電工學(xué)教學(xué)方案

1、- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-電工學(xué)教學(xué)方案電工學(xué)課程說明電工學(xué)是研究電工技術(shù)和電子技術(shù)的理論和應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)課程。電工和電子技術(shù)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)代一切新的科學(xué)技術(shù)無不與電有著密切的關(guān)系。作為技術(shù)基礎(chǔ)課，應(yīng)具有基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和先進性。本課程分為三部分：電路基礎(chǔ)：主要講述復(fù)雜電路分析方法；單相交流電、三相交流電的計算。電機學(xué)：主要介紹各種電工測量儀表、變壓器、交流電動機的基本原理，使用方法。電工實驗：主要做幾個驗證性的實驗，電壓表、電流表、功率表、電度表的使用，變壓器的使用，交流電動機的控制，日光燈的安裝等實驗，提高學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新

2、能力。電工學(xué)課程教學(xué)大綱Electrical Engineering適用專業(yè)：物理學(xué)本科課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時數(shù)： 48（理論） +12（實驗）學(xué)分?jǐn)?shù)： 3一、課程性質(zhì)與目的要求電工學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)課程之一，是一門基礎(chǔ)性、 應(yīng)用性很強的學(xué)科。 本課程的目的是使學(xué)生在學(xué)習(xí)電工學(xué)的基礎(chǔ)上，通過課堂講授、 課外作業(yè)和實驗等教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握線形網(wǎng)絡(luò)、交流電路和三相交流電路的基本計算方法；掌握電機、電器的基本原理和使用方法，為以后學(xué)習(xí)電子線路等課程、畢業(yè)實習(xí)等打下一個良好的基礎(chǔ)。二、課時分配建議第一章第一章 電路及其分析方法（8 學(xué)時）第二章 正弦交流電路（10 學(xué)時）第三章 磁路和變壓器（6 學(xué)時

3、）第四章 電動機（ 9 學(xué)時）第五章 繼電接觸器控制系統(tǒng)（2 學(xué)時）* 第六章 可編程控制器第七章 工業(yè)企業(yè)供電與安全用電（1 學(xué)時）第八章 電工測量（ 3 學(xué)時）第九章 半導(dǎo)體二極管和三極管（2 學(xué)時） *第十章 基本放大電路（3 學(xué)時）第十一章 直流穩(wěn)壓電源（ 4 學(xué)時）三、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 電路及其分析方法1教學(xué)內(nèi)容1.1電路模型1.2電流與電壓的參考方向1.3電源的有載工作、開路與短路- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-1.4基爾霍夫定律1.5電阻的串聯(lián)與并聯(lián)( 復(fù)習(xí)

4、)1.6支路電流法1.7疊加原理1.8電壓源、電流源及其等效變換1.9戴維南定理1.10 電路中電位的計算2、教學(xué)要求(1) 理解參考方向的意義 , 支路電流 , 電壓源 , 電流源的概念 .(2) 掌握參考方向的規(guī)定 , 用基爾霍夫定律、 疊加原理、 電壓源、 電流源及其等效變換、戴維南定理的解題步驟 .(3) 理解二端網(wǎng)絡(luò)功率正、負(fù)的意義。3、重難點重點是：參考方向的規(guī)定,用基爾霍夫定律、疊加原理、 電壓源、 電流源及其等效變換、戴維南定理的解題步驟.難點是：電流源的概念，分析題形選取合適的方法。第二章網(wǎng)絡(luò)的正弦穩(wěn)態(tài)分析1教學(xué)內(nèi)容2.1正弦電壓與電流2.2正弦量的相量表示法2.3單一參數(shù)的

