电工学CHAPTER1

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电工学第一章

电源外部的电路称外电路；外电路中的电阻称外电阻。
简单的全电路
全电路欧姆定律内容：
闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。
公式：
I= E R+r
全电路欧姆定律又可表述为：
电源电动势等于U外和U内之和。
电源电动势E= U内+U外
二、电路的三种状态
（4）合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上，读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。
若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量，直到测得正确数值为止。
热敏电阻
压敏电阻
湿敏电阻
光敏电阻
电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度系数(NTC)的热敏电阻,电阻值随温度升高而增大的热敏电阻称正温度系数(PTC)的热敏电阻。
热敏电阻的应用
三、电阻的连接
1．电阻的串联
像这样把多个元件逐个顺次连接起来,就组成了串联电路。
三、电阻的连接
电阻的串联电路
§1-1 电路及基本物理量
一、电路的组成及作用
电路：电流流通的路径。电路的组成：电源、负载、导线和控制装置。
实物接线图
用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理图，简称电路图。
进行能量的转换、传输和分配
电能传输示意图实现信息的传递和处理
信息处理示意图
电路通常有三种状态：通路：电路构成闭合回路，有电流流过。
开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路。

电工学-上册--第一章-考试-重点市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件

支路：电路中每一种分支名词注释：节点：三个或三个以上支路旳联结点
回路：电路中任一闭合途径
例
b
I1 I2
a
I6 R6
c
I4 I3
I5 d
+
_ E3
R3
支路：ab、ad、… ... （共6条）
节点：a、 b、… ... (共4个）
回路：abda、 bcdb、 … ...
（共7 个）(一) 克氏电流定律+u_ b
箭头a
ub
电流：从高电位指向低电位。
I
双下标
Uab（高电位在前，
低电位在后）
+
R
-
电路分析中旳假设正方向（参照方向）
问题旳提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
旳实际方向，电路怎样求解？
电流方向 AB？
E1
A IR B R
电流方向 BA？
E2
处理措施
(1) 在解题前先设定一种正方向，作为参照方向；
RU
_
_
b
a、b两点间旳电压在数值上等于电场力把单位正电荷
从a点移到b点所做旳功。 Uab W q
电位差：在电场内两点间旳电压也常称为两点间旳电位差。
电压旳方向
Uab Va Vb
由高电位端指向低电位端，即电位下降旳方向
常用单位：伏（V）、毫伏（mv）和微伏（μv） 1kv=103V 1V=103mv =106μv
负载---耗电能或转换电能，如日光灯、电脑等
三作用
作用：实现电能旳传播和转换信号旳传递和处理
术语：“鼓励”、鼓“励：响电应源或”信号源旳电压或电流，推动
电路工作。
响应：因为鼓励在电路各部分产生旳电压和电流

电工学第一章

图1-3 图1-2a的简化电路
1.负载状态 2.空载(开路)状态 3.短路状态
1.3 电路的状态
1.负载状态
当开关S闭合、电源和负载接通时，电路中就有了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称为负载状态或有载状态，有时也称为通路。
1.负载状态
图1-5 电路的三种工作状态
2.空载(开路)状态
2.基尔霍夫电压定律
图1-10 KVL的推广应用
1.5 支路电流法
在计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的。支路电流法以支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)分别对节点和回路列出所需要的方程组，而后解出各未知支路电流。 1)判断电路中的支路数b和节点数n。 2)在电路图中标出各支路电流的参考方向和各回路绕行方向。 3)根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程式。 4)根据KVL列出b-(n-1)个独立的回路电压方程式。 5)解联立方程组，求出各支路电流，必要时
当开关S断开时，由于电路中的电源和负载之间没有构成闭合回路，电路的这一状态称为开路状态。开路时，由于电源没有接上负载，故称为空载状态。这时电路没有电流，则电源内阻中就没有电压降。电源的端电压即开路电压用UOC表示，等于电源的电压降。
2.空载(开路)状态
图1-6 例1-2的电路
3.短路状态
当电源的两端由于某种原因被电阻可以忽略不计的导线或开关连接在一起时，电源则处于短路状态。电源短路状态时，外电阻可视为零，电源端电压为零，电流不经过负载，电流回路中仅有很小的电源内阻R0，因此回路中的电流很大，这个电流称为短路电流，用IS表示。在这种状态下，电源所产生的功率将全部消耗在电源的内电阻和连接导线的电阻上.

