1、教材：,（第1版）,实验教材：,课程简介,电工学是非电专业一门技术基础课。通过本课程的学习，获得电工技术、电子技术方面必要的基本知识、基本理论和基本实践技能，为学习后续专业课程及与从事有关的工程技术工作打下一定基础。通过电工学实验, 学会识别各种电子元器件以及电路仿真分析方法；学习常用电工、电子仪器仪表的使用方法, 锻炼电工方面的动手能力及实验技能。,电子技术：第 1 章 半导体器件 4 4第 2 章 基本放大电路 10 2第 3 章 运算放大器 4 2第 5 章 数字电路 12 4第 6 章 整流电路和直流稳压电源 4 2 ,电工技术： 理论学时(52) 实验学时(20)第 1 章 直流电路
2、 7 2 第 2 章 单相交流电路 7 2第 3 章 三相交流电路 4 2,教学内容及学时安排（72学时）,成绩评定: 实验20分；平时考核(出勤.测验.作业)10分；期末考试70分。,教学要求: 不旷课，不迟到；课上认真听，课后做作业。,第一章 直流电路,1.1 电路和电路的主要物理量 1.2 电路的基本定律 1.3 电路中电位的分析1.4 电路的几种状态和电气设备额定值 1.5 电压源、电流源及其等效变换 1.6 线性网络的分析方法小结 本章要点作业：教材29页习题4、11、12、13、22、23、31、35,(1) 电流 I(2) 某点电位 UA(3) 电功率 PUs、 PIs ，并会判
3、断是电源还是负载,电路基本分析方法：,(1) 电源等效变换法(2) 支路电流法(3) 节点电压法(4) 叠加原理 (5) 戴维南定理, 主要知识点,会计算：,电流定律(KCL)、电压定律(KVL),电路的基本定律：,1.1电路和电路主要物理量,理想电路元件：电阻（R）、电感（L）、电容（C） 和理想电源（Us 、Is）等。,1.1.1电路和电路模型,1.1.2 电路的主要物理量,1. 电流（I）,大小：,方向: 正电荷运动的方向,单位:安培(A), 毫安(mA),微安(A),(1) 先设定一个参考方向，作为电流的假想方向；,(2) 根据参考方向和电路的基本定律，列出物理量间 相互关系的代数方程
4、式；,(3) 根据计算结果的正负，确定电流的实际方向。,即正方向，是任意设定的假想方向，电路中用箭头表示。,分析计算电路时，往往先设定电流的参考方向,求电流IR：,注意 ：参考方向是任意设定的。,根据结果的正负，确定实际方向： 若结果为正，则实际方向与参考方向一致(见a图)；若结果为负，则实际方向与参考方向相反(见b图) 。,只有在参考方向设定后，电流值才有正负之分。,实际方向,(a),(b),I,I,2. 电压（U）,大小：,方向: 从高电位指向低电位。 （电位降方向）,分析计算时，也要设参考方向 。,然后根据结果的正负判断实际方向,单位: 伏(V)，千伏 (kV)，毫伏 (mV)，微伏(V
5、),3. 电动势（E）,大小：,方向: 电源内部由低电位指向高电位。 （电位升方向）,分析计算时，也要假设参考方向。,根据结果的正负确定实际方向,忽略电源内阻时，,单位：伏(V)，千伏 (kV),4. 电功率（P）,对电阻:,或 恒压源：,对恒流源：,对电动势：,电阻在电路中一定消耗功率，起负载作用; 恒压源或恒流源在电路中可能吸收功率（负载）， 也可能发出功率（电源）。,单位: w, kw等,如何判断电路中的元件是发出功率（即电源）还是吸收功率（即负载）？,根据电压、电流的实际方向判断：,若电流从高电位端流出，低电位端流入，则为电源；否则为负载。,在一个完整的电路内，电功率平衡，即总的发生功
6、率等于总的吸收功率。P发生=P吸收,5. 电能（W）,电能等于功率乘以时间， 即 ：,单位：,或者电压与电流的实际方向相反时为电源；否则为负载。,图中已知U1= -1V，U2=-3V，U3=-1V，U4=1V，U5=2V，I1=4A，I5=-2A, I3=-2A 试判断各元件是电源还是负载。,元件1，3，4 ，5为负载；元件2为电源,根据电压、电流的实际方向判断：,例1,U与I的正方向一致时,U = IR,U与I的正方向相反时,U = IR,1.2 电路的基本定律,1.2.1 欧姆定律,1. 一段无源电路欧姆定律,U = Uab= Uac+ Ucb =E IR,2. 有源支路欧姆定律,U =
