1、汽車電工電子全冊配套完整教學課件第第1 1章章 直流電路的分析與應用（直流電路的分析與應用（1 1）電氣工程系電氣工程系 1 1.1 .1 電路的基本概念電路的基本概念1 1.1.1 .1.1 電路的組成及作用電路的組成及作用1 1.1.1.2 2 理想電路元件及電路模型理想電路元件及電路模型1.1.3 1.1.3 電路的工作狀態電路的工作狀態1 1. .2 2 電路的基本物理量電路的基本物理量1 1.2.1 .2.1 電流電流1 1.2.2 .2.2 電壓電壓1 1.2.3 .2.3 電位電位1.2.4 1.2.4 電功率電功率1.1 1.1 電路的基本概念電路的基本概念1）了解電路的組成及

2、作用。）了解電路的組成及作用。2）理解電路模型的概念，學會畫電路圖。）理解電路模型的概念，學會畫電路圖。3）熟悉電路的三種工作狀態。）熟悉電路的三種工作狀態。【學習目標】【學習目標】1.1.11.1.1 電路的組成及作用電路的組成及作用 “電電”在不同的環境表示不同的概念，有時指在不同的環境表示不同的概念，有時指電電流流，有時指，有時指電壓電壓，也有時指，也有時指電功率電功率。電路電路：指電流的流通路徑，是由一些電氣設備和元指電流的流通路徑，是由一些電氣設備和元 器件按一定方式連接而成的。器件按一定方式連接而成的。復雜的電路呈網狀，又稱復雜的電路呈網狀，又稱網絡網絡。電電源源中間環節中間環節負

3、負載載電源：電源：給電路提供電能的設備給電路提供電能的設備 內電路內電路負載：負載：吸收電能或輸出信號的設備吸收電能或輸出信號的設備中間環節：中間環節：引導引導、控制或測量作用的器件控制或測量作用的器件外電路外電路發電機發電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線電源電源負載負載中間環節中間環節一類是用于實現電能的傳輸、分配和轉換一類是用于實現電能的傳輸、分配和轉換。信號源：信號源：將語音將語音轉換成轉換成電信號電信號負載：接負載：接收、轉換收、轉換信號信號放大器放大器揚聲器揚聲器話筒話筒中間環節：中間環節：信號轉換、信號轉換、放大、處理放大、處理另

4、一類是用于信號的變換、傳遞和處理。另一類是用于信號的變換、傳遞和處理。電路的作用電路的作用1.1.21.1.2 理想電路理想電路元件及電路模型元件及電路模型 為了便于用數學方法分析電路為了便于用數學方法分析電路,一般要將一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，構成與實際電路相對應的電路模型。器件，構成與實際電路相對應的電路模型。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有電阻元件電阻元件、電感元件電感元件、電容元件電容元件和和電源元件電源元件等等。等等。理想電路元件理想電路元

5、件：在一定的條件下，用來模擬實際在一定的條件下，用來模擬實際 電路中電路中器件主要電磁性能的理想化的模型，器件主要電磁性能的理想化的模型， 簡稱為簡稱為電路元件電路元件。R+RoES+UI電池電池導線導線燈泡燈泡開關開關手電筒是手電筒是 由電池、燈由電池、燈 泡、開關和泡、開關和 筒體組成。筒體組成。 由理想電路元件組成的電路稱為由理想電路元件組成的電路稱為電路模型電路模型。用規定的電氣圖形符號表示電路元件及其連接后用規定的電氣圖形符號表示電路元件及其連接后畫成的圖稱為畫成的圖稱為電路原理圖電路原理圖，簡稱為，簡稱為電路圖電路圖。電路模型電路模型 下下表表中列出了中列出了國家頒布國家頒布的的電

6、路圖中電路圖中常用的常用的部分部分圖形符號。圖形符號。電路模型電路模型1.1.31.1.3 電路的工作狀態電路的工作狀態 也稱負載狀態也稱負載狀態。電源與負載形成通路，這時電源與負載形成通路，這時電路中有電流流過，整個系統處于工作狀態電路中有電流流過，整個系統處于工作狀態。通路狀態通路狀態通路狀態通路狀態123滿載滿載輕載輕載過載過載負載負載實際功率等于實際功率等于額定功率額定功率負載實際負載實際功率小功率小于額定功率于額定功率負載實際負載實際功率大功率大于于額定功額定功率的狀態率的狀態，又叫超載，又叫超載 也叫斷路狀態也叫斷路狀態。電源與負載之間被切斷，這時電電源與負載之間被切斷，這時電路中

7、沒有電流流過，系統處于停止狀態。路中沒有電流流過，系統處于停止狀態。開路狀態開路狀態開路狀態開路狀態12控制性斷路控制性斷路故障性斷路故障性斷路根據根據需要需要，利用利用開開關將處于通路狀態關將處于通路狀態的電路的電路斷開斷開。突發性、意想不到突發性、意想不到的斷路狀態，的斷路狀態，工程工程中應盡量避免中應盡量避免。電路的工作狀態電路的工作狀態 從電源發出的電流未經負載而直接流回電源從電源發出的電流未經負載而直接流回電源。短路狀態短路狀態短路是電路最嚴重、最危險的事故，是禁止的狀態。短路是電路最嚴重、最危險的事故，是禁止的狀態。短路時電流經短路線與電源構成回路，導線的電阻很小，短路時電流經短路

8、線與電源構成回路，導線的電阻很小，近似為零，因此電路中的電流很大，這樣大的短路電流近似為零，因此電路中的電流很大，這樣大的短路電流通過電路將產生大量的熱，不僅損壞導線、電源和其他通過電路將產生大量的熱，不僅損壞導線、電源和其他電器設備，而且由于導線溫度迅速升高，嚴重時還會引電器設備，而且由于導線溫度迅速升高，嚴重時還會引起火災。起火災。一般電路上都加短路保護裝置，一般電路上都加短路保護裝置，如如熔斷器熔斷器。電路的工作狀態電路的工作狀態1.2 1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量1）理解電流、電壓、電位、電功率的物理意義。）理解電流、電壓、電位、電功率的物理意義。2）理解電流、電壓參考方向

