电工基础(第五版)第一章

则欧姆定律写为
u
+
i –G u
u –R i
公式和参考方向必须配套使用！
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3.功率和能量

功率
i
R
+
i
u
R
+
p u i i2R u2 / R
p u i (–R i) i
–i2 R - u2/ R
-
u
表明 电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。
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+ u
关联参考方向
i
u
非关联参考方向
+
返 回
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例
A
＋
i
B
u
－
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？ 答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
注意
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向
② 参考方向一经选定，必须在图中相应位臵标注 (包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。
重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻元件和电源元件的特性
3. *基尔霍夫定律*
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1.1 电路和电路模型
1.实际电路
功能 由电工、电子器件或设备按预期
目的连接构成的电流的通路。
a 电能的传输与转换； （如电力工程） b 信息的传递与处理。 （如信息工程）
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发电机
第1章
电路模型和电路定律
本章重点
1.1
电路和电路模型 电流和电压的参考方向 电功率和能量 电路元件
1.5

THANKS
感谢观看
正弦交流电的定义
正弦交流电的产生
正弦交流电是指随时间按正弦规律变 化的电压或电流信号。
发电机、变压器等设备可以产生正弦 交流电。
正弦交流电的三要素
幅值、频率和相位是描述正弦交流电 的三要素，它们决定了正弦交流电的 特征。
单一元件的正弦交流电路
电阻元件
电阻元件的正弦交流电路中，电 压和电流同相位，遵循欧姆定律。
也可以采用正弦波表示法，即用正弦 波的幅值、频率和相位差来表示三相 电源的特性。
三相负载
三相负载的分类
根据其性质，三相负载可以分为对称负载和不对称负载。对称负载是指三相负载的阻抗性质 和阻抗值都相同，而不对称负载则是指三相负载的阻抗性质或阻抗值不同。
根据其连接方式，三相负载可以分为星形连接和三角形连接。星形连接是指将三个负载的一 端连接在一起，而三个负载的另一端分别接入三相电源；三角形连接是指将三个负载依次连 接成一个闭合三角形，然后接入三相电源。
03
04
三相功率是指三相电源 或三相负载所消耗的功 率。根据三相交流电路 的特点，可以采用多种 方法计算三相功率，如 直接计算法、平均值法、 最大值法和有效值法等。
在计算三相功率时，需 要考虑到三相电源或三 相负载的性质和连接方 式，以及电路的工作状 态等因素。
三相功率的测量
05
三相功率的测量可以采 用多种方法，如功率表 法、功率因数表法和多 功能电参数测量仪等。 在选择测量方法时，应 根据实际情况选择合适 的测量仪器和方法，以 确保测量的准确性和可 靠性。
保护接零
将电气设备的金属外壳与零线连接， 当设备漏电时，电流通过零线流入变 压器中性点，从而避免人体接触带电体。
静电防护和电气防火防爆

1.6.4在图1.6.10所示的两个电路中，各有多少支路和结点？U ab和I 是否等于零？如将图(a)中右下臂的6Ω改为3Ω，则又如何？(a)5图1.6.10【解题过程】根据结点和支路定义可数出，图(a)中有6条支路和4个结点。

将a，b之间断开，可求出V a=V b，因此两点为等电位点，U ab=0，将a，b两点短接后I=0。

图(b)中，由KCL，流入虚线的电流为I，而无流出的电流，因此I必为0，则U ab=I×2=0。

若将图(a)中右下臂6Ω改为3Ω，则电路总电阻为R′=2//2+6//3=3Ω，所以I5=12/3=4A，由并联分流原理得I1=I2=I5/2=2A，I3=3I5/(3+6)=1.33A，对a点列KCL方程可得：I=I1−I3=2−1.33=0.67A。

1.6.5按照式(1.6.4)E RI=()∑∑和图1.6.11所示回路的循行方向，写出基尔霍夫电压定律的表达式。

图1.6.11【解题过程】根据KVL：∑E=∑(RI)，按照图中所示回路的循行方向，可列出KCL的表达式为：-E1+E2+E3-E4=I1R1-I2R2+I3R3-I4R4。