5、交流電路2.4電阻、電感和電容串聯(lián)的交流電路2.5阻抗的串聯(lián)與并聯(lián)2.6電路中的諧振2.7功率因數(shù)的提高2.8三相電路*2. 9非正弦周期電壓和電流2、教學(xué)要求（ 1）理解交流電的產(chǎn)生。（ 2）掌握單相交流電路的一些基本原理和處理方法，電壓與電流的關(guān)系，電路的能量的轉(zhuǎn)換。（ 3）掌握三相負(fù)載星形和三角形連接的電壓、電流及功率的計算3重難點重點是：相量表示法，串、并聯(lián)電路的計算（電壓、電流、功率、阻抗等）三相負(fù)載星形和三角形連接的電壓、電流及功率的計算難點是：復(fù)阻抗，無功功率。帶 * 的為選講或自學(xué)內(nèi)容。第三章 磁路和變壓器- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡

6、有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-1教學(xué)內(nèi)容3.1磁路及其分析方法3.2交流鐵心線圈電路3.3 變壓器3.4電磁鐵2、教學(xué)要求（ 1）理解磁路及變壓器的基本原理和性能.(2) 掌握變壓器電壓的變化規(guī)律， 電流的變化規(guī)律， 功率的變化規(guī)律， 阻抗的變換規(guī)律。三相變壓器的連接組別。3、重難點重點是：磁路的計算, 變壓器電壓、電流、功率的變化規(guī)律，阻抗的變換規(guī)律。三相變壓器的連接組別。難點是：磁路的計算、三相變壓器的連接組別第四章電動機1教學(xué)內(nèi)容4.1三相異步電動機的構(gòu)造4.2三相異步電動機的工作原理4.3三相異步電動機的電路分析4.4三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩

7、與機械特性4.5三相異步電動機的起動4.6三相異步電動機的調(diào)速4.7三相異步電動機的制動4.8三相異步電動機的銘牌4.9三相異步電動機的選擇4.10 單相異步電動機*4.11直流電動機2 教學(xué)要求（ 1）理解三相異步電動機結(jié)構(gòu)，單相電動機的分相原理（ 2）掌握三相異步電動機的基本工作原理、電磁轉(zhuǎn)距、銘牌數(shù)據(jù)、啟動。3、重難點重點是：三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，電磁轉(zhuǎn)矩、啟動，常用控制電路。難點是：旋轉(zhuǎn)磁場,電磁轉(zhuǎn)矩第五章繼電接觸控制系統(tǒng)1教學(xué)內(nèi)容5.1常用控制電器5.2籠型電動機直接起動控制電路5.3 籠型電動機正、反轉(zhuǎn)的控制電路5.4行程控制- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文

8、，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-5.5 時間控制*5 ， 6 應(yīng)用舉例2 教學(xué)要求（ 1）理解低壓控制電器的原理（ 2）掌握三相異步電動機的控制電路3、重難點重點是：常用低壓控制電器的使用。三相異步電動機的控制電路。難點是：三相異步電動機的控制電路。* 第六章：可編程控制器第七章工業(yè)企業(yè)供電與安全用電1 、教學(xué)內(nèi)容7.1 發(fā)電輸電概述7.2 工業(yè)企業(yè)配電7.3安全用電7.4節(jié)約用電教學(xué)要求了解低壓配電和安全用電常識。第八章電工儀表1教學(xué)內(nèi)容8.1 電工儀表的分類8.2 電工測量儀表的型式68.3電流的測量8.4 電壓的測量8

9、.5 萬用表8.6功率的測量8.7 兆歐表2、教學(xué)要求（ 1）理解儀表的基本原理，（ 2）掌握電壓表、電流表、功率表、電度表、搖表的使用方法3、重難點重點是：電壓表、電流表、功率表、電度表的使用方法難點是：儀表的阻尼原理第 9 章 半導(dǎo)體二極管和三極管1教學(xué)內(nèi)容9.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性9.2半導(dǎo)體二極管9.3 穩(wěn)壓管9.4 半導(dǎo)體三極管- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-2、教學(xué)要求（ 1）理解半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性（ 2）掌握半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、半導(dǎo)體三極管的工作原理和使用3、重難點重

