电路基础知识教学教材99页PPT

由于电力系统中的负载和线路并非理想状况，均有损 耗，所以功率因数达到1的状态无法维持
功率因数达到1，会出现什么状况？
产生谐振！
.
42
谐振
I
U
R,L,C 电路
U
发生
I Z R
谐振
电压与电流同相，总阻抗呈电阻型
.
43
并联谐振
R L
YjCR1jL
GjB
C
ω0CR2
ω0L (ω0L)2
0
谐振时 B=0，即
任何两块金属导体中间用绝缘体隔开就形成了电容器。金属板称为极板, 绝缘体称为介质.
电容器极板上的带电量Q与电容器两端电压U之比称为电容量C，既 C = Q/U
.
14
电容单位：1C/1V=1F （法） 1C=1F*1V
1F=10^6uF 1uF=10^6pF
.
15
电路元件的直流特性
小灯泡正常发光
小灯泡缓慢发光，电感阻碍电流突变， 待电路导通时，没有电阻
.
7
欧姆定律
导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。【表达式：I=U/R】
欧姆定律适用于纯电阻电路，金属导电和电解液导电
在气体导电和半导体元件等中欧姆定律将不适用。
.
8
电流的微观概念
I
正电荷的移动形成电流 单位时间内流过某导体截面的电荷量 1A=1C/S
C代表库仑，描述电荷量
1C约相当于6.25×1. 0^18个电子的电量
电路基础知识讲座
.
1
内容简述
电路基础 知识讲座
电源
交流电 直流电
电路基本元件
电阻 电感
电流的微观概念 欧姆定律

替代定理
总结词
通过用一个电压源或电流源替代某支路，从而简化电 路分析的方法。
详细描述
替代定理是电路分析中的一种重要方法，它可以通过用 一个电压源或电流源替代某支路，从而简化电路的分析 过程。该方法适用于具有多个支路的复杂电路，能够有 效地减少计算量。
05
电路的暂态分析
一阶电路的响应
01
02
03
详细描述
节点电压法是以节点电压为未知量，根据基尔霍夫定律 列出电路的方程组，然后求解未知量的方法。该方法适 用于具有多个节点的复杂电路。
叠加定理
总结词
将复杂电路分解为若干个简单电路，分别计算各简单 电路的响应，然后将各响应叠加得到复杂电路的总响 应。
详细描述
叠加定理是线性电路的基本性质之一，它可以将一个 复杂电路分解为若干个线性独立的部分，然后分别计 算各部分的响应（电压或电流），最后将这些响应叠 加起来得到整个电路的总响应。
03
元件与电路模型
电阻器
总结词
电阻器是用于限制电流的元件，其阻值由导体材料、长度和横截面积决定。
详细描述
电阻器是电子电路中最常用的元件之一，主要用于限制电流和调节电压。其阻值范围广泛，可根据不同需求选择。 电阻器的阻值由导体材料、长度和横截面积决定，不同材料、长度和横截面积的导体具有不同的电阻值。
响应分类
二阶电路的响应也可以分为零状态响应、零输入 响应和全响应。
自然频率和阻尼比
二阶电路的自然频率和阻尼比决定了电路的振荡 和衰减特性。
冲激响应
定义
冲激响应是指在电路中加 入一个冲激函数（单位阶 跃函数）作为输入信号时， 电路的输出响应。
特性
冲激响应具有瞬时性和无 持续性，它反映了电路对 冲激函数的瞬态响应。

谐波 无源滤波
LC滤波电路 利用感性负载的通低频，阻高频特性
谐波
有源谐波
有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波 效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。 它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波 同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵 消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本 极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。 其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼 的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言， 其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含 量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。
并联谐振
并联谐振现象
R
烧接触器
C
烧电容
L
烧线圈 总电流小于支路电流
并联谐振
107燃气锅炉房的谐波治理设备是感性负载
严禁与容性负载使用！！！
串联谐振
R +j L_来自 串联谐振R +
j L _
LC上的电压大小相等，相位相反，串 联总电压为零，称电压谐振 支路产生高电压！
谐波
一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数 分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
谐波
谐波
变压器励磁涌流
为什么合上134厂房#2变压器环网柜后跳闸？ 为什么高压间每个中置柜内配备630A的开关？
变压器励磁涌流
Ф I1 U1
e1
励磁涌流原理图
当合上断路器给变压器 充电时，有时可以看到 变压器电流表的指针摆 得很大，然后很快返回 到正常的空载电流值， 这个冲击电流通常称之 为励磁涌流