1.6.6 电路如图1.6.12所示，计算电流I、电压U和电阻R。

图1.6.12【解题过程】由推广的KCL可知，虚线内可视为广义结点，由KCL可求得：I=5A；再由KCL可求出：I1=−5−10=−15A，I2=I1+3=−12A，I R=I−3=2A；选择包含电阻R的回路列KVL电压方程可求得：U R=4I2+3×20=−48+60=12V，所以电阻R=U R/I R=12/2=6Ω；再选择包含U的回路列KVL方程：U=4I2+2I1=−48−30=−78V。

1.7.3计算如图1.7.8所示电路在开关S断开和闭合时A点的电位V A。

A图1.7.8 【解题过程】当开关S断开时，电阻中无电流，所以A点电位等于电源电动势，V A=6V；当开关S闭合时，B点接地，所以V B=0，AB间电阻被短路，所以I2=0，则V A=0。

I3>0, 故I3的实际方向与参考方向相同， I3由b点流向 d点。
I1
b
I2
a
I3
c
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d
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3. 直流电流的测量
在直流电路中， 测量电流时， 应根据电流的实际方 向将电流表串入待测支路中， 如图所示， 电流表两旁标 注的“+”“—”号为电流表的极性。
R2 I2＝－1 A
－
＋
A2
R3
US －＋
R1 ＋
－
A1
I1＝2 A
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二、电压
1. 电压的定义
电路中A、 B两点间的电压是单位正电荷在电场 力的作用下由A点移动到B点所减少的电能, 即
uAB lqim 0 W qABddW AqB
电压的SI单位是伏［特］, 符号为V。 常用的有千伏 （kV）、毫伏（mV）、 微伏（μV ）等。
元件的电压参考方向与电流参考方向是一 致的, 称为关联参考方向
i
＋
u
－
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4.直流电压的测量
在直流电路中， 测量电压时， 应根据电压的实际 极性将直流电压表并联跨接在待测支路两端 。
如图所示， 若Uab=10V， Ubc=—3V， 测量这两个电压 时应按图示极性接入电压表。电压表两旁标注的“+”、
并标明电压表极性。
a 1
I1 3
b 2
I2 4
c I3
5
d
(a)
＋－ V1
a
b
1
3
＋
4
A1 －
d
(b)
c 2
＋
V2
5

五、前后续课程及联系
高等数学
大学物理
电
线性代数
路
分
积分变换
析
复变函数
模拟电子技术 数字电子技术
（2）传输方式不同 强电以输电线路传输，弱电的传输有有线与无线之分。无线电则 以电磁波传输。
（3） 功率、电压及电流大小不同 强电功率以kW、MW计、电压以V、kV计，电流以A、kA计； 弱电功率以W、mW计，电压以V、mV计，电流以mA、A计， 因而其电路可以用印刷电路或集成电路构成。
两者既有联系又有区别，一般来说强电的处理对象是能源（电 力），特点是电压高、电流大、功率大、频率低，主要考虑的问 题是减少损耗、提高效率。弱电的处理对象主要是信息，即信息 的传送和控制，特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要 考虑的是信息传送的效果问题，如信息传送的保真度、速度、广 度、可靠性。
2：2种电路联接方式，串联 / 并联
4：4类电路元件
耗能元件：电阻/电导 供能元件：电压源/电流源 储能元件：电感（互感）/ 电容
能量转换元件：受控源、（理想）变压器
4：4种电路ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直流电阻电路 动态电路
正弦交流电路 分布参数电路
6：6个定理（定律） 6：6种分析电路方法
基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电压定律 叠加定理 戴维南定理 诺顿定理 最大功率传递定理
①图论引入电路理论。 ②出现大量新的电路元件、有源器件。 ③电路分析和设计在计算机上的应用。
2. 电路理论研究的问题 （1） 电路分析（2）电路综合与设计（3） 电路的“故障诊断”
3. 研究热点与前沿课题 电路的故障诊断与自动检测、有源与开关电容电路、微电子
电路设计与应用、非线性电路的分析综合、器件建模和新器件 的创制、电路的数学综合、人工神经网络等。

6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
《电子技术基础(第五版)》电子课件第
一章..
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
Than