10、點是：半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、半導(dǎo)體三極管的工作原理和使用難點是：半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、半導(dǎo)體三極管的判斷第十章基本放大電路10.1共發(fā)射極放大電路的組成10.2 共發(fā)射極放大電路的分析10.3 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定10.4射極輸出器*0.5差分放大電路*0.6互補對稱放大電路*10.7 場效應(yīng)管極其放大電路2 教學(xué)要求（ 1）掌握共發(fā)射極放大電路的組成、工作原理（ 2）了解放大電路、互補對稱放大電路的工作原理3、重難點重點是：共發(fā)射極放大電路的組成、工作原理。難點是：共發(fā)射極放大電路的組成、工作原理。第十一章直流穩(wěn)壓電源1教學(xué)內(nèi)容11 1 整流電路11 2 濾波器11 3 直流穩(wěn)壓電源2、教學(xué)要求

11、了解整流電路、濾波器、直流穩(wěn)壓電源的基本原理。3、重難點重點是：整流電路、濾波器、直流穩(wěn)壓電源的基本原理難點是：直流穩(wěn)壓電源的基本原理電工學(xué)實驗（ 10 學(xué)時）電工實驗是電工學(xué)課程的一個重要的組成部分。通過實驗，學(xué)生可獲得必要的感性知識， 進一步鞏固所學(xué)電工理論基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)基本電路的聯(lián)接方法和重用電氣設(shè)備及儀表的使用方法， 培養(yǎng)從事科學(xué)實驗的技能、 技巧，提高分析問題和解決問題的能力。（實驗項目及要求見電工實驗教學(xué)大綱）實驗項目及要求：序?qū)嶒烅棻刈鎏枌W(xué)時類別主要目的要求主要儀器目名稱選做- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教

12、育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-線圈參數(shù)的電工學(xué)實驗臺、電流（1）學(xué)習(xí)電壓表、 電流表、 功率表的使測量、基爾霍2表、電壓表、功率表1必基礎(chǔ)用燈泡、電容器、日光夫定律的驗（2）驗證基爾霍夫定律證燈鎮(zhèn)流器日光燈電路(1)電工學(xué)實驗臺、日光學(xué)習(xí)日光燈電路的安裝方法；的安裝及功2(2)燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝2必基礎(chǔ)掌握日光燈電路的工作原理及提高率因數(shù)的提器、電流表、電壓表、功率因數(shù)的方法。高功率因數(shù)表(1)掌握三相負(fù)載星型接法、 三角型接法三相電路的電工學(xué)實驗臺、白熾2的線電壓、相電壓、線電流、相電流的3必基礎(chǔ)燈、電流表、電壓表、研究測量方法及管理；功率因數(shù)表(2) 了解不對稱負(fù)載Y 聯(lián)接中線

13、的作用。(1) 掌握三相異步電動機定子繞組始末端的判斷方法；(2) 掌握三相異步電動機絕緣電阻的測量方法；(3) 掌握三相異步電動機的星型聯(lián)接；(4)電工學(xué)實驗臺、三相三相異步電掌握三相異步電動機的三角形聯(lián)接。(5)異步電動機、 兆歐表、4 動機綜合實4必掌握三相異步電動機點動控制方法；綜合萬用表驗(6)掌握三相異步電動機單向運行控制；(7)交流接觸器、按鈕、掌握按鈕交流接觸點、 熱繼電器的使熱繼電器用方法。(8) 掌握三相異步電動機正、 反轉(zhuǎn)電路的安裝方法；(9 掌握交流接觸器、自鎖觸點、互鎖觸點的接線方法5穩(wěn)壓電源2選基礎(chǔ)掌握穩(wěn)壓電源的工作原理模擬實驗室五、推薦教材和參考書1 秦增惶編，電

