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1、电工学电工学电电工工技技术术电电子子技技术术直直流流电电路路分分析析交交流流电电路路分分析析变变压压器器三三相相异异步步电电动动机机交交流流电电动动机机的的控控制制应用广泛的二次能源应用广泛的二次能源电能电能分分立立元元件件放放大大电电路路集集成成运运算算放放大大电电路路直直流流稳稳压压电电源源组组合合逻逻辑辑电电路路时时序序逻逻辑辑电电路路电路电路电机及其控制电机及其控制模拟电子技术模拟电子技术数字电子技术数字电子技术模块模块1 1 电路电路的基本概念与基本定律的基本概念与基本定律请同学请同学思考如下问题思考如下问题：【问题【问题1】某高校】某高校215宿舍宿舍6月份耗电月份耗电30度。宿舍
2、有度。宿舍有1台计算机台计算机，功率功率200W，其它用电忽略不计，那么计算机平均每天运行，其它用电忽略不计，那么计算机平均每天运行多多长长时间？时间？【问题【问题2】该宿舍供电电压为】该宿舍供电电压为220V，试粗略估算计算机运行，试粗略估算计算机运行时时电流电流为多大？为多大？1.1电路的作用与组成电路的作用与组成 电路电路电路电路 是为了某种需要由电工设备或电路元件按是为了某种需要由电工设备或电路元件按是为了某种需要由电工设备或电路元件按是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的电流的通路一定方式组合而成的电流的通路一定方式组合而成的电流的通路一定方式组合而成的电流的通路发电
3、发电升压升压输电输电降压降压负载负载1.1.1电路的作用电路的作用计算机计算机计算机计算机可以可以可以可以工作，工作，工作，工作，电路的作用一为：提供能量，实电路的作用一为：提供能量，实电路的作用一为：提供能量，实电路的作用一为：提供能量，实现电能的传输、分配与转换。现电能的传输、分配与转换。现电能的传输、分配与转换。现电能的传输、分配与转换。电动玩具小车中，电池通过电路给控制器和马达电动玩具小车中，电池通过电路给控制器和马达电动玩具小车中，电池通过电路给控制器和马达电动玩具小车中，电池通过电路给控制器和马达提供电能，控制器通过电路中电流的变化调整小车的提供电能，控制器通过电路中电流的变化调整
4、小车的提供电能，控制器通过电路中电流的变化调整小车的提供电能，控制器通过电路中电流的变化调整小车的运动速度等运动速度等运动速度等运动速度等。计算机图像计算机图像计算机图像计算机图像变化变化变化变化，电路电路电路电路的作用二为：提供信号，的作用二为：提供信号，的作用二为：提供信号，的作用二为：提供信号，实实实实现现现现信号的传递与信号的传递与信号的传递与信号的传递与处理。处理。处理。处理。1.1.2电路的组成电路的组成火力发电厂的发电机可以理解为电源；用电设备可火力发电厂的发电机可以理解为电源；用电设备可火力发电厂的发电机可以理解为电源；用电设备可火力发电厂的发电机可以理解为电源；用电设备可以理
5、解为负载，连接电源与负载所需的变压器、导线、以理解为负载，连接电源与负载所需的变压器、导线、以理解为负载，连接电源与负载所需的变压器、导线、以理解为负载，连接电源与负载所需的变压器、导线、开关等，称为中间环节；开关等，称为中间环节；开关等，称为中间环节；开关等，称为中间环节；传感器的信号采集装置（信号源）是否属于电源传感器的信号采集装置（信号源）是否属于电源传感器的信号采集装置（信号源）是否属于电源传感器的信号采集装置（信号源）是否属于电源？中间环节中间环节中间环节中间环节是否一定是否一定是否一定是否一定包含导线包含导线包含导线包含导线？因此电路由电源、负载、中间环节组成。因此电路由电源、负载
6、、中间环节组成。因此电路由电源、负载、中间环节组成。因此电路由电源、负载、中间环节组成。将问题将问题2中的计算机等效为一个电阻元件，同中的计算机等效为一个电阻元件，同时假设由电源直接提供时假设由电源直接提供220V电压，其实际电路可用电压，其实际电路可用下图表示下图表示由由理想元件组成的电路，称为理想元件组成的电路，称为电路模型电路模型。本本书所分析的都是电路模型，简称电路。书所分析的都是电路模型，简称电路。1.2电压源和电流源电压源和电流源1.2.1电压源电压源实际电源可用如图所示的电路模型表示，称为电压源。实际电源可用如图所示的电路模型表示，称为电压源。由图可得由图可得表示电源输出电压表示