上式反映了路端电压与电源输出电流之间的关系，也称为电源的外特 性：随着电源输出电流的增大，加在外电路电阻两端的路端电压会降低。
例：电路如图所示，求路端电压U是多少？
2 4V
I
解： U IR
E
U R
1 1Ω
ER R rO
ro
1Ω
24 11 22V
11 1
也可这样计算：
U
E
Uo
E
I
ro
24 24 1 11 1
一、电路
1、概念
电路又叫电网络，它是电学的研究对象。 根据电路的功能不同，可将电路分为两大类。 第一类是用于能量转换、传输和分配的电路，它是电工技术的研究对象； 第二类是用于信号处理的电路，它是电子技术的研究对象。
2. 电路的组成（重、难点） 一般由电源、负载、导线和控制部分组成。图a所示的电路是一 个小灯泡照明电路。这种电路通常用于手电筒中，如
三. 路端电压及电源外
在下图所示的全电路中，电流在电源内阻和外电路电阻上都要产生电压，
内阻上产生的电压为：
U o I ro
I
外电路电阻上产生的电压为： U IR
E
R
U
U被称为路端电压（或端电压）。
ro
将
I
R
E
ro
变形可得：
E IR I ro U Uo
所以路端电压为： U E Uo E I ro
塑料 陶瓷 云母
1.6×10-8 1.7×10-8 2.8×10-8 9.8×10-8 1.14×10-7
3.5×10-5 0.60 2300
1015～1016 1012～1013 1011～1015
导电能力很强，称为导体

开关用来控制电路的
通断。
5种基本的理想电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件。 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。 电压源和电流源：表示将其他形式的能量转变成
电能的元件。
注意
①5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
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1-1 电路和电路模型
一、电路
电路是电流的通路。实际电路是由电气器件相 互联接而构成的。由电源、负载和中间环节组成。
二、电路的作用
(1) 实现电能的传输、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)传递和处理信号
话筒 放 大 器
扬声器
2. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
电 池
导线
电路图
Rs
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RL
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想 元件。
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（1）理想电阻元件： 只消耗电能 (既不贮藏电能，也不贮藏磁能)；
（2）理想电容元件： 只贮藏电能 (既不消耗电能，也不贮藏磁能)；
（3）理想电感元件： 只贮藏磁能 (既不消耗电能，也不贮 藏电能)。
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化
时，电流的实际方向往往很难事先判断。 2、参考方向：
任意指定一个方向作为电流的方向。把电流看成代 数量:

37
电工基础
(3)、通电线圈产生的磁场 【右手螺旋定则】
磁通
电感 L N
i
B H
ppt课件完整
H N
l
38
电工基础
4.3 磁场对电流的作用
ppt课件完整
39
电工基础
1．电磁力的大小
磁场
电流
有效
强弱
大小
长度
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F=B I ι
B------均匀磁场的磁感应强度(特斯拉T) I ------导线中的电流强度(安)
拔 出
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原磁 通减 少
感应 电流 磁通
原磁通 减少
感应磁通 与之方向
相同
56
判断电感工应基础电动势（感应电流）方向的具体方法：
插
入N
-
+
1、先确定原磁通方向及其变化趋势( 是增加还是减少)；
2、根据楞次定律确定感应磁通方向 如果原磁通的趋势是增加,则感应 磁通与原有磁通方向相反；
反之，原有磁通的变化趋势是减少 ，则感应磁通与原有磁通方向相同。 3、根据感应磁通方向，应用右手螺 旋定则确定感应电流及感应电动势方
图5-12 主磁通和漏磁通
图 5-13 有 分 支 磁 路
对称分支磁路 和 不对称有分支磁路
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电工基础
A
· N2
aX
N1
x
·
A
ppt课件完整
65
电工基础
ppt课件完整
66
电工基础
应用
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67
电工基础
ppt课件完整
涡流的害处
在交铁变芯磁场 作用发下热，整 块铁芯中产 生的线旋圈涡状 感应绝电缘流称 为涡流。