由以上计算可以看出，当以a点为参考点时，Vb=-4V；当以c点为参考 点时，Vb=6V；但b点和c点之间的电压Ubc始终是6V。这说明电路中各点 的电位值与参考点的选择有关，而任意两点间的电压与参考点的选择无
关。
14
2.电动势及其参考方向
电源内部必须有一种力，能持续不断地把正电荷 从电源的负极b(低电位处)移送到正极a(高电位处)，以 保证电源两极间具有一恒定的电位差。电源内部的这 种非电场力，叫做电源力
整个电路的功率为
P P1 P2 P3 P4 16 8 14 10 0W
或 P发 =P收
P1 P2 P3 P4
故，功率平衡。
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1.2.4 电器设备的额定值
电气设备长时间连续工作的温度叫稳定温度，稳
定温度正好等于最高允许温度时的电流称为该电气设 备的额定电流，也就是电气设备长时间连续工作的最 大允许电流，用符号IN表示。
（2）以a点作为参考点，则Va=0 因为Uab=Va-Vb，所以 Vb=Va-Uab=0-4=-4(V) Vc=Va-Uac=0-10=-10(V) Ubc=Vb-Vc=-4-(-10)=6(V)
以c点作为参考点，则Vc=0 因为Uac=Va-Vc，所以 Va=Vc+Uac=0+10=10(V) Vb=Va-Uab=10-4=6(V) Ubc=Vb-Vc=6-0=6(V)
Uab=4V，试求：(1)Uac；并说明U1 、Uab、Uac
的实际方向。 (2)分别以a点和c点作为参考点
-
R1 b R2 c
U1
+
时，b点的电位和bc两点之间的电压Ubc。
【解】(1)Uac=-U1=-(-10)=10(V) ，Uab 、Uac电压是正的，说明 实际方向与参考方向一致。U1电压是负的，说明实际方向 与参考方向相反。

U 、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积,即:
电功的常用单位是千瓦时，用符号kW·h表示， 即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为:
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编辑版pppt
用来测量电流做功多少(也就是电路消耗电 能多少)的仪表称为电能表。
机械式电能表 电子式电能表 预付费IC卡式 智能电表 电能表
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编辑版pppt
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2.电阻器的主要参数 （1）标称阻值
标称阻值即电阻器的标准电阻值。
（2）允许偏差
允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。
（3）额定功率
额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电
阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。
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三、敏感电阻器
敏感电阻器是指电阻值随温度、电压、湿度、光 照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变 化而显著变化的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、 湿敏电阻、光敏电阻等。
则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电
位。电位的单位是伏特(V)。通常用V 或φ 表示。
电路符号
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编辑版pppt
电路中任意两点之间的电位差就等于这两点
之间的电压,即Uab=Ua-Ub,故电压又称电位差。
电路中某点的电位与参考点的选择有关，但 两点间的电位差与参考点的选择无关。
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编辑版pppt
(2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。
通常取 U、I 参考方向相同。
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编辑Байду номын сангаасpppt
例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
UI 6V 2A
R
– (a)