《电工学》第一章课件

通过已知的网孔电流求解其他未知网孔电流的方法
电路定理
叠加定理是指在多个电源共同作用的线性电路中，任何一个支路的电流或电压等于各个电源单独作用于该电路时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。
总结词
叠加定理是电路分析中一个非常重要的定理，它可以帮助我们简化复杂电路的分析过程。在多个电源共同作用的线性电路中，我们可以通过分别计算各个电源单独作用时的电路状态，然后将结果叠加起来，得到电路的总状态。这个定理适用于任何线性电路中的电压和电流，是解决复杂电路问题的重要工具之一。
03
保持环境湿度，使用防静电材料，定期清理电子设备等；合理安排电子设备布局，减少电磁辐射暴露时间，使用防电磁辐射材料等。
详细描述
电阻元件是一种电子元件，其作用是限制电流的流动。当电流通过电阻时，电阻会消耗电能并将其转换为热能。电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定。
总结词：电容元件是一种储存电场能量的电子元件。
总结词：电感元件是一种储存磁场能量的电子元件。
总结词：电源元件是提供电能给整个电路的元件。
电路分析方法
通过已知的支路电流求解其他未知支路电流的方法
支路电流法是一种基于基尔霍夫定律的电路分析方法，通过设定未知的支路电流作为独立变量，建立独立方程组，求解未知支路电流。
通过已知的节点电压求解其他未知节点电压的方法
节点电压法是一种基于基尔霍夫定律的电路分析方法，通过设定未知的节点电压作为独立变量，建立独立方程组，求解未知节点电压。
详细描述
最大功率传输定理是电路分析中的一个重要结论，它可以帮助我们优化电路的性能。在实际应用中，许多电子设备都需要在一定的功率范围内工作，以保证其正常运转。通过应用最大功率传输定理，我们可以合理地选择电源和负载的参数，使得电路能够传输最大的功率，从而提高设备的效率和可靠性。此外，这个定理还可以用于电力系统的优化设计、节能减排等方面的问题解决。

[工学]唐介电工学第01章

b
例1
I1
I2
a
I6 R6
c
I3
I4
I5
+
E3 d _
R3
支路：ab、ad、… ... (共6条)
节点：a、 b、… ... (共4个)
回路：abda、 bcdb、…... (共7 个)
网孔：abda、 bcdd、adca (共3个)
（1-14）
2、克氏电流定律KCL (1)定义
对任何节点，在任一瞬间，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
(J 焦耳)
(2)功率单位: W、mW 、kW
(3)电压、电流的关联正方向
方向关联
+I U -
方向不关联
-I U +
（1-10）
(4)功率正负的意义
参考方向关联
参考方向不关联
i
i
+ u－计算结果
－u+ 计算结果
用公式P=+u i ＞0
＜0
用公式P=-u i
＞0 ＜0
当计算结果P > 0时：该元件“吸收功率”(负载)
d n=4 m=3
bcdb:I4R4＋I6R6－I5R5＝0 abca: I2R2 ＋I4R4－Ux ＝0
结果:5个电流 + 1个电压=6个未知数,由6个方程求解。
（1-37）
§1.8 迭加定理
一、概念
——在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流(或电压), 都是各个电源单独作用时在此支路中所产生的电流(或电压)的代数和。
i
u r u i 常数 ——非线性电阻
本课只讨论线性电阻
（1-19）
(4)电阻的串联