9、的意義，掌握參考方向）理解電流、電壓參考方向的意義，掌握參考方向 的應用。的應用。3）熟練電流、電壓的測量方法，掌握直流電流、直）熟練電流、電壓的測量方法，掌握直流電流、直流電壓測量的注意事項。流電壓測量的注意事項。【學習目標】【學習目標】：方向方向：正電荷移動的方向規定為電流的方向。正電荷移動的方向規定為電流的方向。分分類類直流電流（直流電流（DC）：方向不變的電流。）：方向不變的電流。交流電流（交流電流（AC）：方向變化的電流。）：方向變化的電流。特特恒定電流：方向大小都不變的電流。恒定電流：方向大小都不變的電流。特特周期交流電流：周期性變化的電流。周期交流電流：周期性變化的電流。正弦交流

10、電流：按正弦規律變化。正弦交流電流：按正弦規律變化。1.2.11.2.1 電流電流表示表示大寫字母大寫字母 I ：表示不變的電流。：表示不變的電流。小寫字母小寫字母 i ：表示變化的電流。：表示變化的電流。tqI dtdqtqlimi0t大小大小：單位單位：安培安培A，毫安，毫安mA，微安，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA電流電流電流的參考方向電流的參考方向：分析電流之前，事先假設的電流的：分析電流之前，事先假設的電流的 方向，也稱作電流的正方向。方向，也稱作電流的正方向。實線箭頭加字母表示實線箭頭加字母表示:i雙下標表示：雙下標表示：Iab表示表示a到到b的電流的電流（1）表示表示：（

11、2）選擇選擇：原則上任意選，但若已知實際方向，則原則上任意選，但若已知實際方向，則 選擇參考方向盡量與實際方向一致。選擇參考方向盡量與實際方向一致。同正異負：相同時參考方向下的字母為正數，同正異負：相同時參考方向下的字母為正數， 相異時參考方向下的字母為負數。相異時參考方向下的字母為負數。（3）參考方向與實際方向的關系參考方向與實際方向的關系：同正異負。同正異負。電流電流例例圖示電路中，圖示電路中，I1、I2分別等于多少？分別等于多少？ 解：可以判斷出電路中電解：可以判斷出電路中電流的實際方向為逆時針方向。流的實際方向為逆時針方向。5V5I1I2 電流參考方向電流參考方向I1與實際方與實際方向

12、相反，向相反，I2與實際方向相同。與實際方向相同。1A55I21A55I1電流電流電流電流電流電流的大小可以用的大小可以用電流表電流表直接測量測量電流測量時要注意：電流測量時要注意：2）使用電流表之前，應根據被測電流的大小選擇適當的）使用電流表之前，應根據被測電流的大小選擇適當的 量程，在無法估計被測電流的范圍時，應選用較大的量程，在無法估計被測電流的范圍時，應選用較大的 量程開始測量。量程開始測量。1）電流表必須與被測電路）電流表必須與被測電路 串聯，如圖所示。連接串聯，如圖所示。連接 時應使電流從表的時應使電流從表的“+” 接線柱流入，從接線柱流入，從“” 接線柱流出，否則會損接線柱流出，

13、否則會損 壞電流表。壞電流表。分分類類直流電壓：方向不變的電壓。直流電壓：方向不變的電壓。交流電壓：方向變化的電壓。交流電壓：方向變化的電壓。特特恒定電壓：方向大小都不變的電壓。恒定電壓：方向大小都不變的電壓。特特周期交流電壓：周期性變化的電壓。周期交流電壓：周期性變化的電壓。正弦交流電壓：按正弦規律變化。正弦交流電壓：按正弦規律變化。表示表示大寫字母大寫字母 U ：表示不變的電壓。：表示不變的電壓。小寫字母小寫字母 u ：表示變化的電壓。：表示變化的電壓。1.2.21.2.2 電壓電壓伏特伏特V，毫伏，毫伏mV，微伏，微伏V，千伏，千伏kV，兆伏，兆伏MVqWababu大小大小：單位正電荷單

14、位正電荷q移動過程中能量的減少量。移動過程中能量的減少量。電壓的參考方向：電壓的參考方向：分析電壓之前，事先假設的電壓的分析電壓之前，事先假設的電壓的 方向，也稱作電壓的正方向。方向，也稱作電壓的正方向。實線箭頭加字母表示實線箭頭加字母表示:U雙下標表示：雙下標表示：Uab表示表示a到到b的電壓的電壓（1）表示表示：雙極性雙極性+ +、加字母表示：加字母表示：+ +到到的電壓。的電壓。UabU單位單位：電壓電壓 電壓與電流電壓與電流參考方向相同參考方向相同 電壓與電流電壓與電流參考方向相反參考方向相反 關聯關聯參考方向參考方向 非關聯非關聯參考方向參考方向電壓的參考方向電壓的參考方向（2）選擇

15、選擇：原則上任意選，實際上盡量與實際方向原則上任意選，實際上盡量與實際方向 一致，或者與電流參考方向一致。一致，或者與電流參考方向一致。同正異負：相同時參考方向下的字母為正數，同正異負：相同時參考方向下的字母為正數， 相異時參考方向下的字母為負數。相異時參考方向下的字母為負數。（3）參考方向與實際方向的關系參考方向與實際方向的關系：同正異負。同正異負。電壓電壓電電壓壓的大小可以用的大小可以用電電壓壓表表直接測量測量電壓測量時要注意：電壓測量時要注意：2）使用電壓表之前，應根據被測電壓的大小選擇適當的）使用電壓表之前，應根據被測電壓的大小選擇適當的 量程，在無法估計被測電壓的范圍時，應選用較大的

