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电工电子技术第三章

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汽车电工电子技术第三章 汽车电路基础

汽车电工电子技术第三章 汽车电路基础

工作任务二：掌握汽车风扇的控制原理及电路特点 1.工作描述
小王下课后，和同学来到修配车间当实习修理工，师傅老李叫小王通过测量，掌 握汽车风扇的控制原理及电路特点。
如图3-15，汽车风扇开关在LO位置 和M1位置时不能正常工作，但是在 M2和HI位置时能正常工作。
消费者认为是风扇电机的开关 问题，更换开关后，没有消除故障 现象。
第3章 汽车电路基础
❖ 学习意义 ❖ 完成本章学习后，你将能够知道汽车电路由哪几部分组成， ❖ 电路是如何控制的，使你能够更快更有效的诊断和检修电路。
❖ 学习目标
---能区别电路基本组成：电源，负载，保护装置 和接地 ---能区别不同类型的电路和电路的控制方法 ---知道电路是怎样进行正常工作的 ---应用电压，电流和电阻的关系诊断电路的故障
上述求和时，需要任意指定一个回路的 绕行方向，对于电动势，绕行方向与电 动势方向相同时，电动势取正号，反之 取负号。电阻上电流方向与回路绕行方 向一致时，电阻压降取正号，反之取负 号。 以图3-17电路说明基夫尔霍电压 定律。沿着回路abcdea绕行方向，有
能力
专业 能力
工作 方法
合作 能力
交流 能力
评价
分数
4.学习体会
序号 1 2 3 4
问题
解答
汽车电器电路的特点是什 么?
汽车电路由哪几部分组成？
汽车的各个部分的作用是 什么?
你还有哪些要求与设想?
3.2 欧姆定律（OHMS LAW）
3.2.1 部分电路欧姆定律 1.表述：
不含电源的一段电路称为部分 电路，流过导体的电流与这段导 体两端的电压成正比，与导体的 电阻成反比。这个结论称为欧姆 定律。见图3-3。 2.数学表达式：

电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用

电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用

各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动， 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1＝ i f
即 ui/R1=－uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。
当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2－－平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
－ ＋ ＋∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2

电工与电子技术之电工技术第三章课后题解

电工与电子技术之电工技术第三章课后题解

第3章 正弦交流电路的稳态分析本章的主要任务是学习正弦量、正弦交流电路和相量法的基本概念、正弦交流电路的稳态分析与计算、正弦交流电路功率的概念和计算。

在此基础上理解和掌握功率因数提高的意义，和谐振的概念。

本章基本要求(1) 正确理解正弦量和正弦交流电路概念； (2) 正确理解相量法引入的意义；(3) 正确理解有功功率和功率因数的概念； (4) 掌握相量法；(5) 掌握电路定律的相量形式和元件约束方程的相量形式； (6) 分析计算正弦稳态电路； (7) 了解功率因数提高的意义； (8) 了解谐振的概念。

本章习题解析3-1 已知正弦电压和电流的三角函数式，试用有效值相量表示它们，并画出它们的相量图。

（1）)20sin(210 +=t i ωA ，)60sin(2150 +=t u ωV （2）)20sin(28 -=t i ωA ，)45sin(2120 -=t u ωV （3）)30sin(25 +=t i ωA ，)90sin(2100 +=t u ωV解 (1)︒∠=2010IA ，︒∠=60150U V ，相量图如图3-1（a ）所示。

(2))20(10︒-∠=IA ，)45(120︒-∠=U V ，相量图如图3-1（b ）所示 (3)︒∠=305IA ，︒∠=90100U V ，相量图如图3-1（c ）所示3-2 已知电压、电流的相量表示式，试分别用三角函数式、波形图及相量1+j （a ）1+（b ）1+j（c ）图3-1图表示它们。

（1）4030j U+= V ，43j I += A （2）100=UV ，43j I -= A （3）V 10045 j e U=，A 44j I +=解 (1))13.53(504030︒∠=+=j U=︒+︒13.53sin 5013.53cos 50j ，V )13.53(543︒∠=+=j I=︒+︒13.53sin 513.53cos 5j ，A 波形图相量图如图3-2（a ）所示。