解 （1）电路发生断路故障，故障点在灯泡处。 （2）电路发生短路故障，短路点在灯泡处。 （3）电路发生断路故障，故障点在电流表处或 在电池和滑线电阻处。 （4）电路中电阻过大，灯泡电压很低，接触点 处接触不良，滑线电阻阻值过大。
图1－39
1－15 在图1－40所示电路中，若以f点作为参考点，试计 算c、d两点的电位。
图1－44
1－21 在图1－45所示电路中，已知U1=1V，试求电阻R。
解 各电量参考方向如图所示
1 I1 1 A 1 U 2 12 1 11 V 11 5 .5 A 2 I 3 I 2 I 1 5 .5 1 4 .5 A I2 U 4 18 1 3 4.5 5.5V 5 .5 5 .5 A 1 I I 4 I 3 5 .5 4 . 5 1 A I4 U 12 5.5 6.5V 6 .5 R 6.5 1
解
12 I 1 2A 24 6 图1－40 I2 2A 1 2 V c U cf U af U ba U cb 12 2 2 0 8V V d U df U dc U cb U ba U af 2 1 0 2 2 12 10V
1－3 下述说法中错误的是（ D ）。 A.电阻元件是一种耗能元件，当其中有电流流过时，它总是吸收功率， 消耗电能。 B.电容元件是一种储能元件，它所储存的电场能量与其极板上的电荷量 平方成正比。 C.电感元件是一种储能元件，它所储存的磁场能量与其磁链平方成正比。 D.电压源和电流源是有源元件，当它们与外电路接通时，它们总是发出 电能。
1－19 求图1－43所示电路中的电压Uab。
图1－43
解 设电流I1参考方向如图所示

二、判断题1．导体中の电流由电子流形成，故电子流动の方向就是电流の方向。

(×) 2．电源电动势の大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。

(√) 3．电压和电位都随参考点の变化而变化。

(×) 4．我们规定自负极通过电源内部指向正极の方向为电动势の方向。

(√)三、问答题1．电路主要由哪些部分组成?它们の主要功能是什么?答：电路主要由电源、负载、导线和开关组成。

电源是提供电能の装置；负载是实现电路功能の装置。

导线是在电路中起连接作用。

开关是控制装置。

2．简述电压、电位、电动势の区别。

电源内部电荷移动和电源外部电荷移动の原因是否一样?答：电压反映の是电场力在两点之间做功の多少，与参考点の位置无关。

电位反映の是某点与参考点の电压，与参考点の位置有关。

电动势反映の是其他形式の能转换为电能の能力。

电源内部电荷移动和电源外部电荷移动の原因不一样。

3．什么是电流?电路中存在持续电流の条件是什么?答：电流是电荷定向移动形成の。

电路中存在持续电流の条件是：电源电动势不为〇，且电路闭合。

4．用电流表测量电流时，有哪些注意事项?答：（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。

（2）电流表必须串接到被测量の电路中。

（3）电流必须从电流表の正端流入负端流出。

（4）选择合适の量程。

四、计算题1．在5 min内，通过导体横截面の电荷量为3．6 C，则电流是多少安?合多少毫安?解: I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012（A）=12mA答：电流是0.012安，合12毫安。

2．在图1--2中，当选c点为参考点时，已知：U a=-6 V，U b=-3 V，U d=-2 V，U e=-4 V。

求U ab、U cd各是多少?若选d点为参考点，则各点电位各是多少?解：选c点参考点时Uc=0VUab= Ua- Ub=（-6）-（-3）=-3VUcd= Uc – Ud =0-（-2）=2VUbd= Ub – Ud =（-3）-（-2）=-1VUed= Ue – Ud =（-4）-（-2）=-2V选d点为参考点 Ud=0 运用电压不随参考点变化の特点Ucd= Uc – Ud = Uc –0=2V Uc=2V∵Ubd= Ub – Ud = Ub –0=-1V ∴Ub=-1V∵Ued= Ue – Ud = Ue –0=-2V ∴Ue=-2V∵Uab= Ua – Ub = Ua –（-1）=-3V ∴Ua=-4V答： Uab=-3V，Ucd=2V当选d点为参考点时Ua=-4V，Ub=-1V，Uc=2V，Ud=0，Ue=-2V。