1、主編 王浩中國電力出版社電工學李薇薇主編 王浩電工學李薇薇內容提要(電工技術部分）直流電路電容元件與電感元件正弦交流電路鐵磁材料與磁路變壓器電機發電廠廠用電及低壓電動機的控制常用電工儀表及使用內容提要(電工技術部分）直流電路內容提要(電子技術部分）半導體二極管及整流電路半導體三極管及放大電路數字電路基礎組合邏輯電路時序邏輯電路模/數轉換器和數/模轉換器內容提要(電子技術部分）半導體二極管及整流電路第一章 直流電路1.9節點電壓法1.8兩種電源模型及其等效互換1.7電阻的串聯與并聯1.6基爾霍夫定律1.5電路的三種狀態1.4電阻元件及歐姆定律1.3電功率與電能1.2電流、電壓及電動勢1.1電路及

2、電路模型1.10疊加定理1.11戴維南定理小結習題一返 回 總 目 錄第一章 直流電路1.9節點電壓法1.8兩種電源模型及其等效互1.1電路及電路模型概念：電流流經的路徑。組成：由電源、負載和中間環節組成。電路各部分的功能電源：產生電能，將其他能量轉換為電能負載：用電設備總稱，將電能轉換為其他能中間環節：電路中傳輸、分配、控制電能作用。一、電路1.1電路及電路模型概念：電流流經的路徑。電路各部分的功能一 電路元件概念： 為了對電路進行分析計算，常常將實際電器元件近似化和理想化 ，把在一定條件下忽略次要電磁因素，僅考慮其主要電磁特性的理想元件，稱為電路元件。電路模型：用國家標準規定的電路元件圖形

3、符號代替實際電路器件所繪制的電路，稱為電路模型，亦叫原理電路圖，簡稱電路圖。 二、電路模型手電筒實際電路圖手電筒原理電路圖退出 電路元件概念： 為了對電路進行分析計算，常常將實際電器元件一、電流電流概念：電荷的定向移動稱為電流。電流強度：單位時間內通過導體截面的電荷量，簡稱電流。用于衡量電流大小。1.2電流、電壓和電動勢電流方向： 正電荷運動方向，習慣稱為電流的實際方向。一、電流電流概念：電荷的定向移動稱為電流。1.2電流、電壓和直流電流：大寫 I 表示電流單位：安培（安），A 千安，kA 毫安，mA直流電流：大寫 I 表示電流單位：安培（安），A 電壓概念：在電場力的作用下，單位電荷從一點移

4、到另一點的能量改變量稱為這兩點間的電壓，u表示。二、電壓電壓方向：正電荷運動其能量減少的方向，習慣稱為電壓的實際方向。電壓概念：在電場力的作用下，單位電荷從一點移到另一點的能量改電壓單位：伏特（伏），V 千伏，kV 毫伏，mV 微伏，V 直流電壓：大寫U 表示電壓單位：伏特（伏），V直流電壓：大寫U 表示電工學(第二版)0電工學目錄1直流電路課件參考方向概念：對于一個元件，在電壓（或電流）可能的兩個方向中任選的一個方向稱為參考方向。三、電流、電壓的參考方向正負號問題：若實際方向與參考方向相同，前加正號；若實際方向與參考方向相反，前加負號。參考方向概念：對于一個元件，在電壓（或電流）可能的兩個方

5、向中有關參考方向的注意事項： 電路中，電流、電壓的參考方向用實線箭頭表示，需要時，用虛線箭頭表示其實際方向。1）電流、電壓的方向客觀存在，參考方向人為選定。2）同一電流（或電壓），參考方向選擇不同，其表示結果為等大異號。如：Uab=-Uba , Iab=-Iba3）無特殊說明，電流、電壓均為帶有正負號的參考量，不指明參考方向談正負毫無意義。參考方向一經選定不能隨意變動。有關參考方向的注意事項：1）電流、電壓的方向客觀存在，參考方 關聯參考方向與非關聯參考方向 對某一段電路或某一元件，若選擇電流、電壓參考方向一致，稱關聯參考方向；如不一致，稱非關聯參考方向。 如果采用關聯方向，在標示時標出一種即