徐淑华电工电子技术ppt第三章

徐淑华电工电子技术ppt第三章

u
Um
wt
u U m sin( w t )
有效值:
与交流热效应相等的直流 定义为交流电的有效值
10
热效应相当
有 效 值 概 念

T 0
i R dt I RT
2
2
交流
直流
I
1 T

T
i dt
2
（方均根值）
0
当 i I m sin
w
t 时， 可得,
I
Im 2
11
w t
i

相量图 相量式
.
I
I

I I
瞬时值 -- 小写 u, i, e； 最大值 --大写+下标m；
有效值 – 大写 U, I, E； 复数、相量 --- 大写 + ―.‖
34
例6
判断下列各式的正误：
u 100 sin w t 10000
瞬时值 复数
U 50 e
复数
j15 °
2. 正弦波的相量表示方法
1) 正弦量的相量表示
在线性正弦交流电路中的电源频率单一时，电路中所有 的电压电流为同频率正弦量，此时，w 可不考虑，主要 研究正弦量的幅度与初相位的变化 可用一个有向线段（矢量）表示正弦量： 其长度表示正弦量的有效值； 其与横轴的夹角表示正弦量的初相位。
描述正弦量的有向线段称为相量 (phasor )：
3.2 单一参数的正弦交流电路
3.2.1. 电阻元件的正弦交流电路
u iR
设
u
i
R
i 2 I sinw t Im sinw t
R R u i · = 2I · sinw t

2024新版电工电子技术精品教案完整版

2024新版电工电子技术精品教案完整版

2024新版电工电子技术精品教案完整版一、教学内容1. 第三章：交流电路的分析与计算，包括单一参数的交流电路、RLC串联交流电路、交流电路的功率分析。

2. 第四章：半导体器件及其应用，包括半导体物理基础、二极管、晶体管、基本放大电路。

二、教学目标1. 理解并掌握交流电路的分析与计算方法。

2. 学会半导体器件的工作原理及其在电路中的应用。

3. 能够分析和设计基本的放大电路。

三、教学难点与重点1. 教学难点：RLC串联交流电路的分析、晶体管放大电路的工作原理。

2. 教学重点：交流电路的功率分析、半导体器件的特性及应用。

四、教具与学具准备1. 教具：示波器、信号发生器、电阻、电感、电容、二极管、晶体管、面包板。

2. 学具：每组一套实验器材，包括上述教具。

五、教学过程1. 实践情景引入：展示一个实际的交流电路，引导学生观察并思考其工作原理。

2. 理论讲解：a. 讲解单一参数的交流电路分析方法。

b. 分析RLC串联交流电路，并通过示波器观察波形。

c. 介绍交流电路的功率分析，举例说明。

d. 讲解半导体物理基础，介绍二极管、晶体管的工作原理。

e. 介绍基本放大电路的构成及工作原理。

3. 例题讲解：针对每个知识点，讲解典型例题，并引导学生进行计算和分析。

4. 随堂练习：布置相关练习题，要求学生在课堂上完成，并及时给予反馈。

5. 实验操作：a. 学生分组进行实验，搭建RLC串联交流电路，观察并分析波形。

b. 搭建半导体器件实验电路，观察并分析其工作状态。

c. 设计并搭建一个基本放大电路，观察其放大效果。

六、板书设计1. 交流电路的分析与计算：a. 单一参数的交流电路b. RLC串联交流电路c. 交流电路的功率分析2. 半导体器件及其应用：a. 半导体物理基础b. 二极管、晶体管c. 基本放大电路七、作业设计1. 作业题目：a. 计算单一参数的交流电路的电压和电流。

b. 分析RLC串联交流电路的功率。

c. 画图并解释二极管、晶体管的工作原理。

电工技术-电子教案 第3章 电阻电路的一般分析方法

电工技术-电子教案 第3章 电阻电路的一般分析方法

3.2 回路电流法（续6）
例1 试用网孔电流法求图示电路各个支路电流。
解： 选三个网孔为独立回路， 网孔电流分别为 im1 、 im2 及 im3 。 可写出网孔方程为
解此方程得
im11A， im20.5A， im31.5A
各支路电流为 i1im11A， i2im1im20.5A
3.2 回路电流法（续7）
回路电流法
回路电流法是以各回路电流作为未知变量来列写电路方程，
Байду номын сангаас
并求解回路电流，进而求取各支路电流和支路电压的方法。此 时所得方程称为回路方程。 只需对独立回路列写KVL方程，方程数为b- ( n-1)。 回路电流是假设的沿着每个回路边界构成的闭合路径自行流 动的电流。 支路电流等于流经该支路的回路电流的代数和。 若所选回路正好是网孔，则以各网孔电流作为未知变量来列 写电路方程，并求解网孔电流，进而求取各支路电流和支路电
压的方法称为网孔电流法。
3.2 回路电流法（续1）
回路方程的列写
该电路有6条支路、4个节点，因 此，该电路的独立回路所包含的回 路数为3。选回路1、2、3为独立回 路，这3个回路的回路电流分别用il1 、 il2 、 il3表示，则各支路电流与回 路电流的关系为
3.2 回路电流法（续2）
以回路电流为电路变量，对回路1、2 、3列写KVL方程
联立解得
故
3.3 结点电压法
结点电压法
结点电压法是以各结点电压作为未知变量来列写电路方程，
并求解结点电压，进而求取各支路电压和支路电流的方法。此 时所得方程称为结点方程。 只需对独立结点列写KCL方程，方程数为n-1。 在电路中任意选择某一节点为参考节点，则其它节点与参考 节点之间的电压称为节点电压，其参考方向由其它节点指向参 考节点。 任一支路都连接在两个节点上，所以支路电压等于节点电压 或相关两个节点电压之差。