16、量程，在無法估計被測電壓的范圍時，應選用較大的 量程開始測量。量程開始測量。1）電壓表必須與被測電路并）電壓表必須與被測電路并 聯，如圖所示。連接時應聯，如圖所示。連接時應 使被測電壓的實際方向與使被測電壓的實際方向與 電壓表的電壓表的“+”、“” 接線柱一致，否則會損壞接線柱一致，否則會損壞 電壓表。電壓表。電位電位：參考點：參考點：結論：任意兩點間的電壓等于這兩點的電位的差。結論：任意兩點間的電壓等于這兩點的電位的差。用字母用字母“O”表示，圖形符號為表示，圖形符號為連線多的點或接地、接機殼的點。連線多的點或接地、接機殼的點。則則 Va = Uao表示表示：安培安培A，毫安，毫安mA，微安

17、，微安A，千安，千安kA，兆安，兆安MA單位單位：與電壓的關系與電壓的關系：Uab=Uao+Uob=Uao-Uob=Va-VbVo = Uoo = 0：參考點又叫零電位點。：參考點又叫零電位點。1.2.31.2.3 電電位位電位的計算電位的計算 計算電路中某點的電位，就是從該點計算電路中某點的電位，就是從該點出發，沿著任選的一條路徑出發，沿著任選的一條路徑“走走”到參到參考點，該點的電位就等于考點，該點的電位就等于“走走”這條路這條路徑所經過的所有元件上電壓的代數和。徑所經過的所有元件上電壓的代數和。 電位的值與參考點的選擇有關，電位的值與參考點的選擇有關，與計算時選擇路徑無關。與計算時選擇路

18、徑無關。電位電位計算電位的方法和步驟計算電位的方法和步驟選擇待求電選擇待求電位點到參考位點到參考點的路徑。點的路徑。標出所選標出所選路徑上各路徑上各元件電壓元件電壓的參考方的參考方向，求出向，求出各電壓。各電壓。從待求電位從待求電位點點“走走”到到參考點，求參考點，求各元件電壓各元件電壓的代數和。的代數和。選選擇擇參參考考點點1234 經過的元件經過的元件電壓已知為好電壓已知為好經過的元經過的元件少為好件少為好 參考方向與參考方向與“走走”的方向一致的電壓的方向一致的電壓取正，相反的取負取正，相反的取負電位電位CABR1R2+6V-9V（a）I6V9VCABR1R2（b）O 求圖（求圖（a）中

19、）中B點的電位和點的電位和A、C兩點間的電兩點間的電壓。已知：壓。已知：R1=100k，R2=50k。解：在電路外任找一點解：在電路外任找一點O， 將電路恢復成（將電路恢復成（b）圖。）圖。1V60.1mA69221RIVRRIB或：或：1V91RIVB15V21RRIUUCAAC15V69UAC或：或：在電子電路中，常把圖（在電子電路中，常把圖（b）畫成圖（）畫成圖（a）形式。）形式。例例電位電位 電路傳送或轉換電能的速率叫做電功率，簡稱為功電路傳送或轉換電能的速率叫做電功率，簡稱為功率，用率，用P或或p表示。習慣上，把發出或吸收電能說成發出或表示。習慣上，把發出或吸收電能說成發出或吸收功率

20、。吸收功率。P = U I 或或 p = u iP = U I 或或 p = u i1.2.41.2.4 電電功率功率對于計算結果，當對于計算結果，當P0（或（或p0）時，該電路吸收）時，該電路吸收（接受、消耗）功率；當（接受、消耗）功率；當P0（或（或p0）時，該電路發）時，該電路發出（釋放、產生）功率。出（釋放、產生）功率。例例U1U2U3Iab圖示電路中：圖示電路中： U1 = 4V，U2 = 8V， U3 =6V，I = 4A P1 = U1I = 44 = 16WP2=U2I =84=32WP3 = U3I = 64 = 24W則：則：電路總功率：電路總功率：P = P1P2P3 =

21、 0 電路的功率是平衡的：電路的功率是平衡的： 吸收電能的各元件功率的總和吸收電能的各元件功率的總和等于發出電能的各元件功率的總和。等于發出電能的各元件功率的總和。吸收吸收16W發出發出32W吸收吸收24W電功率電功率第第1 1章章 直流電路的分析與應用（直流電路的分析與應用（2 2）電氣工程系電氣工程系 1 1. .3 3 直流電路的基本元件直流電路的基本元件1 1. .3 3.1 .1 電源電源1 1. .3 3. .2 2 電阻元件電阻元件1 1. .4 4 直流電路的分析方法直流電路的分析方法1 1. .4 4.1 .1 電阻的連接電阻的連接1 1. .4 4.2 .2 支路電流法支路

22、電流法1 1. .4 4.3 .3 疊加定理疊加定理1.4.4 1.4.4 戴維南定理戴維南定理1.3 1.3 直流電路的基本元件直流電路的基本元件【學習目標】【學習目標】1）理解電源、電阻的概念及特性。）理解電源、電阻的概念及特性。2）掌握電源的兩種模型。）掌握電源的兩種模型。3）掌握電阻的歐姆定律。）掌握電阻的歐姆定律。電路中常用的元件有電源、電阻、電感、電路中常用的元件有電源、電阻、電感、電容、二極管、三極管、晶閘管等電容、二極管、三極管、晶閘管等。電路是由電路元件連接組成的。電路是由電路元件連接組成的。二端元件：二端元件：具有兩個引出端的元件具有兩個引出端的元件元件元件多端元件：具有具

23、有兩個兩個以上以上引出引出端的元件端的元件 一一、電源電動勢、電源電動勢電動勢：電動勢： 電源內部有一種電源力，它將正電荷從低電位處經電電源內部有一種電源力，它將正電荷從低電位處經電源內部移向高電位處，從而保持電荷運動的連續性。源內部移向高電位處，從而保持電荷運動的連續性。電源力將單位正電荷電源力將單位正電荷q從電源負極移到電源正極從電源負極移到電源正極所作的功，用所作的功，用E或者或者e表示，是電源的專用名詞。表示，是電源的專用名詞。大小及方向：大小及方向：電源電源EU電源電源EUE = UE = U 即電源電動勢即電源電動勢與電源電壓大小與電源電壓大小相等、方向相反，相等、方向相反，單位也