6、可。 關聯參考方向與非關聯參考方向 如果采用關聯方向電位概念：在電路中，任選一點為參考點，則某一點到參考點之間的電壓，稱作該點的電位。用V表示。單位同電壓單位。四、電位選O點為參考點，Va=UaoVo=0 ，參考點也叫零電位點對上圖，有：Va=Uao，Vb=Vbo ，Uab=Uao+Uob=Uao-Ubo=Va-Vb結論：兩點間的電壓等于兩點間的電位差。所以電壓也叫電位差。亦可知電壓方向是高電位指向低電位。電位概念：在電路中，任選一點為參考點，則某一點到參考點之間的選用不同的參考點，各點電位的數值不同，但任意兩點之間的電壓不隨參考點的改變而變化。參考點的選擇：電力系統，常以大地，電子設備，常選

7、機殼。選用不同的參考點，各點電位的數值不同，但任意兩點之間的電壓不 電動勢概念：電源力將單位正電荷從電源的負極移動到正極所做的功，稱為電源的電動勢。電動勢方向：電源負極指向電源正極。 電動勢的實際方向與電壓實際方向相反單位：同電壓，伏特（V）五、電動勢 電動勢概念：電源力將單位正電荷從電源的負極移動到正極所做的直流電源：電動勢的大小和方向不隨時間變化的電源。E表示其電動勢。一般符號：電池類直流電源符號：注意：當不考慮電源內阻，電源電動勢大小與電源端電壓大小相等。當方向相反：當方向相同：退出直流電源：電動勢的大小和方向不隨時間變化的電源。E表示其電動1.3 電功率與電能功率概念：單位時間內電源力

8、或電場力所做的功稱為電功率，簡稱功率。單位：瓦特（W），千瓦（kW），毫瓦（mW) 1kW=103W 1mW=10-3W功率與電壓電流的關系：一、電功率直流電路功率： P=UI1.3 電功率與電能功率概念：單位時間內電源力或電場力所做的二端網絡概念：電路中，對外只有兩個端鈕的一段電路兩種情況： 1）接受功率：二端網絡端口電壓電流方向相同，該網絡接受功率為負載； 2）發出功率：二端網絡端口電壓電流方向相反，該網絡發出功率為電源。電源：U和I的 實際方向相反，電流 從端流出，發出功率 負載：U和I的實際方向相同，電 流從端流入，吸收功率負載有時指用電設備，有時指功率。二端網絡概念：電路中，對外只有

9、兩個端鈕的一段電路電源：U和I電壓電流關聯方向時：P =UI電壓電流非關聯方向時：P =UIP0時接受功率，P0時發出功率。功率與電流、電壓的關系：電壓電流關聯方向時：電壓電流非關聯方向時：P0時接受功率，電工學(第二版)0電工學目錄1直流電路課件概念：在一段時間內電場力做功的總和稱為電能，用W表示。直流電路： W=Pt=UIt電能單位：焦耳（J)，實用用千瓦時（kWh) 1kWh=1000W3600s=3.6106J=1度二、電能概念：在一段時間內電場力做功的總和稱為電能，用W表示。二、電退出退出電阻概念：導體或半導體對電流的阻礙作用稱為電阻。電阻元件的特性：流過電流生熱，消耗電能。電阻元件