电路中的基本物理量---电荷
正电荷： 丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电。 负电荷： 毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电。 带电体：处于带电状态的物体。 电荷量：带电体所带的电量，也叫电量 用q表示
单位：库仑 用C表示
电路中的基本物理量---电荷守恒定律
电荷守恒定律：在正常情况下，无论什么物质，
所带正电荷的总数与负电荷的总数是相等的。正、 负电荷是物体所固有的，它既不能被创造，也不 能被消灭。它只能从一个物体转移到另一个物体， 或者从物体的一个部分转移到另一个部分。
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电路的组成和功能
电路的组成
电路的组成和功能
电源
负载 电路
连接导线 控制装置
提供电能的设备，能把其他形式的 能转换为电能 取用电能的设备，把电能转换 为其他形式的能
传输电能 接通、断开电路或保护电路不 被损坏
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电 路的状态
电路的状态一般有三种： 通路 电路各部分连接成闭合电路，电路中有电
定义：带电质点的有规则运动形成电流
大小计算：单位时间内通过导体横截面的电荷量
表达式
Iq t
单位：国际单位制 安培（A）
常用单位毫安(mA)微安(µA) 换算关系1A=103 mA=106 µA
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电路中基本物理量—电流
电流的方向
真实方向 正电荷运动的方向
（用箭头表示） 参考方向 是一种假定的方向 真实方向和参考方向的关系：
q1q2 r2
电路中的基本物理量---库仑定律
电荷间存在相互作用力： 同种电荷相互排斥；
异种电荷相互吸引。
库仑定律：
在真空中两个点电荷间的作用力， 与它们的电荷量的乘积成正比，与 它们的距离的平方成反比，作用力 的方向在它们的连接线上。

来代替，如图1-24所示.这种实际电流源的伏安关系式为
（1-24）
图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源 的开路电压UOC=R0′Is，短路电流ISC=IS。
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1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law)是德国物理学家基尔霍 夫于1845年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电 压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定律:第一定 律，也叫电流定律(Kirchhoff's Current Law)，简写为 KCI;第二定律，也叫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law)，简写为KVI。
线性电阻元件的图形符号如图1-9所示。在电压和电流参考
方向关联的情况下，其伏安特性曲线如图1-10所示，表达
式为

u=Ri
（1-10）
满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个 元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。
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1. 3 电阻元件
线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表 示，其定义为
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1. 2 电路的主要物理量
我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有 三种，如图1-3所示，且都表示电压的参考方向由A指向B。
对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如 果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图 1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非 关联参考方向，如图1-4(b)所示。
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1.5 电压源和电流源
1.5.2电流源
理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想 电流源输出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数is， 而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中 的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流 却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作 输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图 1-18所示，其中Is和is、为电流源的源电流，箭头表示其参 考方向。

规律：
（1）R11、R12分别称为网孔1、2的自电阻之和，其值等于各网孔中所 有支路的电阻之和，它们总取正值，R11=R1+R2，R22=R2+R3。
（2）R12、R21 称为网孔1、2之间的互电阻，R12=-R2，R21=-R2，可以 看出，R12=R21，其绝对值等于这两个网孔的公共支路的电阻。当两个网 孔电流流过公共支路的参考方向相同时，互电阻取正号，否则取负号。
（4）叠加定理不能用于计算电路的功率，因为功率是电流或 电压的二次函数。
二、戴维南定理
概念：
有源二端网络用实际电压源模型等效。
a
有源
R
二端网络
b
Req
+ Uoc _
a R
b
注意：“等效”是指对端口外等效
表述:
任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，都可以用一个理想电 压源和电阻串联的电路模型来等效替代。理想电压源的电压等于线性有 源二端网络的开路电路Uoc；电阻等于有源二端网络变成无源二端网络 后的等效电阻Req，这就是戴维南定理，该电路模型称为戴维南等效电 路。
3.判断元件吸收还是发出功率，应先根据其电压、 电流参考方向是否关联来正确地表达功率运算式， 然后由算出的结果进行判断。
关于参考方向几点说明： （1）电流、电压的实际方向是客观存在的，而参考 方向是人为选定的。 （2）当电流、电压的参考方向与实际方向一致时， 电流、电压值取正号，反之取负号。 （3）分析计算每一电流、电压时，都要先选定其各 自参考方向，否则计算得出的电流、电压正负值是没 有意义的。 （4）电路中某一支路或某一元件上的电压与电流的 参考方向的选定，可以选一致的参考方向，称关联参 考方向；也可选择不一致的参考方向，称非关联参考 方向。