电工电子技术第三单元-自测练习测验题目与答案

电工电子技术第三单元-自测练习测验题目与答案

1．在RLC串联电路中，如果调大电容，则电路（）。

选择一项：a. 呈电阻性b. 感性增强c. 性质不变d. 容性增强2．题图3‒1所示是某电路中某一支路的电压u和电流i的波形，可以判断该支路是（）电路。

题图3‒ 1选择一项：a. 纯电感b. 电阻电容串联c. 纯电容d. 电阻电感串联3．RLC串联电路发生谐振时，回路的（）。

a. 电流达到最小值b. 电流达到最大值c. 电压达到最大值d. 电压达到最小值4．下列Y形三相负载连接的电压电流关系中，（）正确。

选择一项：a. UP =UL，IP=ILb. UL =UP，IL=IPc. UL=UP，IP=ILd. UL =UP，IP=IL1．当XL =XC时，φ=0，表明电压u与电流i同相，电路等效为一个纯电阻。

选择一项：对错2．因为电流I与功率因数cosφ成反比，所以功率因数越小，电流在输电线路上的功率损耗越小。

对错3．三相交流电路中，无论负载是对称还是不对称，三相电路总的有功功率都等于各相负载的有功功率之和。

选择一项：对错4．由对称三相电路有功功率P=3UP IPcosφ=ULILcosφ可知，相位差φ既是相电压和相电流间的相位差，也是线电压和线电流的相位差。

选择一项：对错1．某RLC串联电路，其电阻R=10kΩ，电感L=5mH，电容C=μF，正弦电压源的振幅为10V，ω=106 rad/s，求电路的阻抗并判断电路阻抗性质。

答：Z=R+jX=10+j4=<°KΩ由于电抗X﹥0，阻抗角﹥0,所以阻抗呈感性。

2.已知RLC串联电路的R=10Ω，L=2mH，C=180pF，电源电压为5V，求谐振频率f 0、谐振电流I、品质因数Q。

f 0=265kHz，I=，Q=333。

3. 某供电设备输出电压为220V，视在功率为220KVA，如果为额定功率33KW，功率因数cosφ=的小型民办工厂供电，问能供给几个工厂若把功率因数提高到，又能供给几个工厂额定功率33KW为工厂实际消耗的功率即有功功率，功率因数cosφ=表示供电设备需要为它提供的视在功率为33除以，即，供给工厂数为个；功率因数cosφ=时，供给工厂数提高到个。

《电工电子技术》(曹建林) 习题详解：第3章

《电工电子技术》(曹建林) 习题详解：第3章

第3章习题详解四、分析计算题1、磁性材料在外磁场作用下可被磁化，达到很高的磁导率，这是由于在磁性材料内部具有许多称为磁畴的小区域。

在无外磁场作用时，各个磁畴间的磁性相互抵消，对外不显示磁性。

在外磁场H 作用下，磁畴逐渐转到与外磁场相同的方向上，开始时由于外磁场较小，磁畴转向外磁场方向的较少，故显示的磁性不大。

当外磁场H 继续增大时，磁畴则随着外磁场H 的增强，转向外磁场方向的磁畴也增加，且增加较多，便产生了一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场，而使磁性材料内的磁感应强度B 大大增加。

因此磁导率不是常数。

2、（1）U1=2311=219.91(V) 21U U =k=955 U2=955U1=955×219.91=35.99(V) (2)I2=RL U 2=6099.35=0.6A 21I I =k 1=559 I1=559×I2=559×0.6=0.098(A) P1=U1×I1=219.91×0.098=21.58(W)3、（1）21U U =21N N =100500=5 U2=U1/5=5220=44(V ） I2=RL U 2=1144=4(A) P2=U2I2=44×4=176(W)∆P=P1-P2=η2P -P2=44(W)(2)21I I =12N N =500100=51 I1=51I2=51×4=0.8(A) 4、∵U1：U2：U3=220：U2：U3=10：1：2∴U2=101220⨯=22(V)U3=102220 =44(V) S1=S2+S3即U1I1=U2I2+U3I3=22×2+44×0.4=61.6I1=16.61U =2206.61=0.28(A) 5、由于变压器原绕组中主磁电动势远远大于其线圈电阻及漏抗产生的压降，即U 1≈E 1，所以电流I 1≠U 1/R 1＝22A 。