24、是伏特。單位也是伏特。1.3.11.3.1 電電源源 二、電源模型二、電源模型1、電壓源、電壓源：具有較低內阻的電源。分為直流電壓源和具有較低內阻的電源。分為直流電壓源和交流電壓源。交流電壓源。理想電壓源：理想電壓源：內阻為零的電壓源內阻為零的電壓源 Us 或或 us 。US或或usUS理想電壓源的符號理想電壓源的符號USR0電壓源電路電壓源電路是一種理想的情況，實際電源不可能如此。是一種理想的情況，實際電源不可能如此。 實際電源可以表示實際電源可以表示為為Us=E的理想電壓源的理想電壓源 和電阻和電阻Ro串聯電路串聯電路干電池、鉛蓄電池及一般直流發電機都可視為直流電壓源。干電池、鉛蓄電池及一

25、般直流發電機都可視為直流電壓源。2、電流源、電流源：具有很大內阻的電源。分為直流電流源和具有很大內阻的電源。分為直流電流源和交流電流源。交流電流源。理想電流源：理想電流源：內阻為無限大的電流源內阻為無限大的電流源 IS 或或 is 。理想電流源符號理想電流源符號電流源電路電流源電路是一種理想的情況，實際電源不可能如此。是一種理想的情況，實際電源不可能如此。 實際電源也可以實際電源也可以用電流為用電流為IS的理想電流的理想電流源和電阻源和電阻Ro串聯表示串聯表示晶體管工作于放大狀態時就接近于理想直流電流源。晶體管工作于放大狀態時就接近于理想直流電流源。Is或或isIsR0 1.1.電阻的概念電阻

26、的概念起電阻作用的起電阻作用的二端耗能元件二端耗能元件物體對電流的阻礙作用。物體對電流的阻礙作用。電電阻阻電阻電阻作用作用：電阻元件：電阻元件：R 或或 r表示：表示：歐姆歐姆 單位：單位：R1.3.21.3.2 電阻元件電阻元件RG1與與導體的材料、長度以及導體橫截面面導體的材料、長度以及導體橫截面面積有關，還與導體所處的環境溫度有關。積有關，還與導體所處的環境溫度有關。大小大小： 2. 2.電阻的分類電阻的分類固定電阻器固定電阻器可變電阻器可變電阻器碳膜電阻碳膜電阻金屬膜電阻金屬膜電阻金屬氧化膜電阻金屬氧化膜電阻貼片電阻貼片電阻按按結結構構形形式式熱敏電阻熱敏電阻壓敏電阻壓敏電阻光敏電阻光

27、敏電阻-0-0-碳膜電阻碳膜電阻金屬膜電阻金屬膜電阻金屬氧化膜電阻金屬氧化膜電阻貼片電阻貼片電阻繞線電阻繞線電阻熱敏電阻熱敏電阻排電阻排電阻軸向引線電阻軸向引線電阻無引線電阻無引線電阻按按引引出出線線精密電阻精密電阻高頻電阻高頻電阻按按用用途途大功率電阻大功率電阻容斷電阻容斷電阻-3.3.電阻的符號電阻的符號（a）（b）（c）（d）（e）（f）（a）電阻的一般符號；（）電阻的一般符號；（b）可調電阻；（）可調電阻；（c）熱敏電阻；）熱敏電阻；（d）壓敏電阻；）壓敏電阻； （e）光敏電阻；）光敏電阻； （f）W電阻；電阻；4. .歐姆定律歐姆定律電壓電流關聯參考時：電壓電流關聯參考時： 在一段電

28、路中，通過電路的電流大小與這段電路兩端在一段電路中，通過電路的電流大小與這段電路兩端的電壓大小成正比，與這段電路的電阻值成反比。的電壓大小成正比，與這段電路的電阻值成反比。RUI RUI電壓電流非關聯參考時：電壓電流非關聯參考時：RUI電壓電流為交流量時，以上各式中的字母均為小寫字母。電壓電流為交流量時，以上各式中的字母均為小寫字母。RURIUIP22根據歐姆定律可以推根據歐姆定律可以推導出電阻的功率為導出電阻的功率為:1.4 1.4 直流電路的分析方法直流電路的分析方法【學習目標】【學習目標】1）理解電路等效變換的概念。）理解電路等效變換的概念。2）掌握電阻等效電路的化簡和等效電阻的計算。）

29、掌握電阻等效電路的化簡和等效電阻的計算。3）掌握支路電流法、電源等效互換法、疊加定）掌握支路電流法、電源等效互換法、疊加定 理等電路分析方法。理等電路分析方法。4）理解戴維南定理及其應用。）理解戴維南定理及其應用。1.4.11.4.1 電阻的連接電阻的連接 電阻在使用時可以根據需要將它們連接成具有電阻在使用時可以根據需要將它們連接成具有兩個或者三個端子的組合電路，這個組合電路可用兩個或者三個端子的組合電路，這個組合電路可用一個等效的電阻來代替，其阻值叫做組合電路的等一個等效的電阻來代替，其阻值叫做組合電路的等效電阻效電阻(或總電阻或總電阻)。 常見的電阻連接方式有串聯、并聯、混聯、常見的電阻連

30、接方式有串聯、并聯、混聯、星形連接和三角形連接等形式。星形連接和三角形連接等形式。R1R3R2U1U2U3UI1I2I3II1 = I2 = I3 = IU = U1 + U2 + U3R = R1 + R2 + R3特點：特點：第第i個電阻的阻值個電阻的阻值第第i個電阻的電壓個電阻的電壓串聯電路的總電阻串聯電路的總電阻串聯電路的總電壓串聯電路的總電壓分壓公式分壓公式選擇電流、電壓參考方向如圖選擇電流、電壓參考方向如圖URRUii分壓系數分壓系數電阻首尾順序相連電阻首尾順序相連中間無分支中間無分支串聯串聯(+)：1.1.電阻的串聯電路電阻的串聯電路 在圖所示的分壓器中輸入電壓在圖所示的分壓器中