7、Uab= Uac+ Ucb =E+ IR,(a),(b),U=E1 - IR1,3. 简单闭合电路欧姆定律,U=E2+IR2,左侧：,右侧：,即:,E1 - IR1 =E2+IR2,分子E 中，与电流I的正方向一致的电动势取“+”号，反之取“-”号。,支路：共3条,回路：共3个,节点：a、 b(共2个）,1.2 .2基尔霍夫定律（克希荷夫定律）,包括电流定律(KCL)和电压定律(KVL)两个定律。,名词概念：,1. 基尔霍夫电流定律（KCL）-应用于节点,在任一瞬间，流入某节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和。,基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性,例,或：,若流入为正 则流出为负,或者说
8、，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I3,I=0,I=?,广义节点,对电路中的任一回路，沿任意绕行方向转一周，其电压的代数和为 0。或者，电位降等于电位升。,例如： 回路#1,即：,对回路#2：,对回路#3：,若电位降为正 则电位升为负,2. 基尔霍夫电压定律（KVL） -应用于回路,电压定律还可以扩展到开口（不闭合）电路。,(a),-U+EIR = 0,(b),-U+E+IR=0,即U=EIR,即U=E+IR,例1：已知I2=2A，I3=2A，R1=10，R2=6， (书上例1-3) Uab=24V，E2=48V，求I1，E1，R
9、3。,解：对节点A：,对回路I：,所以：R3=18,I1=I2+I3=2+2=4 A,-E1+I1R1+I2R2+E2=0,所以：E1=100V,对回路：,-Uab-I3R3+I2R2+E2=0,Uab,(1) 先设定一个正方向，作为参考的方向；,(2) 根据参考方向和电路的基本定律，列出物理量间 相互关系的代数表达式；,(3) 根据计算结果的正负，确定电流的实际方向。,小结：分析电路时必须先设定参考方向,求电流IR步骤：,电路中某点电位：,Ua =Uab=,a 点电位：,Ub = Uba =,b 点电位：,1.3 电路中电位的分析,就是该点相对于参考点之间的电压。,例：,+5V,Ub = 0
10、V,Ua =0V,（注意：电位记为：“UX” ，为单下标）。,-5V,注意: 电位值是相对的。两点之间的电位差即为两点之间的电压值是绝对的。,已知I1=4A， I2=2A，I3=2A，R1=10，R2=6， Uab=24V，E2=48V， E1=100V，R3=18 。,b点为参考点，求电位Ua，Uc和电压Uac,2) c点为参考点，求电位Ua，Ub和电压Uab,例1：,结论： 参考点不同，各点电位不同， 但任意两点间的电位差（即电压）保持不变。,2）以c点为参考点，Uc=0,Uab=24V,1）以b点为参考点，Ub=0,I1=4A I2=2A I3=2A R1=10R2=6 R3 =18 E
11、1=100V E2=48V,特征:,开关S 断开,1.断路状态,1.4 电路的几种状态和电气设备额定值,开关S闭合,接通电源与负载,U2 = IRL,特征:,2.负载状态,U2,+,-,负载 取用 功率,电源 产生 功率,内阻、 线路 损耗 功率,负载大小的概念: 负载增加指负载取用的 电流和功率都增加。 (电压一定时，负载增加意味着负载电阻RL减小。),电气设备的额定值（ UN ， IN ，PN ）,额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载)： U UN ， I IN ，P PN (不经济),过载(超载)： U UN ， I IN ，P PN (设备易损
