电工学PPT第二章

U R1 R2 (3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；
11 1
–
R R1 R2
(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。
I
两电阻并联时的分流公式：
+ U –
R
I1
R2 R1 R2
I
应用：
I2
R1 R1 R2
I
分流、调节电流等。(最广泛)
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例1:图示为变阻器调节负载电阻RL两端电压的 分压电路。 RL = 50 ，U = 220 V 。中间环节是变 阻器，其规格是 100 、3 A。今把它平分为四段，
R2
R =R1+R2
(4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。
I
+ U –
两电阻串联时的分压公式：
R
应U1用：R1R1R2 U
U2
R2 R1 R2
U
降压、限流、调节电压等。 编辑版pppt
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2.1.2 电阻的并联
I
特点:
+ I1 I2
(1)各电阻联接在两个公共的结点之间； (2)各电阻两端的电压相同；
(2) 若所选回路中包含恒流源支路, 则因恒流源两
端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未
知电压，因此，在此种情况下不可少列KVL方程。
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例3：试求各支路电流。
a
c
+ 42V –
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解: (4) 在 e 点：
U 220
IeaRea

A1 r1 e jθ 1 r1 j (θ 1 −θ 2 ) r1 A= = = e = ∠ θ1 − θ 2 jθ 2 A2 r2 e r2 r2
第二章 交流电路的分析与计算
即复数的乘、除运算为模与模相乘、 即复数的乘、除运算为模与模相乘、除，幅角与幅角相加、减。 幅角与幅角相加、
二、正弦信号的相量表示
根据电路图可知， 解 根据电路图可知，电流 i = i1 + i 2 ，为两个同频率正 弦量相加 正弦量的加减运算可以转换成对应相量的加减运算。 相加， 弦量相加，正弦量的加减运算可以转换成对应相量的加减运算。 正弦电流i 的相量表示分别为: 正弦电流 1、i2 的相量表示分别为: +j
ɺ = 5e j 36.9 A = 5∠36.9 A I1m ɺ I =10e−j53.1 A =10∠−53.1 A
•
例2-8 电路如图2-8（a） 电路如图2 所示，已知i1、i2分别为: 所示， 分别为:
i1 = 5 sin(ωt + 36.9 ° ) A
i2 = 10 sin(
? ?
试求电流i，并作相量图。 试求电流 ，并作相量图。
第二章 交流电路的分析与计算
例
u1 = U 1 m sin( ω t + θ 1 ),
相位
u 2 = U 2 m sin( ω t + θ 2 )
初相位
ϕ12 = (ωt + θ1 ) − (ωt + θ 2 ) = θ1 − θ 2
可见同频率正弦量的相位差，即为同频率正弦量的初相位之差。 可见同频率正弦量的相位差，即为同频率正弦量的初相位之差。
为区别于 一般的复 数，将表 示对应正 弦量的复 数称为相 量。

1 A 3
返回
(b）
2.2电阻星形连结与三角形连结的等效变换
1
Y-变换
1
2
3
A
2
3
A
C
D B
Rd
C D
Rd
B
I
r2
+
1 r1 r3 3
Y- 等效变换
I
R12
+
1 R31
-
2
-
2
R23
3
r1 r2 R12 // R31 R23
原
则
r2 r3 R23 // R12 R31
1 1 1 1 E5 VB VA R R R R R5 4 5 3 3
其中未知数仅有：VA、VB 两个。
结点电位法列方程的规律
以A结点为例：
方程左边：未知节点的电
位乘上聚集在该节点上所 有支路电导的总和（称自 电导）减去相邻节点的电 E1 位乘以与未知节点共有支 路上的电导（称互电导）。
U Is I R0
我们可以用下面的图来表示这一伏安 关系 等效电流源
a I U R0
R0
E Is R0
+
a
负载两端的电压
和电流没有发生
RL
U
改变。
b
当R0 》 L 或R0=∞,这样的电源被称为理想电 R 流源，也称恒流源。理想电流源的特点是无论负载 或外电路如何变化，电流源输出的电流不变。
1 R7 3
R 3456 2
(d)
(c)
U 由(d)图可知 R 15 , I 2A R
由(b) 图可知
I
3V