14、工學(xué)，第五版 高等教育出版社， 2001；2 郭木森編，電工學(xué)，第二版 高等教育出版社， 1989；3 秦光戎編，電工學(xué)，北京師范大學(xué)出版社， 1998；4 電工原理實驗指導(dǎo)書 ， 天津師大出版社。電工學(xué)自學(xué)指導(dǎo)書第 1 章網(wǎng)絡(luò)的基本分析方法1.1基本要求1、了解電路模型及理想電路元件的意義；2、理解電壓、電流參考方向的意義；- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-3、理解電路基本定律并能正確應(yīng)用；4、了解電源的有載工作、開路與短路狀態(tài)，并能理解電功率和額定值的意義；5、掌握分析與計算

15、簡單直流電路和電路中各點電位的方法。6、掌握基而霍夫定律、熟練應(yīng)用基而霍夫定律求解復(fù)雜電路。7、掌握節(jié)點分析法、熟練應(yīng)用節(jié)點分析法求節(jié)點電壓。8、理解回路分析法，會運用回路分析法求解復(fù)雜電路。9、了解互感網(wǎng)絡(luò)的分析方法。1.2閱讀指導(dǎo)本章著重講述電壓和電流的參考方向、 基爾霍夫和電路中電位的概念及計算、 節(jié)點分析法和回路分析法。雖然本章內(nèi)容比較簡單，但卻含有不少基本概念（如參考方向、額定值、功率平衡、電源與負(fù)載的判別、參考電位等），這些概念對電工和電子技術(shù)來講是極為重要的。在教材中通過較多例題、 習(xí)題和練習(xí)思考題使讀者建立和加深這些概念。 在初學(xué)本章時必須重視它的重要性（基本定律和基本概念）

16、，切勿因其“簡單”或“已學(xué)過”而產(chǎn)生“電工學(xué)沒啥學(xué)”的思想。1 1 參考方向和參考極性電流和電壓的波形電流、 電壓和電動勢這幾個物理量都已在電磁課中講過。本節(jié)著重討論它們的參考方向。參考方向是一種分析方法， 也是一個對初學(xué)者不好理解的新概念。 在以后有關(guān)章節(jié)中根據(jù)不同情況還要進一步討論參考方向，反復(fù)鞏固，才能深入理解。在分析與計算電路時，要規(guī)定電流、電壓和電動勢的方向：電流的方向規(guī)定為正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的相反方向；電壓的方向規(guī)定為由高電位（“+”極性）端指向低電位（“”極性）端，即為電位降低的方向；電源電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由低電位（“”極性）端指向高電們（ “ +”極性）端，

17、即為電位升高的方向。電路中電流和電壓的方向是客觀存在的。但在分析較為復(fù)雜的直流電路時，往往難于事先判斷某支路中電流和電壓的實際方向；對交流講， 其方向隨時間而變， 在電路圖上也無法用一個箭頭或極性來表示它們的實際方向。為此，在分析與計算電路時， ?？扇我膺x定某一方向作為電流或電壓的參考方向， 或稱為正方向。 所選的參考方向不一定與實際方向一致。當(dāng)所選的參考方向與電流或電壓的實際方向一致時，則電流或電壓為正值；反之，則為負(fù)值。因此，在參考方向選定之后，電流或電壓之值才有正負(fù)之分。注意： 今后電路圖上所標(biāo)的都是電壓和電流的參考方向：同時，必須標(biāo)出它們的方向，方可分析計算。歐姆定律是電路的基本定律之

18、一，但在本教材中處理這個定律時并不是簡單重復(fù)過去所講的內(nèi)容，而是通過它進一步加深對電壓、電流參考方向的理解。要注意兩點：第一，應(yīng)用歐姆定律列式子時， 首先要在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動勢的參考方向，當(dāng)電壓和電流的參考方向選得相反時，表達(dá)式須帶負(fù)號（如圖1.1.1）；第二，在參考方向選定之后，電壓和電流本身有正值或負(fù)值。所以這里有兩套正負(fù)號。例如，如在圖(1.1.2) 所示的電路中，電壓 U為+6V ，故其參考方向與實際方向一致。即實際上上端電位高 （“ +”極性），下端電位低 （“”極性）。電流 I 的參考方向與其實際方向相反，故為2A 。這是電壓和電流本身有正值和負(fù)值。此外，圖中U 和 I

