU1Cu+_3VK1R1R21k2kC3Fi+_U25V2例例1.12.2 teuuuuCCCC )()0()(1)确定初始值确定初始值)
40、0( Cu由由t=0-电路可求得电路可求得V2)0(2121RRRUuC由换路定则由换路定则V2)0()0(CCuu解：解： 用三要素法求解用三要素法求解(2) 确定稳态值确定稳态值)( cu由换路后电路求稳态值由换路后电路求稳态值)( cuVRRRUuC310)(2122+_3VK1R1R21k2kC3Fi+_U25V2U1s321102)/(CRR-310/2-)e3102(310tVe34310500t/tuuuue)()()(CCCC0s3102V2)0(CuV310)(CuR0 为由电容为由电容C看进去的等效电阻（戴维宁定理）看进去的等效电阻（戴维宁定理）例例1.12.8：解：解：
41、用三要素法求解用三要素法求解 teuuuuCCCC )()0()(cuCi电路如图，电路如图，t=0时合上开关时合上开关S，合，合S前电路已处于前电路已处于稳态。试求电容电压稳态。试求电容电压 和电流和电流 。(1)确定初始值确定初始值)0( Cu由由t=0-电路可求得电路可求得V54106109)0(33 Cu由换路定则由换路定则V54)0()0( CCuut=0-等效电路等效电路)0( Cu9mA+-6k RS9mA6k 2 F3k t=0CiCu+-C R)( cu由换路后电路求稳态值由换路后电路求稳态值)( cuV18103636109)(33 Cus3630104102103636
42、CR )( Cut 电路电路9mA+-6k R 3k t=0-等效电路等效电路)0( Cu9mA+-6k RV54)0( CuV18)( Cus3104 -310/4-)e(t185418ttuCi250250361026)e(ddCCAe018.0t250 18V54VtCu0Vet2503618/tuuuue)()()(CCCC0 tCCCCiiii e)()0()(0)( CimAet25018)(549)(36360Ci18mA用三要素法求用三要素法求CiS9mA6k 2 F3k t=0Ci2iCu+-C R3k 6k )0( Ci+-54 V9mAt=0+等效电路等效电路1.12.4
43、 RL电路的暂态分析电路的暂态分析Rt = 0 +U12 +uR +uLiL通解为通解为在在 t = 0+ 时，初始值时，初始值 i (0+) = 0，则，则。于是得于是得根据根据 KVL， t 0 时电路的时电路的微分方程为微分方程为 式中式中 也具有时间的量纲，是也具有时间的量纲，是 RL 电路的时间常数。电路的时间常数。电感无初始储能，电路响应仅由外加电源引起，称为电感无初始储能，电路响应仅由外加电源引起，称为 RL 电路的零状态响应。电路的零状态响应。StiLRiUdd tLRARUiii e RUA RL )e1(e ttRURURUi 1.12.4 RL电路的暂态分析电路的暂态分析
44、电路中外加激励为零，电路的响应是由电感电路中外加激励为零，电路的响应是由电感的初始储能引起的，故常称为的初始储能引起的，故常称为 RL 电路的电路的零输入响应零输入响应。Rt = 0 +U2 +uR +uLiLS1)e1(e ttRURURUi tIi e0利用三要素法书写：初始值为利用三要素法书写：初始值为I0零状态响应零状态响应零输入响应零输入响应 tffftf e)()0()()(1.12.4 RL电路的暂态分析电路的暂态分析Rt = 0 +U2 +uR +uLiLS1 tRUIRUi e0或利用三要素法书写：初始值为或利用三要素法书写：初始值为I0 tffftf e)()0()()(全
45、响应全响应全响应零状态响应全响应零状态响应+零输入响应零输入响应 )e1 ( tRUi tI e0tiiOi时间常数时间常数 = L/R当当 t = 时，时，uC = 63.2%U。0.632U/R 随时间变化曲线随时间变化曲线随时间变化曲线随时间变化曲线OiI0t0.368I0 时间常数时间常数 = L/R当当 t = 时，时，uC = 36.8%U0 。)e1( tRUi tIi e0UR A11128220)0(21 RRUis 05. 0126 . 02 RL t=0 +UiLR1R212 8 220 V0.6 H 例例 3 图中，如在稳定状态下图中，如在稳定状态下 R1 被短路，试问
46、短被短路，试问短路后经过多少时间电流才达到路后经过多少时间电流才达到 15 A？( (1) ) 确定确定 i (0+) 解解 先应用三要素法求先应用三要素法求电流电流 i( (3) ) 确定时间常数确定时间常数 ( (2) ) 确定确定 i ( ) A3 .1812220)(2 RUi A11)0( is 05. 0 t = 0 +UiLR1R212 8 220 V0.6 H 例例 3 图中，如在稳定状态下图中，如在稳定状态下 R1被短路，试问短被短路，试问短路后经过多少时间电流才达到路后经过多少时间电流才达到 15A？ 解解 A3 .18)( i根据三要素法公式根据三要素法公式A)e3 .
47、73 .18(e )3 .1811(3 .182005. 0tti 当电流到达当电流到达 15 A 时时t20e3 . 73 .1815 所经过的时间为所经过的时间为t = 0.039 s返回返回本章要求本章要求1. 掌握电路的基本概念和基本定律。掌握电路的基本概念和基本定律。 电路模型、电压和电流的电路模型、电压和电流的、电源的工作状态以及电路中电位的计算电源的工作状态以及电路中电位的计算等。等。 2. 掌握常用的电路分析方法。掌握常用的电路分析方法。 支路电流法、叠加原理、电压源模型与电流源模型的支路电流法、叠加原理、电压源模型与电流源模型的 等效变换和戴维宁定理等效变换和戴维宁定理。 3. 理解电路的暂态和稳态，及时间常数的物理意义，理解电路的暂态和稳态，及时间常数的物理意义， 掌握一阶电路的零输入、零状态掌握一阶电路的零输入、零状态响应响应和全响应的分和全响应的分 析方法析方法。基基础础重重点点