31、輸入電壓U i =12 V，R1=350，R2 = 550，RW =270，試求輸出電壓試求輸出電壓UO的變化范圍。的變化范圍。R1R2R3RPUOUi分壓器分壓器 ViP212omin6 . 5URRRRU8.4ViP212PomaxURRRRRU解：由圖知，當解：由圖知，當RP觸頭調到下端時，觸頭調到下端時，輸出為輸出為Uomin當觸頭調到上端時，輸出為當觸頭調到上端時，輸出為Uomax 即分壓器的輸出電壓即分壓器的輸出電壓Uo的變化的變化范圍是范圍是5.68.4V之間。之間。例例R3R1并聯并聯()：電阻首和尾分別電阻首和尾分別相并連接相并連接R2U1U2U3UI2I1I3I選擇電流、電

32、壓參考方向如圖選擇電流、電壓參考方向如圖U1 = U2 = U3 = UI = I1 + I2 + I3特點：特點：RRRR3211111（G = G1 + G2 + G3）2121RRRRR IRRRI2121 IRRRI2112 兩電阻并聯等效電阻：兩電阻并聯等效電阻：兩電阻并聯分流公式：兩電阻并聯分流公式：2.2.電阻的并聯電路電阻的并聯電路 有一表頭，滿刻度電流有一表頭，滿刻度電流I g =100 A（即允許通過的最（即允許通過的最大電流），內阻大電流），內阻R R g =1k =1k。現需擴展其量程，如圖示。若。現需擴展其量程，如圖示。若要改變成量程（即測量范圍）為要改變成量程（即測

33、量范圍）為10mA，50mA的電流表，的電流表，應并聯多大的電阻應并聯多大的電阻R a、R b ？ IgRg擴大電流表量程擴大電流表量程RaRbIUab例例解：先求表頭允許的最大電壓解：先求表頭允許的最大電壓U g = = I g R g = = 0.1V再求分流電阻分流的數值再求分流電阻分流的數值量程量程10mA時：時：Ia = =I- - Ig = = 9.9mA量程量程50mA時：時：Ib = =I- - Ig = = 49.9mA再求分流電阻的阻值再求分流電阻的阻值 2.004 , 10.101bgbagaIUR IUR混聯混聯：難點難點關鍵關鍵3.3.電阻的混聯電路電阻的混聯電路例例

34、babbbbccddeeffR1R2R3R4R5R6R7R8R9b求下圖求下圖 1 中中a、b間的等效電阻。間的等效電阻。abR1R2R3R4R5R6R7R8R9圖圖 1圖圖 2a、b間等效電路如圖間等效電路如圖2，則等效電阻是：，則等效電阻是：Rab = （R4R6 + R3）R5 + R2 （R8 + R7R9）+ R1根據畫等效電路的方法，根據畫等效電路的方法，解解: :電路的有關術語電路的有關術語支路支路：電路中每一段不分支的路，稱一條支路。：電路中每一段不分支的路，稱一條支路。節點節點：電路中支路的交點。用字母或者數字表示。：電路中支路的交點。用字母或者數字表示。回路回路：電路中由支

35、路組成的閉合路徑稱回路。：電路中由支路組成的閉合路徑稱回路。網孔網孔：回路內部不含支路的回路，稱為網孔。：回路內部不含支路的回路，稱為網孔。用字母表示，首尾字母呼應。用字母表示，首尾字母呼應。即一個即一個“窟窿窟窿”為一個網孔。為一個網孔。1.4.21.4.2 支路電流法支路電流法1.1.基爾霍夫定律基爾霍夫定律a123管管道道3 3中中的的水水流流方方向向 ？KCL：電路任一節點，在任一時刻，：電路任一節點，在任一時刻， 流入該節點全部電流的總和等流入該節點全部電流的總和等 于流出該節點全部電流的總和。于流出該節點全部電流的總和。節點電流方程（節點電流方程（KCL）方程：）方程： i i（t

36、） = i o（t）也可寫成：也可寫成：i( (t) ) = 0ai1（t）i2（t）i3（t）i1（t）+ +i2（t） = i3（t）如果電流是直流量，則各電流都用大寫字母。如果電流是直流量，則各電流都用大寫字母。基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（基爾霍夫（基爾霍夫第一定律，第一定律，KCL）基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫第二定律，基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫第二定律，KVLKVL）US1 1US2 2R1 1R2 2R3 3abcdU3 3U2 2U1 1Uad+ +Udb+ +Ubc+ +Uca=0=0Uad+ +Udb- -Ucb- -Uac=0=0KVL：電路任一回路，在任一時：電路任一

37、回路，在任一時 刻，組成該回路的各支路刻，組成該回路的各支路 的電壓代數和為零。的電壓代數和為零。回路電壓方程（回路電壓方程（KVL）方程：）方程：U = 0如果電壓是交如果電壓是交流量，則都用流量，則都用小寫字母。小寫字母。構建支路電流法方程構建支路電流法方程找出電路中的節點（找出電路中的節點（n個個) )、支路（支路（b條）、網孔（條）、網孔（m個）個）在電路中標出各支路的電流（在電路中標出各支路的電流（b個）個）用支路電流表示各電阻電壓，用支路電流表示各電阻電壓， 列出列出m個網孔的個網孔的KVL方程方程列出列出 n-1個個KCL方程方程 聯立聯立（n-1）+ +m=b個方程，組成方程組

38、個方程，組成方程組（求解方程組，可以得到各支路電流求解方程組，可以得到各支路電流）2.2.基爾霍夫定律基爾霍夫定律例例列出圖示電路的支路電流法方程。列出圖示電路的支路電流法方程。US1US2US3R1R2R3R5R4R6a節點：節點：a、b、c、d1支路：支路：ab、ad、ac、bc、bd、cdbcd網孔：網孔：abda 、bcdb、acba2標出各支路電流標出各支路電流 選擇參考方向選擇參考方向KCL方程：方程：3a：I1+ +I2- -I4=0=0I4I1I2I6I5I3b：I3+ +I4- -I6=0=0c：I1+ +I5- -I6=0=0KVL方程：方程：4：I4R4+ +US3- -