19、 的參考方向相反，故應(yīng)用歐姆定律列式子時得出：RUI- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-圖圖 將電壓和電流值代人，則得U6R3I2（3）額定值與實際值各種電器設(shè)備的電壓、電流和功率都有一個額定值，額定值是制造廠為了使產(chǎn)品能在給定的工作條件下正常運行而規(guī)定的正常容許值。使用時的實際值不一定等于額定值。一個原因是受到外界的影響。例如電源額定電壓為220V ，但電源電壓經(jīng)常波動，稍低于或稍高于 220V ，這樣，額定值為 220V40W 的電燈上實際所加的電壓不是 220V ，實際功率也

20、就不等于 40W 了。另一個原因是， 在一定電壓下電源輸出的功率和電流決定于負(fù)載的大小，就是負(fù)載需要多少功率和電流，電源就給多少，所以電源通常不一定處于額定工作狀態(tài)。因此，當(dāng)額定值為125kW ， 220V 的發(fā)電機只接上一個 220V ， 60W 的電燈時，電燈不會被燒毀而能正常工作，這就不足為怪了。 這是一個很重要的概念。 對于電動機也是這樣， 它的實際功率和電流也決定于它軸上所帶的機械負(fù)載的大小，不一定處于額定工作狀態(tài)。1 1 2 電流和電壓的常見波形了解正弦交流電、矩形波、三角波的最大值、頻率、初相、周期的概念1 2 元件的特性方程1 2 1 電阻元件的特性方程掌握電阻元件的特性方程u

21、=Ri1 2 2 電容元件的特性方程掌握電容元件的特性方程duci Cdt1 2 3 電感元件的特性方程di掌握電感元件的特性方程uLLdt1 2 4 電壓源的特性方程恒壓源的特性：電壓恒定，電流任意。電壓源的特性方程：有三種情況（1）、發(fā)電機慣例ueRi（2）、電動機慣例ueRi（3）、變壓器慣例ueRi1 2 5 電流源的特性方程- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-恒流源的特性：電流恒定，電壓任意電流源的特性方程：i siuR1 3、基爾霍夫定律（1）基爾霍夫電流定律， I=0

22、 ，反映了匯合到電路中任一結(jié)點的各支路電流間相互制約的關(guān)系。 其實質(zhì)是電流連續(xù)性原理，即在任何一個無限小的時間間隔內(nèi)，流向結(jié)點的電荷必然等于由結(jié)點流出的電荷，在結(jié)點上不能堆積電荷?；鶢柣舴螂娏鞫赏ǔ?yīng)用于結(jié)點，也可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。（ 2）基爾霍夫電壓定律， U=0 ，反映了一個回路中各段電壓間相互制約的關(guān)系。其實質(zhì)是電位單值性原理， 即在任一瞬時， 從回路中任意一點出發(fā)， 沿回路循行一周，電位升之和必然等于電位降之和，回到出發(fā)點時，該點的電位不會發(fā)生變化?；鶢柣舴螂妷憾沙龖?yīng)用于閉合回路外，也可以推廣應(yīng)用于回路的部分電路。（ 3）基爾霍夫定律具有普遍適用性，適用于

23、任一瞬時對任何變化的電壓和電流，也可適用于由各種不同元件所構(gòu)成的電路。（ 4）應(yīng)用基爾霍夫定律列式了時， 也先要在電路圖上標(biāo)出電流、 電壓或電動勢的參考方向。因為式子各項前的正負(fù)號是由它們的參考方向確定的。 如果參考方向選得相反， 則會相差一個負(fù)號。圖基爾霍夫電流定律的擴展基爾霍夫定律是電路的基本定律，必須深刻理解和熟練應(yīng)用。5、支路電流法（1）從所給電路圖上找出支路 b 和結(jié)點 n 各有多少，以支路電流為未知數(shù)，共需列出 b 個方程；（ 2）在電路圖上標(biāo)出電壓和電流的參考方向；（ 3）先應(yīng)用基爾霍夫電流定律對結(jié)點列出n 1 個獨立方程；（4）再應(yīng)用基爾霍夫電壓定律對網(wǎng)孔列出其余b（ n 1）