电工学第一章

1．定律在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。即: Ｉ入= Ｉ出 I1 I2 a 或: Ｉ= 0 R2 R1 I 对结点 a： 1+I2 = I3 I3 R E2 E1 3 或 I1+I2–I3= 0 实质: 电流连续性的体现。 b 基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。
I = 0.28A I = – 0.28A E 3V +
+
U U´ 2.8V – 2.8V +
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R0
电流I的参考方向与实际方向相同， I=0.28A,由流向, 反之亦然。
1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时 + U – I U=IR U、I 参考方向相反时 + U – I U = – IR
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第1章电路的基本概念与基本定律
本章要求:
1.理解电压与电流参考方向的意义；
2. 理解电路的基本定律并能正确应用；
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解
电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
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在220V电压下工作时的电阻 U 220 R 806 I 0.273 一个月用电 W = Pt = 60W(3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h 电气设备的三种运行状态额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济)

电工学-第一章电路的基本概念和基本定律

E1＝E2＋R01I＋R02 I
等号两边同乘以I 得 E1I＝E2I＋R01I2＋R02I2 223×5＝217×5＋0.6×52 ＋0.6×52 1115W=1085W＋15W＋15W E2I＝1085W
R01I2＝15W
R02I2＝15W
电源产生的功率
负载取用功率
电源内阻损耗功率
负载内阻损耗功率
电源 P＝UI＞0
负载
负载
P＝UI＞0
U和I两者的参考方向选得相反 P＝UI＜0
4．额定值与实际值
额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下正常运行而规定的正常允许值注在使用电气设备或元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值
1.5.2
电源开路
1.5.3 电源短路
aI E R0 b + U R
§1.4 欧姆定律
I
U
I
I R U R
R
U
U IR
U IR
U IR
注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。
广义欧姆定律 (支路中含有电动势时的欧姆定律)
提问: I的方向反过来呢？
a
R
+ E _
I Uab
U ab IR E
U ab E I R
b
当 Uab>E 时， I >0 表明方向与图中假设方向一致。当 Uab<E 时， I <0 表明方向与图中假设方向相反。
I？可知R上电压大小为4V，流过电流大小为2A E + R U U I E
I
- R U U + I
U=4V、I= -2A
U= -4、I=2A

电工学 1 电路的基本概念和基本定律

U = Uab = Uac+ Ucb = US– IR
I US U R
(2) 一段有源电路欧姆定律
I a
U
b (b)
c 。 US
R
U = Uab = Uac+ Ucb = US + IR
I U S U R
1.4 电路的基本工作状态
1、通路
S
开关闭合，
+
接通电源与负载特征:
US -
I
US
I=0 U1 = US P= 0
电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率
3、短路
I
电源外部端子被短接特征:
+ FU
US
- U1
R0
FU
I US R0
短路电流（很大）
U1 = 0
电源端电压
P= 0
负载功率
Rl RL
Rl
PUs = P = I²R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉
电气设备的额定值
1.2 电路的主要物理量
(1) 电流
定义：电路中电荷的定向有规则运动形成电流。
大小：单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度，简称电流，用 i 表示。
如果电流强度不随时间变化，则这种恒定电流简称为直流，用大写字母 I 表示。单位：安培(A), 千安(kA), 毫安(mA),微安(μA) 实际方向：正电荷运动的方向
b
单位：伏(V)，千伏 (kV)，毫伏 (mV)，微伏(μV)
实际方向：电源内部从低电位指向高电位。
（电位升方向）
(4) 电功率
根据焦耳定律可以推导出电功率等于电压和电流
的乘积，即
P U I
单位: MW, kW, W，mW等