直流电 开关 电池 线圈
铁芯线圈 抽头线圈 直流发电机 交流发电机
交流电 电阻
电位器 电容
电流表 电压表 二极管 直流电动机
交直流电 接机壳 接地
连接导线 不连接导线
熔断器 电灯 交流电动机
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电工电子技术基础
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电工电子技术基础
2、作业本要求
每次课后留2~3道题，每周第一次课上课前交作业。
每人准备两个作业本，轮换使用。封面上写清班级、学号、 姓名。
3、对作业的要求：
① 字迹工整，容易辩认；② 步聚清楚、完整。③ 先抄题、 画图，再解题。④ 画图时一定要用尺画，画上的符号、标 记要完整、清晰。⑤ 可以互相探讨并参考有关资料，但不 允许抄作业；
1.1.2 电路图
随着科学技术的快速发展，电工技术已广泛用于生 产、生活的各个方面。尽管目前使用的电气设备种类繁 多，但基本上都是由各式各样的基本电路组成的，因此， 掌握电路的基本知识十分重要。
各种电气设备、电子仪器要工作和运行、都得依靠 各种不同的电路来实现，而了解电路的组成是分析和设 计电路的基础。
导线、开关、熔断器、测量 仪表等。
☆ 按供电的相数来分可分为单相电路和三相电路。
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电工电子技术基础
常见导线实物图
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控制和保护装置
为了使电路安全可靠地工作，电路通常还装有开关、熔断器等器件， 对电路起控制和保护作用。
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发电机、干电池、蓄电池、 太阳能电池、信号发生器等。
☆ 电路的存在十分普遍，实际电路的种类很多，就其功能
大致可分为强电电路（供电电路）和弱电电路（信号电路）。
电源实物图
电源是把其他形式的能转换成电能的装置。实物如下图
2）负载
负载---
是将电能转换成其他形式能量的装置。它的作用是将电能
转换成光能、热能、机械能等其他形式能量。
连接导线 不连接导线
熔断器 电灯 交流电动机
4）电路图的绘制
在今后学习中，我们在课堂上所分析和计算的都是指 电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件用规定 的图形符号表示。
如常用的手电筒，其电路模型如下图所示，电路中灯 泡用电阻元件表示，其参数为电阻R，电池是电源元件， 其电动势可用E，电池与灯泡的连接还有导线和开关，其 电阻微小忽略不计，认为是一个无电阻的理想导体。
每次课后留2~3道题，每周第一次课上课前交作业。
每人准备两个作业本，轮换使用。封面上写清班级、学号、 姓名。
3、对作业的要求：
① 字迹工整，容易辩认；② 步聚清楚、完整。③ 先抄题、 画图，再解题。④ 画图时一定要用尺画，画上的符号、标 记要完整、清晰。⑤ 可以互相探讨并参考有关资料，但不 允许抄作业；
电动机、灯泡、电炉等。
☆ 在电子电路中，按电流和电压的种类可分为直流电路和
交流电路。
负载实物图
负载----它把电能转换成其他形式能量的装置。也称用电 设备或用电器，是应用电能的装置。实物如下图所示：
3）中间环节（导线和开关）
中间环节（导线和开关)---导线是用来连接电源
和负载的元件，开关是控制电路接通和断开的装置。中间环节在电路中起着 传递、控制和分配电能的作用。

《电路》PPT课件
汇报人：XXX 202X-12-30
目录
• 电路基础知识 • 电路分析方法 • 电路元件与特性 • 电路中的暂态进程 • 交流电路分析 • 电路中的过渡进程
01 电路基础知识
电路的定义与组成
总结词
电路是电流流通的路径，由电源、负载和中间环节三部分组 成。
详细描写
电路是电流流通的路径，它由电源、负载和中间环节三部分 组成。电源是提供电能的装置，如电池、发电机等；负载是 消耗电能的装置，如灯泡、电动机等；中间环节包括导线和 开关等，它们是电流流通的路径。
三相负载
三相负载是指接入三相电 源的负载，可分为对称负 载和不对称负载。
中线的作用
中线在三相交流电路中起 到平衡三相电压、消除零 序电压的作用。
06 电路中的过渡进程
过渡进程的定义与产生原因
总结词
过渡进程是指电路从一个稳态到另一个稳态 的转换进程，产生原因是电路中元件参数的 改变或输入信号的变化。
叠加定理与戴维南定理
叠加定理
是线性电路分析中的一个基本定理，它表明多个独立 源共同作用产生的响应等于各个独立源单独作用于电 路产生的响应之和。多个独立源共同作用产生的响应 等于各个独立源单独作用于电路产生的响应之和。叠 加定理是线性电路分析中的一个基本定理，它表明多 个独立源共同作用产生的响应等于各个独立源单独作 用于电路产生的响应之和。
详细描写
为了控制过渡进程，可以采取多种方法。第一，可以改 变电路中元件的参数，如电阻、电容、电感等，以改变 电路的动态特性，从而到达控制过渡进程的目的。其次 ，可以调整输入信号的大小和情势，使电路的过渡进程 符合预期的行为。此外，还可以在电路中加入控制电路 ，通过反馈机制对过渡进程进行自动控制。这些方法的 选择和应用需要根据具体电路的特点和要求来确定。

