电工技术第1章

电流方向 AB？ 电流方向 BA？
A
IR R
B
E1
E2
（1-16）
解决方法
(1) 在解题前先假设一个正方向，作为参考方向； (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
（1-17）
电路中物理量的正方向
物理量的正方向： 实际正方向 假设正方向→参考方向
实际正方向： 物理中对电量规定的方向。 假设正方向：参考方向 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
（1-18）
物理量参考方向的表示方法
I a
电 池
灯 泡
E
+
_
R
b
Uab
正负号
a
+头 a
电流：从高电位 指向低电位。 I
（1-30）
U
例：电路如图所示，试求电源的功率，
并说明其为电源还是负载 。 解： 2A：P = IU = 20W
I
+ 10V 2A 3A
+
+
参考方向一致, P>0---负载
3A：P = IU = 30W
参考方向相反, P>0---电源
-
-
10V：P = IU = 10W
参考方向一致, P>0---负载
额定值：UN、IN、PN。常标于铭牌或其它 说 明中。
（1-33）
例：有一额定值为5W 500Ω 的绕线电阻，其额
定电流是多少？在使用时电压不得超过多 大的数值？ 解：∵ P = I2 R ∴ I = ( P / R)0.5 = ( 5 / 500 )0.5 = 0.1A UMax = IR =500 x 0.1 = 50V
U R -6V +
I 2A
I -2A
R =- U / I =3Ω
R = U / I =3Ω
P13 例 1.4.1 （1-22）
例
a
R
IR
UR
E
+ -
b U
已知：E = 2V, R = 1Ω 试问：当 U 分别为 3V 和 1V 时，IR =? 解： (1) 假定电路中物理量的参考方向如图所示； (2) 列电路方程：
I=0
（1-41）
二、基尔霍夫电压定律
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。 b 即： U 0 I1 I2
a
I4 I3 +
I6
R6
c
例如： 回路 a-d-c-a
I 4 R4 I 5 R5 E3 E4 I 3 R3
电位升 电位降
I2
I1
I1 I 3 I 2 I 4
I3
或：
I4
I1 I 3 I 2 I 4 0
基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性。
（1-40）
基尔霍夫电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 例
I1 I2 I3
+
I=?
R R
+ R
_ E2
+ R1
_ E3
_ E1
I1+ I2=I3
P24：例1.6.2 （1-44）
例1 求电流 i
3A
例2
1Ω
求电压 u
3Ω
3Ω
5Ω
i ?
2A
解
4Ω
20V
解
10 V
u ?
5V
i 3 (2) 5A
u 10 20 5 15V
（1-45）
例3 求电流 i
i =? + 3 - 4V + 5V -
U IR
注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向。 即当电压与电流的参考方向一致时，U=RI，即当电
压与电流的参考方向相反时，U=-RI。
（1-21）
例
+ U R 6V -
I 2A
+ U R 6V -
I -2A
R = U / I =3Ω
U R -6V +
R = -U / I =3Ω
（1-7）
电工技术应用 实例三
家 用 电 器
• 电灯、电话
• 广播、电视
• 冰箱、洗衣机
• 家庭影院 • ......
（1-8）
电工技术应用 实例四
楼 宇 控 制
• 电梯系统 • 门禁系统 • ......
（1-9）
电工技术应用 实例五 电源 发动机控制
汽车电子
点火装臵、燃油喷射控制、 发动机电子控制 车速控制、间歇刮水、 除雾装臵、车门紧锁…. 安全带、车灯未关报警、 速度报警、安全气囊….
双下标
Uab（高电位在前， 低电位在后）
+
R
（1-19）
例：试判别电流、电压的实际方向
a I
+
R
-
b
I = -1A I = +1A Uab = -3V Uab = +3V U = -3V U = +3V
（1-20）
a
R
b
a
+
U
-
R
b
§1.4 欧姆定律
I U R I
I
R U
U
R
U IR
U IR
单位
A、kA、mA、μA
实际正方向
正电荷移动的方向 电源驱动正电荷 移动的方向 (低电位 高电位) 电位降落的方向 (高电位 低电位)
（1-15）
电动势 E
V、kV、mV、μV
电压 U
V、kV、mV、μV
电路分析中的假设正方向→参考方向
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
注意
(1) 方程式：U = IR 仅适用于参考方向一致的情况。 (2) “实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则 是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。
(3) 在以后的解题过程中，注意一定要先设定“参考方 向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列 方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.
电路分析：在已知电路结构和元件参数的 条件下，讨论电路的激励与响 应的关系。
（1-5）
电工技术的应用
电工技术应用 实例一
工 业 控 制
• 电机控制 • 机床控制 • 生产过程自动化控制 • ......
（1-6）
电工技术应用 实例二
信 号 检 测
• 压力、温度、水位、 流量等的测量与调节 • 电子仪器 • 医疗仪器 • ......
（1-29）
电源与负载的判别
U
U 、 I 参考方向一致 I P = UI > 0 ―→ 实际方向相同 ―→ 负载 P = UI < 0 ―→ 实际方向相反 ―→ 电源
U 、 I 参考方向相反 I P = UI > 0 ―→ 实际方向相反 ―→电源 P = UI < 0 ―→ 实际方向相同 ―→负载 功率：P = ︱U I︱取正值即可。
汽 车 电 子
行驶装置 报警与安全装置 旅居性 仪表 娱乐通讯
空调控制、动力窗控制
里程表、数字式速度表、 出租车用仪表…. 收音机、汽车电话、业余电台
（1-10）
§1.2 电路模型
定义：由理想元件组成的电路构成了实际电路 的电路模型
I
电 池 灯 泡
+
_ 电源 E R U
负载
（1-11）
电阻
R1 100k 棕黑黄 R2 2k 红黑红 R6 62k 蓝红橙 R7 51Ω 绿棕黑 R8 1k 棕黑红 R11 1k 棕黑红 R12 220Ω 红红棕 R13 24k 红黄橙
（1-38）
例
b
I1 a I4 I3 d I6 I2 R6 I5 c 结点：a、 b、… ... (共4个） 支路：ab、ad、… ... （共6条）
+
E3
_
R3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
（1-39）
一、基尔霍夫电流定律
对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于
由结点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个结 点上电流的代数和为 0。 即： I =0 例
电路：电流的通路。它由电工设备 或元件按一定方式组合而成。
（1-2）
电路作用：
1.实现电能的传输和转换
发电机
升压 变压器
输电线
…
降压 变压器
电灯、电炉 电动机…
电源
中间环节
负载
（1-3）
电路作用：
2.实现信号的传递和处理
话筒
放大器
信号源
负载
（1-4）
激励：电路中的电源或信号源的电压或电 流。
响应：激励在电路中各部分产生的电压或 电流。
注意： 选择电阻时，不但应考虑阻值，
还应考虑电流，进而确定功率。
（1-34）
电源开路
特征：I = 0 U = U0 = E P=0
开路电压(空载电压): U0
（1-35）
电源短路
特征：U = 0
I = IS = E / R 0
PE = △P = I2R0
P=0
短路电流: IS
（1-36）
例：若电源的开路电压Uo = 12V，短路电
例：已知：UAB = 5V，UBC= -4V，UDA= -3V。
试求：UCD = ？UCA = ？ 解：
_ UDA + A+ UAB B _ UCA + D _ U +C CD + _ _ 由KVL知： UAB + UBC + UCD + UDA = 0 5 + (-4) + UCD + (-3) = 0 UCD = 2V UAB + UBC + UCA = 0 5 + (-4) + UCA = 0 UCA = -1V