电工与电子技术基础第三章习题答案

电工与电子技术基础第三章习题答案

第3章电路的暂态过程一、思考题解答3.1 思考题【思3.1.1】电路在换路前储能元件没有储能，则在t＝0－和t＝0＋的电路中，可将电容元件视为短路，电感元件视为开路。

如果换路前储能元件已有储能，且电路已处于稳态，则在t＝0－电路中，电容元件视为开路，电感元件视为短路。

在t＝0＋电路中，电容元件可用一理想电压源代替，其电压为u C(0－)；电感元件可用一理想电流源代替，其电流为i L(0－)。

【思3.1.2】根据换路定律可知，开关S断开瞬间电容器的电压值不能突变，则在t＝0＋时的等效电路可简化为如图3-2所示的电路。

u C(0＋)＝u C(0－)＝112+×6＝2V，i2(0＋)＝0，i1(0＋)＝i C(0＋)＝622-＝2A【思3.1.3】根据换路定律可知，开关S断开瞬间电感的电流值不能突变，则在t＝0＋时的等效电路可简化为如图3-3所示的电路。

i L(0＋)＝i L(0－)＝42＝2A，U V＝R V×i L(0＋)＝－2500×2＝－5kV图3-2 思考题3.1.2的0＋电路图图3-3 思考题3.1.3的0＋电路图【思3.1.4】根据换路定律可知，开关S闭合瞬间电容器的电压值不能突变，则在t＝0＋时的等效电路可简化为如图3-4(a)所示的电路。

(1) i1(0＋)＝0，i(0＋)＝i2(0＋)＝100Au R1(0＋)＝100×1＝100V，u R2(0＋)＝u C(0＋)＝0第3章 电路的暂态过程• 1 •1(2) i (∞)＝i 1(∞)＝100199＋＝1A ，i 2(∞)＝0 u R1(∞)＝1×1＝1V ，u R2(∞)＝u C (∞)＝99×1＝99 V(3) 根据换路定律可知，当S 闭合瞬间电感的电流值不能突变，则在t ＝0＋时的等效电路可简化为如图3-4(b)所示的电路。

i 2(0＋)＝0，i (0＋)＝i 1(0＋)＝100199＋＝1A u R1(0＋)＝1×1＝1V ，u R2(∞)＝u L (0＋)＝99×1＝99 V S 闭合后电路达到稳态时，i 1(∞)＝0，i (∞)＝i 2(∞)＝1001＝100A u R1(∞)＝100×1＝100V ，u R2(∞)＝u C (∞)＝(a) (b) 图3-4 思考题3.1.4的0＋电路图【思3.1.5】i L (0＋)＝i L (0－)＝013E R R R ++＝12222++＝2Au C (0＋)＝u C (0－)＝2×2＝4Vt ＝0＋时的等效电路如图3-5所示，可得12＝2×［2＋i C (0＋)］＋2×i C (0＋)＋4 所以，i C (0＋)＝124422--+＝1A ，u L (0＋)＝12－2×(2＋1)－2×2＝2V【思3.1.6】(1) 根据换路定律可知，开关S 闭合瞬间电容器可视为短路，各电感可视为开路。

电工电子技术基础-第3章

电工电子技术基础-第3章
[3.13] 在图 T3.13 所示的电路中，已知
R +
4
R 10 ， U1 U 2 ， I1 I 2 ， Z1 (5 j 5) ， 同相时 Z 等于多少。 和I Z R jX 。试求 U
2 L 2
I
[ 解] 由于 U1 U 2 ， I1 I 2 ，所以 Z1 Z 2 。
（ 1）
10 30 V ， Z 5 j 5 ，求 I 和 P。 （2） U 30 15 V ， I 3 165 A , 求 R、X 和 P。 5e j 60 V ，求 R、X 和 P。 （3） U Z 100 30 V ， I
（1） u 10 2 sin t V ； （2） u 10 2 sin(t
1
[ 解]
10 0 V 10 V ； U 10 90 V j10 V ； U
10 90 V j10 V ； U 10 135 V 7.07 j 7.07 V U
du 4 106 100 220 2 cos100 t A 88 2 cos100 t m A dt 1 1 104 （ 2） X C C 2 fC 4 i C
10 jX I U 0.1 60 V 79.6 30 V C j 4
1