10、：理想的二端元件，其電壓、電流方向總一致，不斷消耗電能。簡稱為電阻。 符號： R表示其阻值。線性電阻元件：電壓與電流的大小成正比的電阻。否則為非線性電阻元件。線性電路：由線性元件組成的電路。否則為非線性電路。1.4 電阻元件與歐姆定律一、電阻元件電阻概念：導體或半導體對電流的阻礙作用稱為電阻。1.4 電阻線性電阻元件伏安特性：UIo電阻：電導：電阻單位：歐姆（），千歐（k）;兆歐（M） 1 k=103； 1 M=103k=106電導單位：西門子（西），符號S。線性電阻元件伏安特性：UIo電阻：電導：電阻單位：歐姆（）當U、I 取關聯參考方向相同時，U、I 取非關聯參考方向時，RU+IRU+I

11、說明： 式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定； U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考 方向之間的關系。 通常取 U、I 參考方向相同，即取關聯參考方向。U = I R U = IR對于線性電阻元件，二、歐姆定律 以上兩式皆為歐姆定律式 當U、I 取關聯參考方向相同時，U、I 取非關聯參考方向時，電阻功率：三、電阻元件的功率電阻實際應用：電熱設備，如電熱水器、電熨斗、電烤箱、電爐等電阻是耗能元件，按電壓電流關聯參考方向，退出電阻功率：三、電阻元件的功率電阻實際應用：電熱設備，如電熱水1.5 電路的三種狀態一、工作狀態R0、UO分別為電源內阻和端電壓，RL為負載電阻。開關S處于1位置，電路

12、處于工作狀態電氣設備的額定值： 為了保證電路的正常工作，廠家對其生產的電氣設備的工作電壓、電流、功率等都規定了一個正常的使用值，稱為電氣設備的額定值。又稱為銘牌值。1.5 電路的三種狀態一、工作狀態R0、UO分別為電源內阻和電氣設備的工作狀態： 電氣設備在實際使用時其電壓、電流和功率的實際值不一定等于它們的額定值。滿載電氣設備工作在額定值。過載電氣設備超過額定值使用。 輕載電氣設備低于額定值使用。額定值的表示：PN、UN、IN對于電阻：電氣設備的工作狀態：額定值的表示：PN、UN、IN對于電阻：電工學(第二版)0電工學目錄1直流電路課件二、電源開路 當開關S處于2位置，電路處于開路狀態。三、電

13、源短路 當開關S處于3位置，電路處于短路狀態。 短路電流很大，應避免短路，用短路保護，低壓供電系統，用熔斷器（保險絲）保護退出二、電源開路 當開關S處于2位置，電路處于開路狀態1.6 基爾霍夫定律支路、節點、回路、網孔支路：電路中具有兩個端鈕且通過同一電流，由一個或幾個元件串聯而成的分支。節點：3條或3條以上支路的聯接點。回路：電路中任意閉合的路徑。網孔：內部不含支路的回路。該圖中含有五條支路、三個節點、六個回路、三個網孔1.6 基爾霍夫定律支路、節點、回路、網孔支路：電路中具有兩一、基爾霍夫電流定律（KCL）對于電路中任意一個節點，在任意瞬時，流進的總電流等于流出的總電流。匯集于電路任意節點

14、的各支路電流的代數和等于零。表述一表述二可假定流入節點的電流為正，流出節點的電流為負；也可以作相反的假定。一、基爾霍夫電流定律（KCL）對于電路中任意一個節點，在任意對節點a對節點aKCL不僅用于節點，還適用于假想的封閉面。例：列出下圖中封閉面大節點的KCL方程解：取流入為正將以上三式相加：I1I2I3 0 節點a I1I4+I60節點b I2I4I50節點c I3I5I60KCL的推廣：KCL不僅用于節點，還適用于假想的封閉面。例：列出下圖中封閉二、基爾霍夫電壓定律（KVL）表述任一瞬時，電路中任意回路內各元件電壓的代數和等于零。先選繞行方向，回路內元件電壓參考方向與繞行方向一致時取正（或負