12、坏),额定工作状态： U = UN ， I = IN ，P = PN (满载) (经济合理安全可靠),电源外部端子被短接,3.短路状态,I,U1,+,-,为避免短路，电路中要加入熔断器(俗称保险丝)。,R0越小 斜率越小,1.电压源,伏安特性,U = US IR0,当R0 = 0 时， U = US 电压源就变成了恒压源,由源电压串联一个电阻构成,R0称为电源的内阻,1.5 电压源、电流源及其等效变换,输出电压与电流的关系：,理想电压源 （恒压源）,特点：(1）输出电 压不变,其值恒等于源电压 US； （2）输出电流 I 由外电路决定,当R1 、R2 同时接入时： I=10A,I = IS (
13、Uab / R0）,当 内阻R0 = 时， I = IS 电流源就变成了恒流源,2.电流源,由电激流并联一个电阻构成,输出电流与电压的关系：,R0越大 斜率越小,外特性,理想电流源 （恒流源),a,b,I,Uab,Is,特点：(1）输出电流不变,其值恒等于源电流 IS； （2）输出电压 U 由外电路决定,外特性,等效互换的条件：当接有同样的负载时，对外的电压电流相等。,I = I Uab = Uab,即：,3.电压源与电流源的等效互换,或US = ISR0,R0= R0,IS = US / R0,等效变换关系式:,等效互换公式推导过程,I,R0,+,-,US,b,a,Uab,Uab = US
14、IR0,则,US = ISR0,R0= R0,或 IS = US / R0,为等效变换关系式,电压源与电流源的等效互换举例：,5A,等效变换的注意事项,例如：当Us=10V，R0=2 ，RL=3 时， 内阻R0的功率在两种情况下是不同的。,又如：当RL= 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率，而电流源的内阻 R0 则损耗功率。,所以求电源的功率时，必须从原始电路求。,注意变换前后 Us 与 Is 的对应方向,(2),(3) 与恒压源并联的任何元件对外电路不起作用，对外可等效为一个恒压源；与恒流源串联的任何元件对外电路不起作用，对外可等效为一个恒流源。,(4) 求恒压源和恒流源的功率时，必须从原
15、始电路求。,对电激流Is：,对源电压Us：,利用电源等效变换可以将复杂电路简单化，以便求解。,任何一个源电流 IS和电阻 R并联的电路， 都可化为一个源电压US和这个电阻R串联的电路。,已知：U1=12V, U3=16V, R1=2,R2=4,R3=4， R4=4, R5=5, IS=3A，用电源等效变换的方法求电流I ，并计算恒流源 IS 功率。,例3：,(接上页),R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,(接上页),IS,R5,R4,I,R1/R2/R3,I1+I3,代入数值计算即可,-,+,Is,R1,U1,+,-,R3,R2,R5,R4,I=？,U3,已知：U1=12V，
16、U3=16V， R1=2， R2=4，R3=4， R4=4， R5=5， IS=3A,解得：I= 0.2A(负号表示实际方向与假设方向相反),练习：（1）求电流 I （2）电位 UA （3）功率PIs，并判断是电源还是负载？,（1）I = -0.5 A,（2）UA =,（3） PIs =UIsIs,或UA = -22+UIs = 9,UIs = 13 v,10V,9 V,=26 w,电流从高电位端流出，低电位端流入，为电源。,-UIs+22+2(-0.5) +10=0,解：,A节点： I1+I2=I3,回路1： -U1+ I1 R1 +I3 R3 =0,回路2： -I2R2 +U2 -I3 R
17、3 =0,I1 = 1.75A I2 = - 0.5A I3= 1.25A,1.6 线性网络的分析方法,例2,电流方程：,电路如图，用支路电流法求电流I1 ， I2,注意：回路中含有恒流源时，恒流源两端有电压,电压方程：,支路电流法是最基本的分析方法，适合支路数较少的电路,概念:,2 叠加原理,用叠加原理求电流I1 、I2 、 I3,+,已知：U1=12V， U2=3V， R1=4， R2=4， R3=4,解：,U1单独作用时：,U2单独作用时：,根据叠加原理得：,例1,“恒压源不起作用”就是“令Us等于0”，相当于短路。,例2,用叠加原理求：I= ?,I=2A,I“= 1A,I = I- I