U 1 ，所以， C 159 F Z 2 j 20 j I2 C
T。 8 [解]（1）由 f 1000 H Z 得 2 f 6280 rad/ s i 100 sin(6280t
) m A 100 sin(6280 0.375 ) m A 100 m A 4 4 （2） i 100 sin(t ) m A 100 sin(1.25 ) m A 0 4 4 （3） i 100 sin(t ) m A 100 sin( ) m A 70.7 m A 4 2 4 2 7 （4） i 100 sin(t ) m A 100 sin( T ) m A 100 m A 4 T 8 4

电工电子技术及技能(程周)第三章

电工电子技术及技能(程周)第三章
（2）缺点：电动机、变压器的绕组电感都很大，在切断电路的瞬间，电流迅速减小，产生很 强的自感电动势，这样会在开关的闸刀和固定夹片之间产生电弧，有时会烧坏开关，甚至会危 及工作人员的安全。
14
15
谢谢！
图3.4 可变电容和微调电容的外形、符号及实物图
9
3.1 电容
3.1.4电容的类型和额定值
2．电容的额定值 （1）电容器的成品上都标明电容值、允许误差和额定电压等，这些数值统称为额定值。 （2）标称容量：电容器上所标明的电容值称为标称容量。 （3）误差及允许误差：电容器的标称容量与实际容量之间的差值称为电容器的误差。实际电容 器的误差限定在允许误差范围之内，此误差称为允许误差。 （4）额定工作电压：电容器上所标明的额定工作电压通常指直流工作电压。在交流电路中，所 加的交流电压最大值不能超过额定工作电压值，否则电容器有被击穿的危险，因此，该电压也 称为击穿电压或耐压。 3．电容器的作用 （1）在电力系统中，其主要功能是改善电力系统的运行条件，提高功率因数。 （2）在电子电路中主要起获得振荡、滤波、移相、旁路、隔直、耦合等作用。
电工电子技术及技能(程周)第三章
3 电容和电感 1 3.1电容 2 3.2电感
2
3.1 电容 观察与思考
3
3.1 电容
3.1.1电容器
1．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都可以看成一个电容器，这两个导体称为电容 器的两个极。 2．平行板电容器：两块靠近而且平行放置的金属板组成的电容器称为平行板电容器。 3．在电容器两个极施加电压U时，在介质中建立起电场，能量被存储在介质中，如图3.1所 示。
10
3.2 电感 3.2.1电感器 1．空心电感线圈：绕在非铁磁材料骨架上的线圈，称为空心电感线圈，常见的空心电感线圈如 图3.7所示。

电工电子技术第3章电路的暂态分析

电工电子技术第3章电路的暂态分析

电流通过N匝线圈产生 ψNΦ(磁链) 电感: L ψ NΦ ( H、mH)
ii
线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质
的导磁性能等有关。 L μ S N 2 l
L μS N2 (H)
i
l
S — 线圈横截面积（m2）
+
-
l —线圈长度（m）
3 .3 .1 RC电路的零输入响应
零输入响应: 无电源激励, 输 入信号为零, 仅由电容元件的 + 初实始质储：能RC所电产路生的的放电电路过的程响应。U -
2 t 0 R
1
S
+
iC
u
–
R
u
+ C–
c
图示电路
uC(0)U
换t =路0时前开电关路S已 处1稳, 电态容uCC(经0电)阻UR 放电
由于物体所具有的能量不能跃变而造成
在换路瞬间储能元件的能量也不能跃变
∵ C 储能：
WC

1 2
CuC2
∵ L储能：
WL

1 2
L iL2
\ u C 不能突变
iL不能突变
2. 换路定则
设：t=0 — 表示换路瞬间 (定为计时起点) t=0-— 表示换路前的终了瞬间 t=0+—表示换路后的初始瞬间（初始值）
1) 由t =0+的电路求其它电量的初始值； 2) 在 t =0+时的电压方程中 uC = uC( 0+)、
t =0+时的电流方程中 iL = iL ( 0+)。
例1．暂态过程初始值的确定
S C R2
已知：换路前电路处稳态，