15、）號，相反時取負（或正）號。二、基爾霍夫電壓定律（KVL）表述任一瞬時，電路中任意回路內例：列出下圖中閉合回路的KVL方程。例：列出下圖中閉合回路的KVL方程。KVL用于閉合回路，也可推廣應用到假想的閉合回路。例：列出下圖的KVL方程KVL的推廣：KVL用于閉合回路，也可推廣應用到假想的閉合回路。例：列出下 不能直接判斷各支路電流方向的電路稱為復雜電路。支路電流法復雜電路 當電路各電源電壓、電阻已知，以支路電流為未知量，列出獨立的KCL和KVL方程，聯立求解方程組，求得各支路電流。 一個具有b條支路、n個節點的電路，根據KCL可列出（n1）個獨立的節點電流方程式，根據KVL可列出b(n1)個獨

16、立的回路電壓方程式。 不能直接判斷各支路電流方向的電路稱為復雜電路電工學(第二版)0電工學目錄1直流電路課件即：即：解得：退出解得：退出1.7 電阻的串聯與并聯 為了滿足實際電路的需要，經常將電阻串聯或并聯。 一、電阻的串聯 幾個電阻依次相連，通過同一電流。1.7 電阻的串聯與并聯 為了滿足實際電路的需幾個電阻串聯可用一個等效電阻代替。等效電阻等效條件：相同外加電壓作用下通過的電流相等，等效電阻又叫總電阻。串聯電阻的總電阻等于各電阻之和。幾個電阻串聯可用一個等效電阻代替。等效電阻等效條件：相同外加分壓關系在電阻串聯電路中，各電阻上的電壓與其電阻值成正比。電壓關系式為分壓公式，其中電阻比為分壓比

17、。分壓關系在電阻串聯電路中，各電阻上的電壓與其電阻值成正比。電二、電阻的并聯 幾個電阻連接在同一對節點上，各電阻承受同一電壓。等效電阻（總電阻）二、電阻的并聯 幾個電阻連接在同一對節點上，各電阻承受同一兩個電阻并聯時上式表明：電阻并聯時，總電阻的倒數等于各并聯電阻的倒數之和，即總電導等于各電導之和。分流關系并聯電阻應用：電流表量程擴大及分流電路兩個電阻并聯時上式表明：電阻并聯時，總電阻的倒數等于各并聯電三、電阻的混聯既有串聯又有并聯的電阻連接方式稱為電阻的混聯。混聯電路計算步驟1）首先搞清楚各電阻的串并聯關系，按照從后向前的所謂“倒推法”求出電路的總電阻。2）求出總電流。3）利用分流或分壓公式

18、求出各電阻的電流或電壓。三、電阻的混聯既有串聯又有并聯的電阻連接方式稱為電阻的混聯。退出退出1.8兩種電源及其等效變換一、理想電源元件特點：輸出電壓不隨輸出電流的變化而變化，即輸出電壓恒定。理想電壓源又稱恒壓源。內阻可忽略的電池可看作理想電壓源。1.理想電壓源1.8兩種電源及其等效變換一、理想電源元件特點：輸出電壓不隨特點：輸出電流不隨輸出電壓的變化而變化，即輸出電流恒定。理想電流源也叫恒流源。光電池在一定光照下能產生恒定電流，可看作理想的電流源。2.理想電流源特點：輸出電流不隨輸出電壓的變化而變化，即輸出電流恒定。理想3.實際電源特點：輸出電壓隨輸出電流的增大而降低。3.實際電源特點：輸出電

19、壓隨輸出電流的增大而降低。二.電壓源與電流源的等效變換或實際電源：存在內阻，可用理想電源元件和電阻組合表示。電壓源模型：理想電壓源Us和內阻Ro串聯；電流源模型：理想電流源Is和內阻Ro并聯。二.電壓源與電流源的等效變換或實際電源：存在內阻，可用理想電注意極性：電流源IS的流出端與電壓源US的“+”端為同一端。理想電壓源US是電壓源模型中內阻R0為零特例；理想電流源IS是電流源中內阻R0為無窮大特例。理想電源元件不存在等效互換問題。注意極性：電流源IS的流出端與電壓源US的“+”端為同一端。解：設定R3上電流方向如圖。退出解：設定R3上電流方向如圖。退出1.9 節點電壓法對于只具有兩個節點的復

