簡(jiǎn)介：電工基礎(chǔ),機(jī)電科電子教研組王宇浩,,,,,,,,,,,,學(xué)習(xí)要點(diǎn),電流、電壓參考方向及功率計(jì)算常用電路元件的伏安特性電路的負(fù)載、開路及短路狀態(tài)額定值的意義基爾霍夫定律電位的概念及計(jì)算,第1章電路模型及電路定律,第1章電路模型及電路定律,11電路及基本物理量12電路模型13電氣設(shè)備的額定值及電路的工作狀態(tài)14基爾霍夫定律15電位的概念及計(jì)算,11電路及基本物理量,電路的組成電路是為了某種需要而將某些電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來(lái)的電流通路。由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)3部分組成。,電路的主要功能一進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。二實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。,111電路的組成及功能,112電流,電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流大小單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電量。,大寫I表示直流電流小寫I表示電流的一般符號(hào),正電荷運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為電流的實(shí)際方向。電流的方向用箭頭或雙下標(biāo)變量表示。任意假設(shè)的電流方向稱為電流的參考方向。,如果求出的電流值為正，說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向一致，否則說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向相反。,113電壓、電位和電動(dòng)勢(shì),電路中A、B點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電荷由A點(diǎn)移至B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。,電路中某點(diǎn)的電位定義為單位正電荷由該點(diǎn)移至參考點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。,電路中A、B點(diǎn)兩點(diǎn)間的電壓等于A、B兩點(diǎn)的電位差。,電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。與電流方向的處理方法類似，可任選一方向?yàn)殡妷旱膮⒖挤较?例當(dāng)UA3VUB2V時(shí),U11V,最后求得的U為正值，說(shuō)明電壓的實(shí)際方向與參考方向一致，否則說(shuō)明兩者相反。,U2－1V,對(duì)一個(gè)元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。,如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。,電動(dòng)勢(shì)是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場(chǎng)力把單位正電荷從電源的負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)。,電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反，規(guī)定為由負(fù)極指向正極。,114電功率,電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡(jiǎn)稱功率。,功率與電流、電壓的關(guān)系,關(guān)聯(lián)方向時(shí)PUI,非關(guān)聯(lián)方向時(shí)P－UI,P＞0時(shí)吸收功率，P＜0時(shí)放出功率。,例求圖示各元件的功率（A）關(guān)聯(lián)方向，PUI5210W，P0，吸收10W功率。（B）關(guān)聯(lián)方向，PUI5－2－10W，P0，吸收10W功率。,解元件A非關(guān)聯(lián)方向，P1－U1I－101－10W，P10，產(chǎn)生10W功率，電源。元件B關(guān)聯(lián)方向，P2U2I616W，P20，吸收10W功率，負(fù)載。P1P2P3－1640，功率平衡。,例I1A，U110V，U26V，U34V。求各元件功率，并分析電路的功率平衡關(guān)系。,12電路模型,為了便于對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算，常常將實(shí)際電路元件理想化，也稱模型化，即在一定條件下突出其主要的電磁性質(zhì)，忽略次要的因素，用一個(gè)足以表征其主要特性的理想元件近似表示。由理想電路元件所組成的電路，稱為電路模型。常見的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、電壓源、電流源。電路元件在電路中的作用或者說(shuō)它的性質(zhì)是用其端鈕的電壓、電流關(guān)系即伏安關(guān)系（VAR）來(lái)決定的。,121電路模型的概念,122理想電路元件,伏安關(guān)系（歐姆定律）,關(guān)聯(lián)方向時(shí)URI,非關(guān)聯(lián)方向時(shí)U－RI,1．電阻元件,符號(hào),功率,電阻元件是一種消耗電能的元件。,伏安關(guān)系,2．電感元件,符號(hào),電感元件是一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件，是實(shí)際電感器的理想化模型。,Ｌ稱為電感元件的電感，單位是亨利（Ｈ）。,只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過(guò)，但Ｕ＝０，相當(dāng)于短路。,存儲(chǔ)能量,3．電容元件,電容元件是一種能夠貯存電場(chǎng)能量的元件，是實(shí)際電容器的理想化模型。,伏安關(guān)系,符號(hào),只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但Ｉ＝０，相當(dāng)于開路，即電容具有隔直作用。,C稱為電容元件的電容，單位是法拉（F）。