电工电子技术3

电工电子技术3

（3～5)τ 的时间，可认为暂态结束。
返回
当t = τ时
uC(t)=Us(1－e －1)＝0.632Us
u Us
0.632Us
uC(t)
τ
t
返回
例、已知R=103KΩ ，US=100V，C=10μF,
求开关闭合后5、10、30秒时的uC值，并
画出uC曲线。
解：
u(V)
+
100 US －
uC ut C=(50)= 0u(C初=始39条.4V件)
全响应=零输入响应+零状态响应
可分别求零输入响应（令电源为零）； 零状态响应（令初始值为零），然后求叠 加。
返回
例、已知R1=R2 =10Ω ，US=80V，C=10μF,
t=0开关S1闭合，0.1ms后，再将S2断开，求
uC的变化规律.(C上初始能量为零)
解：(12) 0t<>t0<.10m.1sms
τ值越小,暂态过程进行得越快. τ值越大,暂态过程进行得越慢. 当t＝τ时
uC(τ)=USe－τ/τ = USe－1 =0.368US
也就是说，零输入响应的初始值经过 一个τ ，衰减为原来的36.8％。
一般在t＝(3～5)τ时 uC(t)的值已很小,
可认为暂态结束。
返回
uC Us
0.368Us
τ1 τ2
τ3
t
τ1 ＜ τ2 ＜ τ3
返回
二.零状态响应
与零输入相反，如果在换路前储能元 件没有能量储存，这种状态称为零状态。
因此，将电路中输入信号作用时， 所产生的响应称为零状态响应。
返回
1.换路后的微分方程
S在2位置
1

电工与电子技术基础课件第三章正弦交流电

电工与电子技术基础课件第三章正弦交流电

_
正弦交流电的优越性：
正半周
便于传输；易于变换
便于运算；
有利于电器设备的运行；
.....
负半周
二、正弦交流电的产生
正弦交流电通常是由交流发电机产生的。图3-2a 所示是最简单的交流发电机的示意图。发电机由定子和 转子组成，定子上有N、S两个磁极。转子是一个能转 动的圆柱形铁心，在它上面缠绕着一匝线圈，线圈的两 端分别接在两个相互绝缘的铜环上，通过电刷A、B与 外电路接通。
1 F 106 F
1pF 1012 F
图3-17 电容器的图形符号
(2) 电容器的基本性质 实验现象1
1）图3-18a是将一个电容器和一个灯泡串联起来接在直流电 源上，这时灯泡亮了一下就逐渐变暗直至不亮了，电流表的指 针在动了一下之后又慢慢回到零位。 2）当电容器上的电压和外加电源电压相等时，充电就停止了， 此后再无电流通过电容器，即电容器具有隔直流的特性，直流 电流不能通过电容器。
1．电容器的基本知识 (1)电容器——是储存电荷的容器
组成：由两块相互平行、靠得很近而 又彼此绝缘的金属板构成。
电容元件的图形符号
电容量 C q
u 1）C是衡量电容器容纳电荷本领大小的物理量。 2）电容的SI单位为法［拉］, 符号为F; 1 F=1 C／V。
常采用微法（μF）和皮法（pF）作为其单位。
第一节 交流电的基本概念
一、交流电
交流电——是指大小和方向 都随时间作周期性的变化的
电动势、电压和电流的总称。
正弦交流电——接正弦规律 变化的交流电。
图3-1 电流波形图 a）稳恒直流 b）脉动直流
c）正弦波 d）方波
正弦量： 随时间按正弦规律做周期变化的量。
ui

电工学(下册)电子技术基础 第3章 习题解答讲解

电工学(下册)电子技术基础 第3章 习题解答讲解

第3章晶体三极管及其放大电路3.1 测得放大电路中的晶体三极管3个电极①、②、③的电流大小和方向如图3.1所示，试判断晶体管的类型（NPN或PNP），说明①、②、③中哪个是基极b、发射极e、集电极c，求出电流放大系数 。

图3.1 习题3.1图解：(a) ①-c ②-b ③-e PNP β=1.2/0.03=40(b) ①-b ②-e ③-c NPN β=1.5/0.01=1503.2 试判断图3.2所示电路中开关S放在1、2、3哪个位置时的I B最大；放在哪个位置时的I B最小，为什么？+V CC图3.2 习题3.2图解：在①时，发射极相当于一个二级管导通，此时I B就等于此导通电流。

在②时，三极管相当于两个并联的二极管，此时I B等于两个二级管导通电流之和，所以此时的电流最大。

在③时，发射极导通，集电结反偏，集电结收集电子，所以I B电流下降，此时电流最小。

3.3.测得某放大电路中晶体三极管各极直流电位如图3.3所示，判断晶体管三极管的类型（NPN或PNP）及三个电极，并分别说明它们是硅管还是锗管。

解：(a) ①-e ②-c ③-b 硅NPN(b) ①-b ②-c ③-e 锗PNP(c) ①-b ②-e ③-c 锗PNP图3.3 习题3.3图3.4 用万用表直流电压挡测得晶体三极管的各极对地电位如图3.4所示，判断这些晶体管分别处于哪种工作状态（饱和、放大、截止或已损坏）。