对于含恒流源支路的电路，列节点电 压方程 时应按以下规则： 分母为：各支路电阻的倒数和，但不
考虑恒流源支路的电阻。
分子为：各支路电动势除以支路电阻， 并与恒流源一起求代数和。其符号为： 恒流源电流朝向未知节点时取正号，反 之取负号。电压源支路的写法同前。
a （2-13）
§2.2 基本定理
2.2.1 迭加定理 2.2.2 等效电源定理
应用迭加定理要注意的问题
1. 迭加定理只适用于线性电路。
2. 迭加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。 令各电源分别作用，暂不作用的恒压源应予以短路，
即令E=0；暂不作用的恒流源应予以开路，即令 Is=0。
E
Is =
+ Is E
3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电
路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电
流的代数和。
a
（2-18）
4. 迭加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来
求功率。如：
I3
R3
设： I3I3'I3"
则： P3 I32R3 (I3' I3")2R3
(I3')2R3 (I3")2R3
5. 运用迭加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。
=
+
a
（2-19）
齐性定理(线性电路的比例性）
电工技术的课件第二章-2
a （2-1）
第二章 电路的分析方法
§2.1 基本分析方法
2.1.1 电阻串.并联/电源的等效变换 2.1.2 支路电流法 2.1.3 结点电压法
§2.2 基本定理
2.2.1 叠加定理 2.2.2 等效电源定理

《电工学》课件
均匀磁场的 磁感线
第二章 磁、磁场和电流的关系
三、电流的磁场
不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场， 这种现象称为电流的磁效应。
电流的磁场
把小磁针放在通电导线下方，《电工学》课接件通电源，绕上漆包线的铁
小磁针转动
钉就成了磁体
第二章 磁、磁场和电流的关系
1．直线电流的磁场
安培定则(右手螺旋定则)——右手握住直 导线，大拇指所指的方向为电流方向，四指 所指的方向为磁感线的环绕方向。
《电工学》课件
第二章 磁、磁场和电流的关系
磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的磁场 的方向。
磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大 小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的 地方，磁感应强度越大，磁场越强。
《电工学》课件
第二章 磁、磁场和电流的关系
二、磁化及应用： 使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。 只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁 化的。这是因为铁磁物质可以看作是由许多被称为磁畴的小磁 体所组成。
《电工学》课件
第二章 磁、磁场和电流的关系
万用表之所以能够测量出电压、电路等，主要是因 为测量电流、电压的万用表当线圈里通入电流时，这个 电流受到磁场的作用力，线圈将会发生偏转，使得万用 表的指针偏转一定角度。
《电工学》课件
第二章 磁、磁场和电流的关系
一、磁场对通电直导体的作用 二、通电平行直导线间的磁场作用 三、磁场对通电线圈的作用
《电工学》课件
第二章 磁、磁场和电流的关系
对于磁场在空间的分布情况，可以用磁 感线的多少和疏密程度来形象地描述，但是 这只是定性分析。 通过磁场作用的实验，在 蹄形磁体两极所形成的均匀磁场中，悬挂一 段直导线，让导线方向与磁场方向保持垂直， 给导线通电，可以看到导线因受力而发生摆 动。这说明磁场对进入场中的运动电荷或载 流导体有磁力的作用。要定量地描述这个作 用力的大小，需要引入磁感应强度这个矢量 来衡量，以此来磁场中各点磁场的强弱和方 向。

(1) 若uC(0)U00， 电容元件用恒压源代替， 其值等于U 0 ; 若uC(0)0，电容元件视为短路。
(2) 若 iL(0)I00, 电感元件用恒流源代替 ， 其值等于I0 , 若iL(0)0, 电感元件视为开路。
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(3) 时间常数 的计算
原则: 要由换路后的电路结构和参数计算。
(同一电路中各物理量的 是一样的)
对于一阶RC电路 R0C
对于一阶RL电路
L R0
注意：
1) 对于简单的一阶电路 ，R0=R ;
2) 对于较复杂的一阶电路， R0为换路后的电路 除去电源和储能元件后，在储能元件两端所求得的
无源二端网络的等效电阻。
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例1：
t=0 S R1
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第3章 电路的暂态分析
重点： 1．换路定则； 2．一阶线性电路暂态分析的三要素法。
难点： 1．用换路定则求初始值和稳态值； 2．用一阶线性电路暂态分析的三要素法求解暂态 电路； 3．微分电路与积分电路的分析。
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3 .3 .3 RC电路的全响应
f () O
(d)f()0 t
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三要素法求解暂态过程的要点
(1) 求初始值、稳态值、时间常数； (2) 将求得的三要素结果代入暂态过程通用表达式； (3) 画出暂态电路电压、电流随时间变化的曲线。
（由初始值稳态值）
f(t)
终点 f ()
起点 f (0 )
O
0 .63 [f( 2)f(0) ]f(0)
结论1： 全响应 = 零输入响应 + 零状态响应