39、I3R3+ +I2 2R2 2- -US2=0=0：I6R6+ +I5R5+ +I3 3R3 3- -US3=0=0：US1- -I1R1- -I6 6R6 6- -I4R4=0=0聯立六個方程組成聯立六個方程組成方程組，求解后可方程組，求解后可以得到各支路電流以得到各支路電流1.4.31.4.3 疊加定理疊加定理 疊加定理：疊加定理：在線性電路中，當有兩個或兩個以上在線性電路中，當有兩個或兩個以上 的獨立電源作用時，則任意支路的電的獨立電源作用時，則任意支路的電 流或電壓，都可以認為是電路中各個流或電壓，都可以認為是電路中各個 電源單獨作用而其他電源不作用時，電源單獨作用而其他電源不作用時，

40、 該支路中產生的各電流分量或電壓分該支路中產生的各電流分量或電壓分 量的量的代數和代數和。證證明明RRIRRRRURRRRIRURIURRIRRRURRIRUI21S2121S2221S1S221S121S21S1SUSISR1R2UIISR1R2UIUSR1R2UIRRIRRRIURRIRI21S21221S1RRURRIURRUI21S2221S UUUIII 1 1、求電壓、電流代數和時，分量的參、求電壓、電流代數和時，分量的參考方向與總量的參考方向一致時，該考方向與總量的參考方向一致時，該分量取正，相反時該分量取負。分量取正，相反時該分量取負。2、激勵作用為零又稱作除源：電壓源激勵作用

41、為零又稱作除源：電壓源用短路替代，電流源用開路替代。用短路替代，電流源用開路替代。3、不能用疊加定理計算功率。、不能用疊加定理計算功率。（a）+（b）=（c）有源二端網絡：含有電源的二端網絡有源二端網絡：含有電源的二端網絡無源二端網絡：沒有電源的二端網絡無源二端網絡：沒有電源的二端網絡有源有源網絡網絡ab電源電源abUSR0abUS：等于網絡：等于網絡a、b間開路時的開路電壓，即間開路時的開路電壓，即US = =Uaboc 。Ri：網絡除源后（成為無源二端網絡）的等效電阻：網絡除源后（成為無源二端網絡）的等效電阻Rab 。1.4.41.4.4 戴維南定理戴維南定理戴維南定理戴維南定理：任意有源

42、二端網絡都可以等效為一電壓源任意有源二端網絡都可以等效為一電壓源US串一電阻串一電阻Ri；其中電壓源的電壓；其中電壓源的電壓US等于網絡等于網絡的開路電壓的開路電壓UOC，電阻，電阻Ri等于網絡除源后端口等于網絡除源后端口的等效電阻。的等效電阻。注意注意：除源除源是指網絡中所有的電源作用為零。是指網絡中所有的電源作用為零。 電壓源除源電壓源除源相當于短路，可相當于短路，可用短路線替代。用短路線替代。 電流源除源電流源除源相當于開路，可相當于開路，可用開路替代。用開路替代。用戴維南定理求圖示電路中用戴維南定理求圖示電路中R上的電流上的電流I 。例例ISUSR1ba（1）去掉待求支路，構建有源二端

43、網絡）去掉待求支路，構建有源二端網絡, ,如圖（如圖（a）abUocRiUSISR1RI（2）求戴維南等效電路，如圖（）求戴維南等效電路，如圖（b）：）：Uoc=Uab=Us+R1I=Us+R1IsRi =Rab=R1除源后電路如圖（除源后電路如圖（c）所示）所示R1baUocRiRI（3）將待求支路接于戴維南等效電路，）將待求支路接于戴維南等效電路， 如圖（如圖（d d）所示，求待求量。）所示，求待求量。RRUIiOC應應用用戴戴維維南南定定理理的的解解題題步步驟驟1 1、去掉待求支路，構建有源二端網絡。、去掉待求支路，構建有源二端網絡。2 2、求有源二端網絡的開路電壓、求有源二端網絡的開路

44、電壓Uococ 。3 3、對有源二端網絡除源，得到無源二端網絡。、對有源二端網絡除源，得到無源二端網絡。4 4、求無源二端網絡的等效電阻、求無源二端網絡的等效電阻Ri i 。5 5、畫出戴維南等效電路、畫出戴維南等效電路 。6 6、將待求支路接于戴維南等效電路，求出待求量。、將待求支路接于戴維南等效電路，求出待求量。 最大功率傳輸定理最大功率傳輸定理 USRiRIR有源有源網絡網絡I推導推導 RRRURIPiS222RRRRRRRRRRRUii2SiiiSU4422222%50%100IUPSmax4RUPiSmax2負載與網絡負載與網絡 “匹配匹配”第第2 2章章 正弦交流電路（正弦交流電路

45、（1 1）電氣工程系電氣工程系 2 2.1.1正弦交流電路的基本概念正弦交流電路的基本概念2 2.1.1.1.1正弦交流電的三要素正弦交流電的三要素2 2.1.1.2 2正弦交流電的相量表示法正弦交流電的相量表示法2 2. .2 2 單相交流電路單相交流電路2 2.2.1.2.1單一元件的正弦交流電路單一元件的正弦交流電路2 2.2.2.2.2RLCRLC串聯電路串聯電路2 2.2.3.2.3日光燈電路分析日光燈電路分析2.1 2.1 正弦交流電的基本概念正弦交流電的基本概念2.1.1 正弦量的三要素正弦量的三要素 一、正弦量一、正弦量 大小和方向隨時間按正弦規律變化大小和方向隨時間按正弦規律

46、變化 的電壓、電流和電動勢統稱為正弦量。的電壓、電流和電動勢統稱為正弦量。 正弦信號的和、差、微積分等運算正弦信號的和、差、微積分等運算結果仍是結果仍是同頻率同頻率的正弦信號。的正弦信號。 當正弦信號作為電路的信號源時，當正弦信號作為電路的信號源時，電路中產生的響應仍是電路中產生的響應仍是同頻率同頻率的正弦的正弦信號。信號。 i=Isin(t+ ) 其波形其波形如圖如圖 t i mI T從表達式可以看出從表達式可以看出, ,當當Im、T、 確定后確定后, ,正正弦量就被唯一地確定弦量就被唯一地確定了了, ,所以這三個量統稱所以這三個量統稱為正弦量的三要素。為正弦量的三要素。正弦電流正弦電流 i