2.7V(a)(b)－5V－－0.6V(c)－(d)9V－6V(e)0V(f)图3.4 习题3.4图解：(a) 截止 (b) 饱和 (c) 放大 (d) 饱和 (e) 截止 (f) 损坏3.5 某晶体管的极限参数为I CM = 20mA 、P CM = 200mW 、U (BR)CEO = 15V ，若它的工作电流I C = 10mA ，那么它的工作电压U CE 不能超过多少？若它的工作电压U CE = 12V ，那么它的工作电流I C 不能超过多少？解：)V (1510200,15min ,min C CM (BR)CEO CE =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=I P U U )mA (67.1612200,20min ,min CE CM CM C =⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⎭⎬⎫⎩⎨⎧=U P I I3.6 图3.5所示电路对正弦信号是否有放大作用？如果没有放大作用，则说明理由并将错误加以改正（设电容的容抗可以忽略）。

《电工电子技术简明教程》第3章习题

《电工电子技术简明教程》第3章习题

《电工电子技术简明教程》第3章习题1 / 1《电工电子技术简明教程》第3章习题3.1 3.1 已知正弦交流电压已知正弦交流电压U =220V,=220V,ƒƒ =50Hz,30=u ψ。

写出它的瞬时值式，并画出波形。

3.2 3.2 已知正弦交流电流已知正弦交流电流I m =10V,=10V,ƒƒ =50Hz, 45=iψ。

写出它的瞬时值式，并画出波形。

3.3 3.3 比较以下正弦量的相位比较以下正弦量的相位（1）V )90sin(3101 +=t u ω，V)45sin(5372 +=t u ω（2）V )30sin(2100 +=t u ω，A cos 10t i ω=（3）V )90100sin(310 +=t u ，A 1000sin 10t i =（4）A )90314sin(1001+=t i ，A)513100sin(502 +=t i π3.4 3.4 将以下正弦量转化为幅值相量和有效值相量，并用代数式、三角式、指数式和极坐标式表示，并将以下正弦量转化为幅值相量和有效值相量，并用代数式、三角式、指数式和极坐标式表示，并分别画出相量图。

（1）V )90sin(310+=t u ω，（2）A cos 10t i ω=，（3）V )30sin(2100 +=t u ω，（4）A )60sin(210 +=t i ω3.5 3.5 将以下相量转化为正弦量将以下相量转化为正弦量（1）V 5050j U +=•，（2）4030j I m +-=•A ，（3）V 210030j m e U =•，（4）A301 -∠=•I 3.6 3.6 相量图如图相量图如图3.1（a ）、（b ）所示，已知。

，，，，，A 12A 10V 310V 80V 100A 102121======m m m I I U U U I 频率ƒ频率ƒ=50Hz =50Hz =50Hz。