3 j4 U
3 j 4 U
3 j 4 U
u 5 2 sin( t 531 )

u 5 2 sin( t 126 9 )

u 5 2 sin( t 126 9 )

33
符号说明
瞬时值 --- 小写 有效值 --- 大写 最大值 --- 大写+下标
i
35
交流电也遵循克希荷夫定律,即:
i(t) 0 , u(t) 0
用相量表示:
I 0 ,
U 0
或:
Im 0 ,
Um 0
36
注意
正弦量的幅值（或有效值） 不能直接进行加减。
正误判断
u 100sin t U ？
瞬时值
复数
37
正误判断
第二章 正弦交流电路
§2 . 1 正弦交流电的基本概念 §2 . 2 正弦量的相量表示法 §2 . 3 单一参数的交流电路 §2 . 4 RLC串联交流电路 §2 . 5 阻抗的串联和并联 §2 . 6 串联谐振和并联谐振
§2 . 7 功率因数的提高
§2 . 8 三相电源
§2 . 9 三相负载的联结
有利于电器设备的运行；
. . . . .
3
正弦交流电的方向
正弦交流电也有正方向,一般按正半周的方向假设。
i
u
R
i
实际方向和假设方向一致
t
实际方向和假设方向相反
交流电路进行计算时，首先也要规定物理量 的正方向，然后才能用数字表达式来描述。
4
二、正弦量的三要素
Im

i
i I m sin t

6
本章要求:
1.了解电路模型及理想电路元件的意义； 2.理解电压与电流参考方向的意义；掌握电源
与负载的判别。 3. 理解电路的基本定律并能正确应用； 4. 了解电源的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义； 5. 掌握分析与计算电路中各点电位的方法。
7
§1.1 电路的基本概念
一、电路的组成和作用
负载：将电能转换成非电能的装置，或消耗电能的装置。 例如：电动机、电炉、灯
中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分
配电能的作用。例如：输电线路
9
二、 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，
忽略次要因素，将实际电路元件理想化
（模型化）。
主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。
在电路中任选一节点，设其电位为零（用 标记）， 此点称为参考点。其它各节点对参考点的电压，便是
该节点的电位。记为：“VX”（注意：电位为单下标）。
a
a
1 b 5A
a 点电位： Va = 5V
1
b 5A
b 点电位： Vb = -53V5
注意：电位和电压的区别
某点电位值是相对的，参考点选得不同， 电路中其它各点的电位也将随之改变；
1.1.3/7 图1.1.9中，哪些元件吸收功率，哪些元件提供 功率，并求出吸收与提供的功率大小。
20
§1.2 电路元件
二端元件： 电阻 电感 电容 电压源 电流源
一、电阻元件 R :（单位：、k、M ）
1. 线性电阻:电阻值与它所通过的电流 和所施加 的电 压无关。即电阻值固定不变. 也可以说满足欧姆定 律的电阻为线性电阻.

ωt
后， iB、 iC、 uCE 都在原来静
态直流量的基础上叠加了一 个交流量。
iC (m A )
I cm
IC
uBE = UBE + ui = UBE + Uim sin ωt
ωt
iB = IB + ib = IB + Ibm sin ωt
iC = IC + ic = IC + Icm sin ωt
南京航空航天大学
放大的概念
1. 放大对象：主要放大微弱(Small Signals)、变化 (AC)的电信号，使Po (Uo或Io)得到放大！ 2. 放大实质：直流能变换为交流能
三极管——换能器
南京航空航天大学
执行机构
信
电
功
号
压
率
提
放
放
取
大
大
声波
电信号
放大
南京航空航天大学
扬声器
三极管放大电路有三种组态
uCE(V) Ucem
ωt
南京航空航天大学
iB (μA ) I bm
IB
ωt
iC (m A )
I cm
IC
ωt
U CE
u CE ( V ) U cem
ωt
南京航空航天大学
① 没有输入信号电压时，三
iB (μA )
极管各电极都是恒定的电流
I bm
和电压（ IB、 IC、 UCE ） ，
IB
当在放大器的输入端加入ui
IB
≈
U CC RB
=
12 300k
= 0.04mA = 40μA
RB
RC I C
IB