47、 用三角函數表示為用三角函數表示為 二二 正弦量的三要素正弦量的三要素1. .周期周期T、頻率、頻率f 和角頻率和角頻率2. .最大值和有效值最大值和有效值3. 相位、初相、相位差相位、初相、相位差周期周期T : : 正弦量變化一次所需要的時正弦量變化一次所需要的時 間稱為周期。單位是秒間稱為周期。單位是秒 (s(s）。）。頻率頻率f : : 1 1秒鐘正弦量變化的次數稱秒鐘正弦量變化的次數稱 為頻率。單位是赫茲（為頻率。單位是赫茲（H HZ Z ) )。 顯然顯然 f =1/T 或或 T =1/f 1. .周期周期、頻率、頻率f 和角頻率和角頻率角頻率角頻率 : : 單位時間里正弦量變化的角

48、度稱為單位時間里正弦量變化的角度稱為 角頻率。單位是弧度角頻率。單位是弧度/ /秒（秒（rad/srad/s）. . =2/T=2f 周期，頻率，角頻率從不同角度描述周期，頻率，角頻率從不同角度描述了正弦量變化的快慢。三者只要知道其中了正弦量變化的快慢。三者只要知道其中之一便可以求出另外兩個。之一便可以求出另外兩個。 最大值和有效值最大值和有效值 正弦量某一正弦量某一瞬間的值瞬間的值稱為瞬時值，瞬稱為瞬時值，瞬 時值中時值中最大的最大的稱為最大值。稱為最大值。Im、Um、 Em分別表示電流、電壓和電動勢的分別表示電流、電壓和電動勢的 最大值。最大值。 表示表示交流電交流電的大小常用的大小常用有

49、效值有效值的概念。的概念。 把兩個等值電阻分別通一交流電流把兩個等值電阻分別通一交流電流i 和直流電流和直流電流。如果在相同的時間。如果在相同的時間內所內所產生的熱量相等，那么我們把這個產生的熱量相等，那么我們把這個直流電直流電流流定義為交流電流的有效值。定義為交流電流的有效值。所以交流電的有效值是瞬時值的方均根。所以交流電的有效值是瞬時值的方均根。即即將電流的三角式帶入上式中有將電流的三角式帶入上式中有: :同理同理: :3. .相位、初相、相位差相位、初相、相位差相位相位：我們把我們把 t t+ + 稱為相位。稱為相位。初相初相：t=0t=0時的相位稱為初相時的相位稱為初相 。相位差相位差

50、：任意兩個：任意兩個同頻率同頻率的正弦的正弦 量的相位之差。用量的相位之差。用 表示。表示。 例：例： 兩者的相位差為兩者的相位差為: 0 0 電壓超前電流電壓超前電流角角 ( (或電流滯后電壓或電流滯后電壓 角角) ) =0=0 電壓與電流同相位電壓與電流同相位 00 0,電電感吸收能量感吸收能量,第二個第二個 1/4 周期周期 P0,0,電容電容儲存能量儲存能量, ,第二個第二個1/41/4周期周期p0, 0 電壓超前電流電路呈感性。電壓超前電流電路呈感性。90 0) 求每相負載的求每相負載的R和和X。返回PULcos3IL = =300032200.866= 9.09 A UL = 22

51、0 V , UP = 3220V 解解 : : P = 3 ULIL cosz=UPIP=2203 9.09=13.97每相阻抗的模每相阻抗的模: :R = zcos = 12.1 X = z sin = 7 ( 0電路呈感性電路呈感性) )返回第第3 3章章 電機與變壓器電機與變壓器電氣工程系電氣工程系 3 3.1.1變壓器變壓器3 3.1.1.1.1變壓器的概述變壓器的概述3 3.1.1.2 2變壓器的工作原理變壓器的工作原理3 3.1.1.3 3變壓器的損耗和額定值變壓器的損耗和額定值3 3. .2 2 直流電機直流電機3 3.2.1.2.1直流電機的構造直流電機的構造3 3.2.2.2

52、.2直流電機的工作原理直流電機的工作原理3 3.2.3.2.3直流電動機的勵磁方式和特性直流電動機的勵磁方式和特性3 3. .3 3 三相異步電動三相異步電動3 3. .3 3.1.1三相異步電動機三相異步電動機3 3. .3 3.2.2旋轉磁場旋轉磁場3 3. .3 3.3.3三相異步電動機工作原理三相異步電動機工作原理3 3. .3 3. .4 4三相異步電動機轉速三相異步電動機轉速3 3. .3 3. .5 5三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的銘牌3.1 3.1 變壓器的概述變壓器的概述3.1.1 變壓器的概述變壓器的概述 一一 變壓器的用途變壓器的用途 變壓器是一種常見的電氣設備，具

53、有變壓器是一種常見的電氣設備，具有變變換電壓、變換電流、變換阻抗換電壓、變換電流、變換阻抗的作用，主要的作用，主要用途：用途：1 1、電力系統中輸變電。、電力系統中輸變電。 配電變壓器配電變壓器 升壓變壓器升壓變壓器 降壓變壓器降壓變壓器2 2、為多種儀器儀表、電子線路、為多種儀器儀表、電子線路提供合適的電流和電壓提供合適的電流和電壓 。3 3、電子技術中耦合、隔離信號和實現阻抗、電子技術中耦合、隔離信號和實現阻抗匹配匹配 儀器儀表、電子線路等儀器儀表、電子線路等電子技術中變壓器電子技術中變壓器4 4、用于各種焊接、電爐等特殊變壓器、用于各種焊接、電爐等特殊變壓器。 焊接、電爐等特種變壓器焊接