,存儲(chǔ)能量,4．理想電壓源,（1）伏安關(guān)系,（2）特性曲線與符號(hào),（2）特性曲線與符號(hào),5．理想電流源,（1）伏安關(guān)系,123實(shí)際電源的兩種模型,實(shí)際電源的伏安特性,或,可見一個(gè)實(shí)際電源可用兩種電路模型表示一種為電壓源US和內(nèi)阻RO串聯(lián)，另一種為電流源IS和內(nèi)阻RO并聯(lián)。,實(shí)際使用電源時(shí)，應(yīng)注意以下3點(diǎn)（1）實(shí)際電工技術(shù)中，實(shí)際電壓源，簡(jiǎn)稱電壓源，常是指相對(duì)負(fù)載而言具有較小內(nèi)阻的電壓源；實(shí)際電流源，簡(jiǎn)稱電流源，常是指相對(duì)于負(fù)載而言具有較大內(nèi)阻的電流源。（2）實(shí)際電壓源不允許短路由于一般電壓源的R0很小，短路電流將很大，會(huì)燒毀電源，這是不允許的。平時(shí)，實(shí)際電壓源不使用時(shí)應(yīng)開路放置，因電流為零，不消耗電源的電能。（3）實(shí)際電流源不允許開路處于空載狀態(tài)?？蛰d時(shí)，電源內(nèi)阻把電流源的能量消耗掉，而電源對(duì)外沒(méi)送出電能。平時(shí)，實(shí)際電流源不使用時(shí)，應(yīng)短路放置，因?qū)嶋H電流源的內(nèi)阻R0一般都很大，電流源被短路后，通過(guò)內(nèi)阻的電流很小，損耗很?。欢怆娐飞隙搪泛箅妷簽榱?，不消耗電能。,13電氣設(shè)備的額定值及電路的工作狀態(tài),131電氣設(shè)備的額定值,額定值是制造廠為了使產(chǎn)品能在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值。額定值有額定電壓UN與額定電流IN或額定功率PN。必須注意的是，電氣設(shè)備或元件的電壓、電流和功率的實(shí)際值不一定等于它們的額定值。,132電路的工作狀態(tài),1、負(fù)載狀態(tài),,PUI電源輸出的功率PSUSI電源產(chǎn)生的功率ΔPI2R0內(nèi)阻消耗的功率,2、空載狀態(tài),3、短路狀態(tài),例設(shè)圖示電路中的電源額定功率PN22KW，額定電壓UN220V，內(nèi)阻R002Ω，R為可調(diào)節(jié)的負(fù)載電阻。求（1）電源的額定電流IN；（2）電源開路電壓U0C；（3）電源在額定工作情況下的負(fù)載電阻RN；（4）負(fù)載發(fā)生短路時(shí)的短路電流ISC。,解1電源的額定電流為,2電源開路電壓為,3電源在額定狀態(tài)時(shí)的負(fù)載電阻為,4短路電流為,14基爾霍夫定律,支路、節(jié)點(diǎn)、回路,電路中兩點(diǎn)之間通過(guò)同一電流的不分叉的一段電路稱為支路。,電路中3條或3條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。,電路中任一閉合的路徑稱為回路?；芈穬?nèi)部不含支路的稱網(wǎng)孔,圖示電路有3條支路、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)、3個(gè)回路、兩個(gè)網(wǎng)孔。,141基爾霍夫電流定律（KCL）,在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。,在任一瞬時(shí)，通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。,表述一,表述二,可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。,所有電流均為正。,KCL通常用于節(jié)點(diǎn)，但是對(duì)于包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面也是適用的。,例列出下圖中各節(jié)點(diǎn)的KCL方程,解取流入為正,以上三式相加I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＝0,節(jié)點(diǎn)AI1－I4－I6＝0,節(jié)點(diǎn)BI2＋I(xiàn)4－I5＝0,節(jié)點(diǎn)CI3＋I(xiàn)5＋I(xiàn)6＝0,142基爾霍夫電壓定律（KVL）,表述一,表述二,在任一瞬時(shí)，在任一回路上的電位升之和等于電位降之和。,在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒等于零。,電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。,所有電壓均為正。,對(duì)于電阻電路，回路中電阻上電壓降的代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù)和。,在運(yùn)用上式時(shí)，電流參考方向與回路繞行方向一致時(shí)IR前取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)；電壓源電壓方向與回路繞行方向一致時(shí)US前取負(fù)號(hào)，相反時(shí)取正號(hào)。,KVL通常用于閉合回路，但也可推廣應(yīng)用到任一不閉合的電路上。,例列出下圖的KVL方程,例圖示電路，已知U15V，U33V，I2A，求U2、I2、R1、R2和US。,解I2U3／23／215A,U2U1－U35－32V,R2U2／I22／15133Ω,I1I－I22－1505A,R1U1／I15／0510Ω,USU＋U123＋511V,例圖示電路，已知US112V，US23V，R13Ω，R29Ω，R310Ω，求UAB。,解由KCLI30，I1I2,由KVLI1R1＋I(xiàn)2R2US1,由KVL,解得,解得,15電位的概念及計(jì)算,151電位的概念,電路中的某一點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，稱作該點(diǎn)的電位。電路中選定的參考點(diǎn)雖然一般并不與大地相聯(lián)接，往往也稱為“地”。在電路圖中，參考點(diǎn)用符號(hào)“⊥”表示。,,152電位的計(jì)算,選B點(diǎn)為參考點(diǎn),選D點(diǎn)為參考點(diǎn),選用不同的參考點(diǎn)，各點(diǎn)電位的數(shù)值不同，但任意兩點(diǎn)之間的電壓不隨參考點(diǎn)的改變而變化。,
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