13
二极管的应用面很广，都是利用它的单向导电性。 可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路 中作为开关元件。
二极管的应用举例1：二极管半波整流
ui
ui
RL
uo
t
uo
t
14
二极管的应用举例2：
如图由RC构成微分电路，当输 入电压ui为矩形波时，试画出
U
ui
输出电压uo的波形。设uc(0) =0
ICEE。C
发射结正偏，发 射区电子不断向基 区扩散，形成发射
极电流IE。
27
1 发射区向基区扩散电子，形成发射极电流IE。
发射结正偏
扩散强
穿过发射结的电 流主要是电子流
E区多子（自由电子）到B区
B区多子（空穴）到E区
形成发射 极电流IE
IE是由扩散运 动形成的
28
2 电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流IB
特点:非线性
IB(A) 80 60 40
20 O 0.4
UCE1V
正常工作时发射结电压： NPN型硅管
UBE 0.6~0.7V PNP型锗管
UBE 0.2 ~ 0.3V
0.8 UBE(V)
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。
rZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。
(4) 稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM
(5) 最大允许耗散功率
管子不致发生热击穿的最大功率损耗：
PZM = UZ IZM
18
例：
+20V
通过稳压管的电流IZ等于 多少？R是限流电阻，其 值是否合适？
IZ R1.6K
＋
DZ
－
U Z 12V IZM 18mA

p=ui=Um sin(ωt+90°) Imsinωt
=UmIm cosωtsinωt =UIsin2ωt
电感元件的功率波形
上式表明， 电感元件的瞬时功率是一个幅值为UI 并以2ω的角频率随时间而变化的正弦量。瞬时功率 的变化曲线如右图所示。
26
当p>0时，表明电感元件吸收能量并作负载 使用，即将电能转换成磁场能量储存起来；
1. 相位角（或相位）——（ωt +ψi） 2. 初相位——t=0时的相位角，即ωt +ψi|t=0＝ψi
初相位不同，正弦波的起始点不同，如下图所 示。
(a)ψi＝0
(b)ψi＞0
(c)ψi<0
由于正弦量是周期性变化量，其值经2π后又重复，所
以一般取主值，| ψi |≤π。
8
2.1.3 初相位
在一个正弦交流电路中， 电压u和电流i的频率是相同的， 但初相位却可以不同。设：
19
在电阻元件的交流电路中，电压u与电流i 相 位相同、频率相同。其波形图、相量图如下所示：
根据 i=Imsinωt ；u=iR=ImRsinωt
可知电压幅值: Um=Im R；
U=I R
如果用相量来表 示电压与电流的
•
•
U
•
Um
•
R
或
••
U IR
关系，则有： I I m
20
瞬时功率：p=ui= Umsinωt Imsinωt=UmImsin²ωt
③指数形式可改写为极坐标形式：
A=r
三种复数式可以互相转换。复数的加减运 算可用直角坐标式；复数的乘除运算用指数形 式或极坐标形式则比较方便。
13
e e 例如: 设A1= a1+jb1 ＝r1 j 1 ；A2= a2+jb2 ＝r2 j 2

Z R2 ( XL XC )2
arctan X L XC
R
Z U ＝U u Z （）
I I i
Z＝R jX
阻抗表示了电路的电
压与电流之间的大小 和相位的关系:
电阻 电抗
Z Z
阻抗模值 阻抗角
Z R2 X 2
arctan
X R
R Z cos
X
Z
sin
基本元件R、L、C的阻抗
RLC串联电路UI
UL 相量图
UC
U
UL UC UC
I
UR
UL
UL UC 0
U I
UR UC
UL
UL UC
UL UC
UR I
U
复习：单一参数的交流电路
元件 向量模型
伏安关系
电阻 I R
U
电感 I j L
U
1
电容 I jC
U
U R I
U j L
I
U 1
I jC
感抗： 电抗：
XL L
1
XC C
向量图
§2.4 电阻、电感、电容串联的交流电路
一、R、L、C串联的交流电路 • • • •
＋i R L
U UR U LUC
•
•
•
u
uR uL
C
uc
－
用相量法分析R、L、C串联电路
＋ I R jX L
UR UL
U
jX C Uc
R I jX L I jXC I •
[R j( X L XC )] I
定义电路的阻抗：
def
Z
U ＝R I
j( X L

XC )