24、個獨立方程。網(wǎng)孔數(shù)恰好等于b（ n 1）。1 4 結(jié)點分析法以兩結(jié)點電路為例，導(dǎo)出結(jié)點電壓公式- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-EU R 1 R其中E 有正負(fù)號，當(dāng)電動勢E 和結(jié)點電壓U 的參考方向相反時取正號，相同時則取負(fù)R號，而與各支路電流的參考方向無關(guān)。如果電路中有三個結(jié)點，可設(shè)其中一個結(jié)點的電位為零，而后計算其余兩兩個結(jié)點的電位，即結(jié)點與零電位結(jié)點間的電壓。計算步驟和兩結(jié)點電路是一樣的，1 5 回路分析法應(yīng)用回路電流法解題步驟（ 1）選擇網(wǎng)孔為獨立回路。（ 2）規(guī)定支路電

25、流、回路電流的方向。（ 3）寫出支路電流與回路電流的關(guān)系。（ 4）列出用支路電流表示的回路電壓方程。（ 5）用回路電流代替支路電流。（ 6）求解回路電流。（ 7）由支路電流與回路電流的關(guān)系求解支路電流。1 6 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析舉例作為自學(xué)內(nèi)容，了解動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的分析方法。1 7 有互感的網(wǎng)絡(luò)作為自學(xué)內(nèi)容，了解有互感網(wǎng)絡(luò)的分析方法。1 8 二端網(wǎng)絡(luò)的功率1 9 疊加原理從數(shù)學(xué)上看，疊加原理就是線性方程的可加性。由支路電流法和結(jié)點電壓法得出的都是線性代數(shù)方程，所以支路電流和結(jié)點電位等都可以用疊加原理來求解。但功率的計算就不能用疊加原理。在疊加過程中，理想電壓源不考慮時，把它短路；理想電流源不考慮時，把它開

26、路；但電源內(nèi)阻仍須保留。疊加原理的重要性不在于應(yīng)用它來計算復(fù)雜電路，而在于它是分析線性電路的普遍原理，在后面的非正弦周期電流的線性電路的分析和電路的暫態(tài)分析等章節(jié)中都要用到。1 10 電壓源與電流源等效變換（1）從電壓源引出電流源（ 2）任何一個實際電源都可以等效為電壓源或電流源這兩種電路模型，兩者對外部電路也是等效的， 這反映在兩者的外特性是一樣的。 但對電源內(nèi)部， 則是不等效的。至于理想電壓- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-源和理想電流源，它們是不等效的。理想電壓源和理想電流

27、源實際上并不存在， 只是抽象出來的一種元件模型。 不過，當(dāng)電源內(nèi)阻 R0 與負(fù)載電阻 RL 相比， RO<<R L 時， U E，電壓基本上恒定，可以認(rèn)為是理想電壓源；反之，當(dāng) R0>>R L 時， IER0 ，電流基本上恒定，可以認(rèn)為是理想電流源。（3）對理想電壓源和理想電流源必須分別建立恒壓和恒流的概念。（ 4）應(yīng)注意：理想電壓源短路，其短路電流IS 為無窮大；理想電流源開路，其開路電壓UO 為無窮大。（5）電壓源與電流源的等效變換也是分析與計算電路的一種方法。1 11、戴維寧定理與諾頓定理任何電源都可以等效為電壓源或電流源這兩種電路模型。因為有源二端網(wǎng)絡(luò)可以簡化為