总结词
电路暂态分析
CATALOGUE
04
总结词
电路暂态是由于电路中元件的动态特性，导致电路从一个稳态过渡到另一个稳态所经历的过程。
总结词
电路暂态具有非稳态、时变性和随时间衰减的特点。
详细描述
在暂态过程中，电路中的电流和电压不再保持稳态时的规律，而是随时间变化。随着时间的推移，暂态中的能量逐渐衰减，最终电路将达到新的稳态。
详细描述
VS
基尔霍夫定律是电路分析中最重要的定律之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
详细描述
基尔霍夫电流定律指出，在任意时刻，流入一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。基尔霍夫电压定律指出，沿任意闭合回路，电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。这两个定律可以帮助我们解决复杂的电路问题。
总结词
电路的功能是实现电能和信号的传输、转换和控制，根据应用场景和特点，电路可分为模拟电路和数字电路。
详细描述
电路的主要功能包括传输电能、转换电能形式（如交流/直流转换）、传递和处理信号等。根据处理信号的方式，电路可分为模拟电路和数字电路。模拟电路用于处理连续变化的信号，而数字电路则处理离散的二进制信号。
详细描述
电路暂态的形成是由于电感、电容等元件的储能性质，当电路从一个稳态变化到另一个稳态时，这些元件中的能量不能立即改变，导致电路中电流或电压出现非稳态的变化。
二阶电路是指包含两个动态元件（一个电感和一个电容）的电路。
二阶电路的暂态分析需要求解二阶微分方程，可以采用经典的三要素法或拉普拉斯变换等方法。在二阶电路中，可能会出现振荡或谐振现象，需要特别注意。
电阻器的阻值取决于其长度、截面积和材料。一般来说，长度越长、截面积越小，电阻值越大。此外，电阻器的阻值还与其所采用的材料有关，不同的材料具有不同的电阻率。

由高等数学可知，任意有限可积函数均可表示 为傅立叶级数。
f
x ~
a0 2
(an
n1
cos nx
bn
sin
nx)
故任意的电信号可由一系列正弦信号来表示。
35
第一章 电路基础
一、正弦交流电的三要素
u(t) Um sin( t i )
Um 为正弦电压的幅值
t 为正弦电压的辐角
为正弦电压的初相
a
二端
网络
b
a
R
b
+
a
_E
R0
b a
IS R0 b
20
无源二端网络可 化简为一个电阻
电压源 （戴维南定理） 有源二端网络可 化简为一个电源
电流源 （诺顿定理）
21
第一章 电路基础
戴维南定理 任何一个有源二端线性网络都可以用一
个电动势为 E 的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等
效代替。
aI
aI
有源 +
E
Em 2
0.707 Em
第一章 电路基础
相位与初相位 对于已知的正弦量
相位
40
i
+
0
_
t
i
初相
i Im sin( t i ) A
称(ωt+ψi) 为正弦交流电流的相位角，简称相位 。在不同的时刻正弦量的相位也不同，交流电流的
t L 也具有时间的量纲，
R
把它叫做 RL 电路的时间常数，即
L
R
31
第一章 电路基础
暂态过程小结
RL电路与RC电路都具有时间延迟的特性但是又 有所不同。
电容电压不能突变，而电感电流不能突变，它 们的变化过程的快慢取决于电路的时间常数。