54、、電爐等特種變壓器 二二 變壓器的構造和分類變壓器的構造和分類 1 1、構造、構造 變壓器主要是由變壓器主要是由鐵心鐵心和和繞組繞組兩部分組成兩部分組成 鐵心鐵心：硅鋼片疊制，厚度硅鋼片疊制，厚度0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm繞組繞組：用絕緣材料的銅質線圈繞制用絕緣材料的銅質線圈繞制 繞組繞組一次繞組一次繞組（初級繞組、原繞組）（初級繞組、原繞組）與電源相連與電源相連 二次繞組二次繞組（次級繞組、副繞組）（次級繞組、副繞組）與負載相連與負載相連 變壓器結構圖變壓器結構圖 2 2、變壓器分類、變壓器分類 心式變壓器心式變壓器殼式變壓器殼式變壓器(1)根據鐵根據鐵心和繞組心和繞組

55、的結構的結構 心式變壓器心式變壓器 殼式變壓器殼式變壓器自冷式變壓器（小型）自冷式變壓器（小型）油冷式變壓器（大型）油冷式變壓器（大型）(2)根據冷根據冷卻方式卻方式 自冷式變壓器自冷式變壓器 油冷式變壓器油冷式變壓器3.1 3.1 變壓器的概述變壓器的概述3.1.2 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一一 變壓器的電壓變換作用變壓器的電壓變換作用 K K稱為變壓器的變比；稱為變壓器的變比；U1為一次繞組電壓（輸入電壓、電源電為一次繞組電壓（輸入電壓、電源電壓）；壓）；U2 為二次繞組電壓（輸出電壓、負載電壓）；為二次繞組電壓（輸出電壓、負載電壓）；N1、 N2 分別分別為一、二次繞組的匝數；為

56、一、二次繞組的匝數；E1 、E2 分別為一、二次繞組的電動勢。分別為一、二次繞組的電動勢。變壓器原理圖變壓器原理圖二二 變壓器的電流變換作用變壓器的電流變換作用 I1、I2 分別為初級繞組的電流和次級繞組的電流分別為初級繞組的電流和次級繞組的電流。變壓器原理圖變壓器原理圖三三 變壓器的阻抗變換作用變壓器的阻抗變換作用變壓器原理圖變壓器原理圖ZKZNNZ2221ZKZNNZ2221Z負載阻抗，負載阻抗，Z初級繞組的阻抗初級繞組的阻抗3.1 3.1 變壓器的概述變壓器的概述3.1.3 變壓器損耗和額定值變壓器損耗和額定值一一 變壓器的損耗和效率變壓器的損耗和效率1.1.變壓器的損耗包括兩部分變壓器

57、的損耗包括兩部分銅損銅損 ( Pcu) 鐵損鐵損 ( PFe )磁滯損耗磁滯損耗渦流損耗渦流損耗：2.2.變壓器的效率變壓器的效率變壓器效率曲線變壓器效率曲線二二 變壓器的銘牌變壓器的銘牌變壓器的銘牌變壓器的銘牌額定值額定值1）額定容量）額定容量 SN（kVA）：指銘牌規定在額定使用條件下所能）：指銘牌規定在額定使用條件下所能輸出的視在功率，對三相變壓器而言，額定容量指三相容量輸出的視在功率，對三相變壓器而言，額定容量指三相容量之和。之和。2）額定電壓）額定電壓 UN（kV或或V）：指變壓器長時間運行時所能承受）：指變壓器長時間運行時所能承受的工作電壓。一次額定電壓的工作電壓。一次額定電壓 ，

58、是指規定加到一次側的電壓；，是指規定加到一次側的電壓；二次額定電壓二次額定電壓 ，是指變壓器一次加額定電壓時，二次空載時，是指變壓器一次加額定電壓時，二次空載時的端電壓，在三相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。的端電壓，在三相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。3）額定電流）額定電流 IN（A）：指變壓器的額定容量下，允許長期通）：指變壓器的額定容量下，允許長期通過的電流。同樣，三相變壓器的額定電流也指的是線電流。過的電流。同樣，三相變壓器的額定電流也指的是線電流。4）額定頻率）額定頻率 fN（Hz）：中國規定標準工頻為）：中國規定標準工頻為50Hz。3.2 3.2 直流電機直流電機3.2.1 直流

59、電機的構造直流電機的構造直流發電機直流發電機 （電源）（電源） 直流電動機（動力直流電動機（動力 ）直流測速發電機直流測速發電機 （信號傳遞）（信號傳遞） 直流伺服電動機（信號傳遞）直流伺服電動機（信號傳遞） 直流電動機外形圖直流電動機外形圖直流電機主要是由直流電機主要是由定子定子和和轉子轉子兩大部分組兩大部分組成。成。一、定子部分一、定子部分（a a）主磁極）主磁極 （b b）機座）機座 機座機座主磁極主磁極換向磁極換向磁極端蓋端蓋電刷裝置等電刷裝置等組組成成二、轉子（電樞）部分二、轉子（電樞）部分 （a a）轉子主體）轉子主體 （b b）電樞鋼片）電樞鋼片 電樞鐵心電樞鐵心電樞繞組電樞繞組

60、換向器換向器轉軸轉軸風扇等風扇等組組成成 a)結構圖結構圖 b)軸向截面圖軸向截面圖a)1端蓋端蓋 2風扇風扇 3機座機座 4電樞電樞 5主磁極主磁極6刷架刷架 7換向器換向器 8接線板接線板 9出線盒出線盒10換向器換向器 b) 1機座機座 2主磁極主磁極 3轉軸轉軸 4電樞鐵心電樞鐵心 5換向磁極換向磁極 6電樞繞組電樞繞組 7換向器換向器 8電刷電刷3.2 3.2 直流電機直流電機3.2.2 直流電機工作原理直流電機工作原理NSNS一一 直流發電機工作原理直流發電機工作原理注意：注意：電刷與負載連接固定不動，電刷壓在換向片電刷與負載連接固定不動，電刷壓在換向片上。換向器和線圈連接并轉動，