18、“= 1A,+,解：,“恒流源不起作用”就是“令Is等于0”，相当于开路。,注意：功率P不能用叠加原理计算。,此叠加原理法适于电源数较少的电路。,若电路中只有两个节点a、b，则可先求出两个节点之间的电压Uab ，然后再计算各支路的电流。,3 节点电压法,a,b,节点电压公式的推导,各支路电流分别用Uab 表示 ：,节点电流方程：,a点：,a,b,将各支路电流代入节点a电流方程，然后整理得：,节点电压公式,节点电压公式:,b,(1)分母1/R 为各支路等效电阻的倒数和， 但不含与 Is串联的电阻；,(2)分子U/R 中， U与节点电压Uab极性相同时,取“+”；,(3)分子Is 中，电流流入节点
19、a时,取“+”，否则取“-”；,注意：,此法适于只有两个节点或可等效为两个节点的电路。,a,例1,已知：U1=12V， U2=3V， R1=4， R2=4，R3=4 用节点电压法求电流I1 、I2 、 I3,b,解：,用节点电压法求电流I。,练习,10V,Uab =IR+10,4 等效电源定理,戴维南定理,任何一个有源二端网络都可以用一个等效电压源来代替。,2. 内阻R0就是无源二端网络 a 、b之间的等效电阻。（恒压源US 短路，恒流源 IS开路）,1. 源电压US 就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后 a 、b两端之间的电压,其中,此法适于求复杂电路中某一支路的电流。,例1：,电
20、路如图，已知U1=4V，U2=2V，R1=R2=2，R3=3 ，用戴维南定理求电流I3。,a,b,有源二端网络,等效电压源,例1,解：(1) 求等效电压源的源电压US (二端网络开路电压U0),US = U0= U2 + I R2 = 2 +0.5 2 = 3V,或：US = U0 = U1 I R1 = 4 0.5 2 = 3V,解：(2) 求等效电压源的内阻R0去掉所有电源（恒压源短路，恒流源开路）,从a、b两端看进去， R1 和 R2 并联,电路如图，已知U1=4V，U2=2V，R1=R2=2，R3=3 ，用戴维南定理求电流I3。,例1,解：(3) 画出等效电路求电流I3,电路如图，已知
21、U1=4V，U2=2V，R1=R2=2，R3=3 ，用戴维南定理求电流I3。,例1,(2)诺顿定理,任何一个有源二端网络都可以用用一个等效电流源来代替。,1、 源电流 IS 就是有源二端网络的短路电流，即将 a 、b两端短接后其中的电流。,等效电流源,2、内阻R0就是无源二端网络 a 、b之间的等效电阻。（恒压源短路，恒流源开路）,例1：,电路如图，已知U1=4V，U2=2V，R1=R2=2，R3=3 ，用诺顿定理求电流I3。,a,b,有源二端网络,等效电流源,例,解：(1) 求等效电流源的源电流,(2)求等效电流源的内阻R0,(3) 求电流I3,3A,1,3,电路如图，用戴维南定理求电流I。
22、,练习,(3) 画出等效电路, 求电流I,(2) 求等效电阻R0,解：(1) 求二端网络开路电压U0 (源电压US),10V,功率P10v=? P2A=?,判断电源、负载？,一. 基本概念,电流、电压、电位、 电动势、电功率，电源与负载的判断，电源等效变换， 有源二端网络的开路电压、无源二端网络的等效电阻等。,二. 基本定律,基尔霍夫定律（电流定律KCL、电压定律KVL）,三. 基本分析方法,1.电源等效变换法（将复杂电路简单化）2.支路电流法（适于支路数较少的电路）3.节点电压法（适于只有两个节点的电路）4.叠加原理（适于电源数较少的电路） 5.戴维南定理（适于求复杂电路中某一支路的电流）,第一章 小结,电路如图所示，已知,（2）A点电位； （3）恒压源,和恒流源,并判断它们是电源还是负载。,练习1：,的功率，,求：（1）用戴维南定理求,已知,求：（1）用戴维南定理求,解：,练习1：,已知,求：（ 2）A点电位；,解：,练习1：,已知,求： （3）恒压源,和恒流源,的功率，判断它们是电源还 是负载。,解：,练习1：,是电源,是电源,