7、电源输出电压U与输出电流与输出电流I之间关系的曲线之间关系的曲线，称为，称为电源的电源的外特征外特征曲线曲线。理想电压源特点如下理想电压源特点如下：（1）输输出出电电压压U恒恒等等于于电电动动势势E，与与理理想想电电压压源源并并联联的的所所有元件端电压均为有元件端电压均为E。（2）理想电压源的输出电流受外电路影响。理想电压源的输出电流受外电路影响。=2任任意意电电压压源源都都可可以以理理解解为为理理想想电电压压源源与与电电阻阻元元件件的的串串联。发电机、电池和信号源等都可以等效为电压源。联。发电机、电池和信号源等都可以等效为电压源。若若RL=2，则，则用电路图表达用电路图表达负载负载RL的电的
8、电压压U和电流和电流I并未发生变并未发生变化化这种用电流表示的电源模型称为电流源这种用电流表示的电源模型称为电流源1.3电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电路计算首要电路计算首要电路计算首要电路计算首要问题问题问题问题是是是是?确定确定确定确定电压和电流的电压和电流的电压和电流的电压和电流的方向方向方向方向多多多多个电源的电路，大部分情况下无法个电源的电路，大部分情况下无法个电源的电路，大部分情况下无法个电源的电路，大部分情况下无法确定电压确定电压确定电压确定电压和电和电和电和电流的实际方向。所以在分析时需要假设一流的实际方向。所以在分析时需要假设一流的实际方向。所以在分析时需要假设一流
9、的实际方向。所以在分析时需要假设一个方向个方向个方向个方向。所所所所假设的方向称为假设的方向称为假设的方向称为假设的方向称为参考方向参考方向参考方向参考方向。如果如果如果如果计算结果计算结果计算结果计算结果为负值为负值为负值为负值，则实际方向，则实际方向，则实际方向，则实际方向与参考方与参考方与参考方与参考方向向向向相反；反之，则实际相反；反之，则实际相反；反之，则实际相反；反之，则实际方向与参考方向方向与参考方向方向与参考方向方向与参考方向相同。相同。相同。相同。电压电压和电流的参考方向还可用双下标和电流的参考方向还可用双下标表示表示 一般一般情况下，情况下，电压与电流相伴出电压与电流相伴出
10、现，均需要设定参现，均需要设定参考方向。为了计算考方向。为了计算方便，一般选取电方便，一般选取电压和电流的参考方压和电流的参考方向如向如图所图所示。示。1.4电源有载工作、开路与电源有载工作、开路与短路短路如图，如图，当开关当开关S1断开，断开，S2闭合，闭合，接通电源与负载，称为有载工作。接通电源与负载，称为有载工作。图图中负载为电阻元件，中负载为电阻元件，P也可表述为也可表述为负载消耗的功率负载消耗的功率，如果负，如果负载为电动机或者被充电的电源元件，载为电动机或者被充电的电源元件，P可表述为可表述为负载取用的功率负载取用的功率。1.4.11.4.1电源有载工作电源有载工作电源有载工作电源
11、有载工作=0内阻消耗的内阻消耗的功率功率电源输出的功率电源输出的功率电源产生电源产生的功率的功率那么那么负载是否有确定的大小？负载是否有确定的大小？一般一般情况下，各种电气设备的电压、电流和功率都会有一情况下，各种电气设备的电压、电流和功率都会有一个合适的值，称为个合适的值，称为额定值额定值。比如比如一盏电灯标有一盏电灯标有220V/100W，表示其额定电压是，表示其额定电压是220V，因此不能接到因此不能接到380V电源上；额定功率是电源上；额定功率是100W，确定了灯的亮度，确定了灯的亮度和消耗的功率。和消耗的功率。需需要要注注意意的的是是，电电压压、电电流流和和功功率率的的实实际际值值不
12、不一一定定等等于于它它们的额定值们的额定值。在在实实际际生生活活中中，负负载载几几乎乎都都并并联联运运行行，因因为为电电源源的的端端电电压压（输输出出电电压压）几几乎乎不不变变，如如220V。所以所以负载两端电压也几乎不变负载两端电压也几乎不变。当当并并联联负负载载增增加加时时，电电源源的的输出电流和功率都会输出电流和功率都会增加增加电源输出电流和功率电源输出电流和功率取决于负载的取决于负载的大小大小但是电源自身也但是电源自身也有能力的限制有能力的限制如图，如图，当开关当开关S1、S2断开，电断开，电源开路，称为空载状态。源开路，称为空载状态。由由上可知，上可知，电路中的电流为电路中的电流为0