28、一個等效電源， 所以這個等效電源可以是電壓源，也可以是電流源。 由此得出戴維寧定理和諾頓定理兩個等效電源定理。戴維寧定理是重點，但不是難點。它把一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)用一個電動勢為E 的理想電壓源和內(nèi)阻 R0 串聯(lián)的電壓源來等效代替，關(guān)鍵是要計算E和R0。例如，分別應(yīng)用戴維寧定理和諾頓定理將下圖所示電路化為等效電源和等效電流源。先應(yīng)用戴維寧定理。在圖 (a)中， ab 端開路，電流源的 6A 電流流過 5 電阻， 于是得開路電壓U0=E=(5× 6+10)V=40V而后將理想電壓源短路和理想電流源開路后求等效內(nèi)阻R0，即R0=5如果應(yīng)用諾頓定理，則須在圖 (b) 中求短路電流Is，Is

29、=6A+I=(6+105 )A=8A等效內(nèi)阻 R0 仍為 5 。等效內(nèi)阻也可由下式求得，- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-R0U O405I S8此外，也可看出電壓源與電流源等效變換符合E=I SR0 的條件。3 4 星形與三角形等效變換本節(jié)作為自學(xué)內(nèi)容。 了解星形與三角形等效變換的公式， 會進行三個復(fù)阻抗相等的星形與三角形的等效變換。3 5 非正弦周期電流電路的穩(wěn)態(tài)分析本節(jié)作為自學(xué)內(nèi)容。 了解非正弦周期電流的付里葉級數(shù)分解。 了解了解非正弦周期電動勢作用下線形電路的分析方法。第

30、 2 章網(wǎng)絡(luò)的正弦穩(wěn)態(tài)分析2.1基本要求1. 理解正弦交流電的三要素、相位差及有效值；2. 掌握正弦交流電的各種表示方法以及相互間的關(guān)系；3. 理解電路基本定律的相量形式和阻抗，并掌握用相量法計算簡單正弦交流電路的方法；4. 掌握有功功率和功率因數(shù)的計算，了解瞬時功率、無功功率、視在功率的概念和提高功率因數(shù)的經(jīng)濟意義；5. 了解交流電路的頻率特性。2.2閱讀指導(dǎo)交流電路不僅是交流電機和變壓器的理論基礎(chǔ)，同時也要為電子電路作好理論準(zhǔn)備，它是工程技術(shù)、科學(xué)研究和日常生活中常碰到的。所以這一章是本課程的重要內(nèi)容之一。分析與計算正弦交流電路，主要是確定不同參數(shù)和不同結(jié)構(gòu)的各種電路(而以單一參數(shù)的電路為

31、基礎(chǔ) )中電壓與電流之間的關(guān)系(數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系)和功率。交流電路具有用直流電路的概念無法分析和無法理解的物理現(xiàn)象。 因此，在學(xué)習(xí)本章時必須建立交流的概念， 特別是相位的概念， 否則容易引起錯誤。 這主要要深刻理解電感元件和電容元件在正弦交流電路中的作用。本章主要討論的是穩(wěn)態(tài)下時域分析的問題， 但隨著電子技術(shù)和信號系統(tǒng)的發(fā)展， 也要簡單提一下在穩(wěn)態(tài)下頻域分析的問題。2 1、引言在分析直流電路時，在電路圖上所標(biāo)的電壓和電流的參考方向一般與其實際方向一致，除非在分析復(fù)雜電路對某段電路的電壓或電流的實際方向事先不知道時，才任意選定一個參考方向。交流電壓的極性和電流的方向本是隨時間而交變的，而在電路

32、圖上只能標(biāo)出一個方向，這就是參考方向。電壓和電流的參考方向是代表它們在正半周時的方向。在圖中，在電壓u 的正半周時，上端為“+ ”，電位高；下端為“-”，電位低。這時電壓的參考方向與其實際方向一致，故電壓為正值。在電壓的負(fù)半周時，變?yōu)樯?“- ”下 “+ ”，這時它的參考方向與其實際方向相反，故為負(fù)值。電網(wǎng)電壓和正弦信號發(fā)生器輸出電壓的正弦波形可用示波器觀察。- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-2 2、正弦量的三要素(1) 頻率 f、周期 T 和角頻率 表示正弦量變化的快慢，三者的