20、雜電路，當各支路電源、電阻已知時，可先利用節點電壓公式求得兩節點間的電壓，再應用KVL或歐姆定律求得各支路電流的方法叫節點電壓法。1.9 節點電壓法對于只具有兩個節點的復雜電路，當各支路電源彌爾曼定理：各理想電壓源方向與節點電壓方向一致取正，反之取負；各IS的參考方向與節點電壓相反取正，反之取負。彌爾曼定理：各理想電壓源方向與節點電壓方向一致取正，反之取負退出退出1.10 疊加定理在幾個電源共同作用的線性電路中任一支路的電流或電壓，等于各個電源單獨作用時在該支路上產生的電流或電壓的代數和。這就是疊加定理。說明：當某一獨立源單獨作用時，其他獨立源置零。1.10 疊加定理在幾個電源共同作用的線性電

21、路中任一支路的電應用疊加定理的步驟分別作出僅由一個電源單獨作用時的分電路圖。對各分電路計算每一支路的電流或電壓疊加電流或電壓注意事項：1、電流或電壓的參考方向2、對線性電路的電流或電壓疊加，但不能疊加功率應用疊加定理的步驟分別作出僅由一個電源單獨作用時的分電路圖。解：各電源單獨作用時如圖：將對應電流疊加得：退出解：各電源單獨作用時如圖：將對應電流疊加得：退出1.11 戴維南定理戴維南定理概念：任何一個線性有源二端網絡，對外電路來說，都可以用一個理想電壓源和一個電阻串聯的電路模型來等效替代，該理想電壓源的電壓等于原有源二端網絡的開路電壓UOC，電阻等于線性有源二端網絡去源后變成無源二端網絡的等效

22、電阻Ro。說明：當去源時，1.11 戴維南定理戴維南定理概念：任何一個線性有源二端網應用戴維南定理的步驟將待求支路移去，得有源二端網絡，并求出開路電壓將所得有源二端網絡去源得無源二端網絡，求等效電阻作出戴維南等效電路接上待求支路計算待求量。應用戴維南定理的步驟將待求支路移去，得有源二端網絡，并求出開電工學(第二版)0電工學目錄1直流電路課件匹配概念負載獲得最大功率條件：匹配： 當電路中負載電阻等于電源內阻時，負載上獲得功率最大，此時，稱電路達到匹配。匹配概念負載獲得最大功率條件：匹配：電路匹配時的功率為電路的效率 負載功率與電源功率的比值 當電路匹配時，負載與內阻上消耗的功率相等，此時，電路的

23、效率只有50%。1）在電力系統中，由于輸送的功率很大，必須減少內阻上的功損耗，電路不希望工作在匹配狀態。2）在電子電路中，由于信本身功率很小，而要求負載獲得盡可能大的功率，所以電子電路通常工作在匹配狀態。應用電路匹配時的功率為電路的效率 負載功率與電源功率的退出退出一、電路及電路模型電流流經的路徑稱為電路。電路理論研究的是電路模型，簡稱電路圖。二、電路的基本物理量1）電流：表示電流大小的量是電流強度，簡稱電流。規定正電荷的運動方向為電流的方向。2）電壓：標明電場力做功能力大小的量是電壓。 電壓、電流的參考方向是為了便于分析技術電路人為假定的，是電路理論的重要概念。3）電位：電路中某點對參考點的電壓稱為該點的電位。電路中兩點間的電壓等于兩點的電位差。電壓的方向由高電位指向低電位。4）電動勢：表明電源力做功能力大小的量，其方向由電源的