13、，并不代表所有元件的电压均，并不代表所有元件的电压均为为0。1.4.21.4.2电源电源电源电源开路开路开路开路此此时时I=0且且U=E，即即电电源源端端电电压压等等于于电电源源电电动动势势。同时同时功率功率P=0，即负载，即负载R没有消耗功率。没有消耗功率。如图如图，当当开关开关S1闭合，电源短闭合，电源短路，则短路电流路，则短路电流由由上可知上可知，电路中的电压为电路中的电压为0，并不代表流过所有元件的电，并不代表流过所有元件的电流均为流均为0。1.4.31.4.3电源短路电源短路电源短路电源短路此时此时U=0，P=0。功率均被内阻消耗。一般情况下，内。功率均被内阻消耗。一般情况下，内阻很
14、小会导致短路电流很大，这种情况一般要避免出现。阻很小会导致短路电流很大，这种情况一般要避免出现。1.5电位电位的概念及计算的概念及计算电路电路电路电路分析时会涉及到电压大小的比较，用分析时会涉及到电压大小的比较，用分析时会涉及到电压大小的比较，用分析时会涉及到电压大小的比较，用“电位电位电位电位”取代取代取代取代“电压电压电压电压”进行思考，往往更加便捷进行思考，往往更加便捷进行思考，往往更加便捷进行思考，往往更加便捷。如二极管，。如二极管，。如二极管，。如二极管，阳极电位大于阴极电位才能导通。阳极电位大于阴极电位才能导通。阳极电位大于阴极电位才能导通。阳极电位大于阴极电位才能导通。计算计算计
15、算计算电位时，需要选定电路中某一点作为参考点电位时，需要选定电路中某一点作为参考点电位时，需要选定电路中某一点作为参考点电位时，需要选定电路中某一点作为参考点（用接地符号（用接地符号（用接地符号（用接地符号表示），通常设参考点的电位为零。表示），通常设参考点的电位为零。表示），通常设参考点的电位为零。表示），通常设参考点的电位为零。电路中某点至参考点的电压，记为电路中某点至参考点的电压，记为电路中某点至参考点的电压，记为电路中某点至参考点的电压，记为“Vx”Vx”，称为该点，称为该点，称为该点，称为该点电位。电位。电位。电位。如如图所图所示，选取参考点为示，选取参考点为b点，则点，则b=0需要
16、需要注意以下几点：注意以下几点：（1）电流从高电位流向低电位。）电流从高电位流向低电位。（2）某某点点电电位位为为正正，说说明明该该点点电电位位比比参参考考点点高高；反反之之，说明该点电位比参考点低。说明该点电位比参考点低。（3）电电位位是是相相对对的的，参参考考点点选选取取的的不不同同，电电路路中中各各点点的的电位也将随之改变。电位也将随之改变。（4）电路中两点间的电压是固定的，不会因为参考点的）电路中两点间的电压是固定的，不会因为参考点的不同而变化，即与参考点的选取无关。不同而变化，即与参考点的选取无关。原原则则上上参参考考点点可可任任意意选选择择，但但为为了了统统一一起起见见，当当电电路
17、路中中的的某某处处接接地地时时，可可选选大大地地为为参参考考点点。当当电电路路中中各各处处都都未未接接地地时时，可可选选取取某某点点为为参参考考点点，如如选选取取元元件件汇汇集集的的公公共共端端为参考点，也称之为为参考点，也称之为“地地”。不画电源，不画电源，各端标以电各端标以电位值，二者位值，二者是等效的是等效的例1.5.1电路如图所示，求a、b和c点电位。例1.5.2电路如图所示，计算开关S 断开和闭合时a点的电位Va。【专题探讨】【专题探讨】判判别别电电路路中中哪哪些些元元件件是是电电源源（或或起起电电源源作作用用），哪哪些些元元件件是负载（或起负载作用是负载（或起负载作用）举举例例：以
18、以电电池池为为例例，当当电电池池被被充充电电时时，电电池池起起负负载载作作用用；当电池供电给设备时，电池起电源作用当电池供电给设备时，电池起电源作用。判判别别方方法法：根根据据电电压压和和电电流流的的实实际际方方向向，当当电电流流从从元元件件“+”端端流流出出时时，元元件件起起电电源源作作用用，发发出出功功率率；当当电电流流从从元元件件“+”端流入时，元件起负载作用，取用功率端流入时，元件起负载作用，取用功率。电电路路如如图图所所示示，若若US0且且IS0，判判别别电电路路中中哪哪些些元元件件发发出出功功率率，哪哪些些取取用功率？用功率？练1.2电路如图所示，计算U和I；判断哪些元件起电源作用，哪些元件起负载作用，并说明功率情况。作业：练1.3