电工学(少学时)-唐介主编第一章课件讲课稿

负载
_
_
恒压源特性小结
Ia
+
US _
R
b
Uab
I US R
恒压源特性中不变的是：______U_S___
恒压源特性中变化的是: ______I_____ ___外__电_路__的__改__变_____ 会引起 I 的变化。
结论：凡是与理想电压源并联的元件其两端的电压恒等于理想电压源的电压值。
干电池、蓄电池忽略内阻视为理想电压源。
5功率。
电源产生的电功率PE=EI 电源输出的电功率PS=USI 负载消耗的电功率PL=ULI 6、电能W（J）
在时间t内转换的电功率称为电能。 W=P×t
对于上图中的负载
电能W=UL×I×t(J) 功率P=W/t=I×UL(W)
物理量的单位与实际方向
电源端电压US=E，电压也常被称为电位差或电压降。负载端电压UL=I×RL(V)
电位和电压的区别:
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，电位具有单值性。电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。 4、电动势E（V）衡量电源力对电荷做功能力的物理量，电动势的实际方向规定为电位升高的方向，即从低电位点指向高电位点。
电路是电流流通的路径，是由某些元、器件为完成
一定功能、按一定方式组合后的总称。
1. 电路的作用
注重电源效率
(1) 实现能量的传输、分配与转换
发电机
升压输电线降压
变压器
变压器
电灯电动机
电炉
...
(2)实现信号的传递与处理
话筒
放扬声器
大
注重信号的快速及准确性
器
2. 电路的组成部分

电工学第一章电路的基础知识

I1
A 系统 B 系统
电工学
c
Ic
b Ib Ie e
广义结点
I2
I1 – I2 = 0
Ib + Ic = Ie
武汉交通职业学院
二、基尔霍夫电压定律（KVL定律)
回路：由支路组成的闭合路径。
电工学
I1
US1
A
R1
回路方向
定律 : 在任一瞬间，沿任 B 一回路循行方向，回路中各 R2 段电压的代数和恒等于零。即： UK = 0 US2 I2 图中回路ABCA：
9V
O
C
+ 6V -
R2=50k
武汉交通职业学院
4、电动势
电动势 E : 电源力移动单位正电荷所作的功。
电工学
实际方向：由低电位端指向高电位端。
单位：kV 、V、mV、μV
5、电能和电功率
电能 A = UQ = UIt
电功率 P = A/t = UI 单位：瓦特（W）千瓦（KW）
武汉交通职业学院
武汉交通职业学院
电工学 1－2 电路的状态和电气设备的额定值
一、电路的状态
电路有空载、短路和负载三种状态。 1、空载状态特征: A I （1）电路中的电流为零，即：I=0 E U U （2）电源的端电压等于电源 1= oc Ro 的电动势即： U1 = E – IR0＝ E B （3）电源的功率P1和负载所吸收的功率P2均为零。
电工学
–
电池
中间环节灯泡
武汉交通职业学院
电路各部分的作用
电源: 提供电能的装置
升压变压器输电线
电工学
负载: 取用电能的装置
电灯电动机电炉 ...

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电工学-绪论
1、电工学作用与任务
2、电工与电子技术的发展历程 3、学习方法和学习内容
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1、电工学作用与任务
电工学是研究电工技术与电子技术的理论
和应用的技术基础课程，具有基础性、应用性和先进性
基础性：基本理论、基本知识、基本技能应用性：理论联系实际，解决实际问题先进性：随电工和电子技术的发展和需要不断更新
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1.5.2 电源开路
开关断开特征:
I=0 E

I
Ro
U0
R
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率 P= 0 I 有源电路中某处断开时的特征: 电 1. 开路处的电流等于零；路 I =0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
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线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。 U 即：R 常数 I 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/ A 线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
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本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用；
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义；
4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。手电筒的电路模型理想电路元件主要有 I S 电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。例：手电筒手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。 E
+ U –
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1.5.3 电源短路
电源外部端子被短接
E

I

U0 R R0 特征: E I IS 短路电流（很大） R0 U= 0 电源端电压 P= 0 负载功率 PE = P = I² R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉 I 有电路中某处短路时的特征: + 源电 U 1. 短路处的电压等于零； – 路 U =0 2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通电源与负载特征: E