写出它们对应的相量式和瞬时值式。

写出它们对应的相量式和瞬时值式。

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第3章 磁路与变压器
3.1 磁路的基本知识 3.2 交流铁心线圈电路 3.3 单相变压器 3.4特殊变压器
3.1 磁路的基本知识
电流产生磁场，磁场变化或运动又产生感应电动势。在大 多数情况下，电气设备的磁场都是由电流来产生的，并且利用 铁磁性材料将磁场集中在一定的范围内，形成磁路。
3.1.1 磁场的基本物理量
磁性材料，如铁、钴、镍及其合金，它们的导磁能力很强， 它们的磁导率可以是真空磁导率μ0的数百、数千乃至数万倍， 而且不是一个常数。 各种材料的磁导率通常用真空磁导率μ0的倍数表示，称为相对 磁导率μr，即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征），
不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
U≈E=4.44ƒNΦm=4.44ƒNBmS
对于交流铁心线圈来讲，当电压、频率、线圈匝数一定 时，Φm基本保持不变，即交流铁心线圈具有恒磁通特性。
3.2.3 功率损耗
与直流线圈不同，交流铁心线圈的功率损耗除了有铜损，还 有由于铁心的交变磁化作用产生的铁损。 所以，交流铁心线圈 功率损耗为:
P = UIcosφ=RI2+ΔPFe
铜损是由于铁心线圈有电阻R，电流通过时产生的热损耗。 铁损是由磁滞损耗和涡流损耗两部分组成，是线圈通以交 流电时线圈交变磁化时的铁心损耗。
3.3 单相变压器
3.3.1 变压器的基本结构
1. 变压器的用途和种类
变压器是一种常见的电气设备，其主要功能是将某一电 压值的交流电能，转换为同频率的另一电压值的交流电能。
软磁材料
硬磁材料
矩磁性材料
3.2 交流铁心线圈电路
直流铁心线圈的励磁电流是直流电流，铁心中产生的磁通 是恒定的，在线圈和铁心中不会产生感应电动势，其损耗仅仅 是电流通过线圈作功的热损耗。交流铁心线圈的励磁电流是交 流电流，铁心中产生的磁通是交变的，在线圈和铁心中会产生 感应电动势，存在着电磁关系、电压和电流关系以及功率损耗 等问题。
3.2.1 电磁关系
上图是交流铁心线圈的电路图。由于主磁通Φ是流经铁心 的，铁心的磁导率μ是随磁场强度H而变化的，所以铁心线圈 的励磁电流i和主磁通Φ不呈线性关系；而漏磁通Φσ不流经铁 心，其漏磁电感Lσ可近似是个定值，所以励磁电流i和漏磁通 Φσ呈线性关系。
3.2.2 电压电流关系
交流铁心线圈电路中的电压电流关系较为复杂，经过电磁 感应定律和基尔霍夫定律推导以及分析，可得出以下关系式
变压器的种类很多，常用的有：输配电用的电力变压器； 电解用的整流变压器；实验用的调压变压器；电子线路中的输 入、输出变压器等。虽然变压器种类很多，结构上也各有特点， 但它们的基本结构和工作原理是类似的。
2. 变压器的基本构造 变压器主要由铁心和线圈(也叫绕组)两部分组成。 铁心是变压器的磁路通道。为了减小涡流和磁滞损耗，
磁场的特性可用下列几个基本物理量来表示。
1.磁感应强度B
磁感应强度B是描述空间某点磁场的强弱和方向的物理量， 它是一个矢量。它的大小可用该点磁场作用于1m长，通有1A电 流的导体上的作用力F来衡量( B F )。磁感应强度B的方向可 根据产生磁场的电流方向，用右手Il螺旋定则来确定。B的单位为 特斯拉(T)。
铁心是用磁导率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而成的。
变压器的铁心结构
3.3.2 单相变压器的工作原理
在变压器原线圈中产生自感电动势的同时，在副线圈中 也产生了互感电动势。这时，如果在副线圈上接上负载，那 么电能将通过负载转换成其他形式的能。
1. 变压器的空载运行
变压器的原绕组加额定电压，副绕组开路(不接负载) 的情况，称为空载运行。
磁路的形成
当线圈中通过电流时，大部分磁通沿铁心、衔铁和工作气 隙构成回路，这部分磁通称为主磁通。还有一小部分磁通，它 们没有经过铁心、衔铁和工作气隙形成构成的回路，而是经空 气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。
通过实验发现，励磁电流I越大，通电线圈产生的磁场就 越强；线圈的匝数N越多，通电线圈产生的磁场也越强。把励 磁线圈匝数N和励磁电流I的乘积称为磁通势F 。
2.磁通Ф 磁通Ф是描述磁场在某一范围内分布情况的物理量。穿过某
一截面积S的磁力线的总数就是通过该截面积的磁通Φ。垂直 穿过单位面积的磁力线数就反映此处的磁感应强度B的大小。 所以磁感应强度B又称为磁通密度。
B S
或 Φ=BS
式中 ，磁通Φ的单位是韦伯(Wb)，面积S的单位为米2(m2)。
3. 磁导率μ
1. 铁磁性材料的磁性能 铁磁性材料是指铁、钴、镍及其合金。它们具有下列磁性能。
(1)高导磁性
(2)磁饱和性
通过实验可测出铁磁材料的磁感应强度B随外加磁场的 磁场强度H变化的曲线(B～H磁化曲线)，如下图所示。
磁感应强度B的变化滞后于磁场强度H的变化，这种现 象称为磁滞现象。
2. 铁磁性材料的种类及用途
F NI
当磁通势F一定时，磁通Φ与μ、S成正比，而与l成反比。 它们之间的运算关系是：
F S
l
F l
F Rm
S
其中，Rm称为磁阻，是表示物质对磁通具有阻碍作用的物 理量，其大小与磁路中磁性材料的材质及几何尺寸有关。 上式称为磁路欧姆定律。
ห้องสมุดไป่ตู้表列出磁路与电路对应的物理量及其关系式。
3.1.3 铁磁性材料的磁性质
在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为
B
H
3.1.2 磁路和磁路的基本定律
由于铁心的磁导率比周围空气或其他非铁磁材料的磁 导率大很多倍，所以磁力线几乎全部都从铁心中通过而形 成一闭合的路径．这种约束在铁心所限定的范围内的磁通 路径，称为磁路。
磁导率又称为导磁系数，是用来衡量物质导磁能力的物 理量，用来表示磁场中介质导性能的强弱，其单位是亨利／ 米(H/m)。
就导磁能力来说，大体可分为磁性材料和非磁性材料两大 类。非磁性材料，如铜、铝、空气等，它们的导磁能力很差， 磁导率接近于真空的磁导率μ0(μ0 =4л×10-7H/m)，且为一常 数。