I
E I R0 R
R0
U
I
R
① 电流的大小由负载决定。
② 在电源有内阻时，I U 。当 R0<<R 时，则U E ，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。
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1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向物理中对基本物理量规定的方向物理量电流 I 实际方向正电荷运动的方向高电位低电位 (电位降低的方向) 低电位高电位 (电位升高的方向) 单位 kA 、A、mA、 μA kV 、V、mV、 μV kV 、V、mV、 μV
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电气设备的额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN = 220V ，PN = 60W 电阻： RN = 100 ，PN =1 W
电气设备的三种运行状态额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济)
发电机升压变压器输电线降压变压器
(2)实现信号的传递与处理话筒扬声器
电灯电动机电炉 ...
放大器
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2. 电路的组成部分
电源: 提供电能的装置
升压变压器输电线
负载: 取用电能的装置
电灯电动机电炉 ...
发电机
降压变压器
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
1883年，爱迪生（美）：发现热电子效应 1904年，弗莱明：利用热电子效应研制电子二极管 1906年，福德雷斯（美）：电子三极管 1948年，贝尔实验室：晶体三极管 1958年，集成电路：材料、元器件、电路三者的统一
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6）电子计算机：经历电子管、晶体管、集成电路及大规模集成电路四代人工智能计算机生物计算机
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2、电工与电子技术发展历程
1831年，法拉第（英）：电磁感应现象——电工技术的重要基础 1833年，楞次（俄）：感应电流方向定则（楞次定则） 2 Q IR 1844年，焦耳（英），楞次：电流热效应定律
3）生产的动力驱动：
1834年，雅可比（俄）：电动机—涅瓦河上驱动实验— 应用电能的可能性多利沃—多勃罗沃尔斯基（俄）：创立三相电系统，发明三相异步电动机和三相变压器，首先采用三相输电线
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1. 6 基尔霍夫定律
I1 a I3 R3 I2 R2 3 2

E1
R1 1

E2
b 支路：电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：三条或三条以上支路的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。
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• 实验：
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第1章电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律
1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章电路的基本概念与基本定律
+ +
–
U
开关 R
Ro
–
导线灯泡
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电池
E
+ +
–
U
手电筒的电路模型 I S 开关 R
Ro
–
灯泡导线电池今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。
电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻 Ro；灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关用来控制电路的通断。
1．定律在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。即 : Ｉ = Ｉ I1 E1
a I3 R3
I2 R2
入
出
或: Ｉ= 0
R1
I1+I2 = I3 对结点 a： E2
或 I1+I2–I3= 0
实质: 电流连续性的体现。 b 基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一
例 1：
I1
a
I2
IG d
G I3 I
+
b E
I4
–
支路：ab、bc、ca、… （共6条） c 结点：a、 b、c、d (共4个）回路：abda、abca、 adbca … （共7 个）网孔：abd、 abc、bcd （共3 个）
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1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律)
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U = IR
负载端电压或 U = E – IR0
U 电源的外特性 E
0
I
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通电源与负载。特征: E I U R
① 电流的大小由负载决定。 U = IR 负载端电压或 U = E – IRo ② 在电源有内阻时，I U 。 P = PE – P UI = EI – I² Ro 负载电源内阻 ③ 电源输出的功率由负载决定。取用产生消耗负载大小的概念: 功率功率功率负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。
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2.电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理：放大、调谐、检波等
话筒
放大器
直流电源
扬声器
直流电源: 提供能源
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析：讨论电路的激励与响应之间的关系
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7）数字电路电子设计自动化（EDA）技术；数控机床（1952年）；可编程逻辑器件（PLD）
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3、学习方法
1）课堂学习
2）课后习题 3）实验 4）应用
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3、学习内容
• • • • • • 电路的基本知识及分析方法（1——3章）正弦交流电路及三相电路（4、5章）磁路与铁心线圈电路（第6章）交直流电动机（7——9章）继电接触器控制系统（第10章）电工测量（第13章）

电工学CHAPTER1

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电工学第一章

电工学-上册--第一章-考试-重点市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件

电工学第一章

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[工学]唐介电工学第01章

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