33、關(guān)系為2 f2T例如，已知f=1000Hz ，則T11s 0.001sf1000=2 f=2 ×3.14 × 1000rad/s=6280 rad/s(2)有效值和幅值表示正弦量的大小。交流電流的有效值是從交流電流與直流電流具有相等的熱效應(yīng)觀點引出的，I1T2dtTi0這個式子適用于任何周期性變化量，但不能用于非周期量。對正弦量講幅值有效值2(3) 初相位是確定正弦量初始值的。這里要注意下面幾點。第一，計時起點 (t=0) 取得不同，初相位也就不同。問題是如何將初相位在正弦波形圖上表示出來。例如在圖中舉了初相位為 (-120 ° ) 和 (+120 °)

34、 兩個例，畫法如下：從將向正值增加的零值點算起，向左120°處 ( 相當(dāng)于第三象限) 為計時起點 (t=0)，此初相位為 (-120 ° ) ；向右 120°處 ( 相當(dāng)于第二象限) 為計時起點 (t=0) ，此初相位為 (+120 ° ) 。第二，兩個同頻率(注意，必須是同頻率) 正弦量的初相位之差，稱為相位差，它是不隨計時起點而變的。比較兩個正弦量的相位，有超前和滯后的問題。在教材圖中，似乎電流 i 在前，電壓u 在后。其實，從t=0 開始， u 先到達(dá)正幅值，經(jīng)過角后， i 才到達(dá)正幅值。因此， u 比 i 超前角，或者說i 比 u 滯后角。這里指

35、的是時間，不是空間。第三，初相位、相位差和相位都是角度，但意義不同，要加以區(qū)別。 t 和 ( t+)稱為正弦量的相位，它反映正弦量的變化進程。2.3正弦量的相量表示法正弦量可用旋轉(zhuǎn)有向線段表示) ，而有向線段在復(fù)平面中可用復(fù)數(shù)表示，所以正弦量也可以用復(fù)數(shù)來表示。 為了與一般的復(fù)數(shù)相區(qū)別，我們把表示正弦量的復(fù)數(shù)稱為相量。相量有兩種表示形式：(1) 按照各個正弦量的大小和相位關(guān)系用初始位置的旋轉(zhuǎn)有向線段畫出的若干個相量的圖形，稱為相量圖。注意，只有同一頻率的正弦量才能表示在一個相量圖上。- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，

36、管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-(2) 用復(fù)數(shù)式 (即相量式 ) 表示：UU (cosj sin )Ue jU這里注意 j的意義：一方面j=1 ，是復(fù)數(shù)中的虛數(shù)單位；另一方面je j 900，是旋轉(zhuǎn) 900 的算子。例如：相量 jA 比相量 A 超前 900，即逆時針方向（向前）轉(zhuǎn)過了900；相量jAA 比相量 A 滯后 90 度，即順時針方向（向后）轉(zhuǎn)過了900。j因此，一個正弦量實際上可以用三角函數(shù)式、正弦波形、相量圖和相量式四種方法來表示，學(xué)習(xí)時必須熟悉這四種表示方法以及相互間的關(guān)系。 應(yīng)注意： 相量只是表示正弦量， 而不是等于正弦量，如寫成0j 300i 5 sin( t 30

37、) 5eA或U100ej 450100 2 sin( t450 )V那就錯了。另外， 在書寫電壓和電流等正弦量的文字符號時， 必須注意瞬時值，有效值、幅值以及文字符號的小寫、大寫及下標(biāo)等：如寫成U 2202 sin t V 或 I10 300A那也就錯了。在畫正弦波形圖時，橫軸要標(biāo)上時間t 或弧度t ，縱軸要標(biāo)上正弦量 u 或 i ，計時起點處標(biāo)上 O，定量時要注明相應(yīng)單位。同樣，計算的結(jié)果要有單位，不能寫成i=5sint。另外，還常發(fā)現(xiàn)這種錯誤：橫軸標(biāo)t，而用時間或周期T 表示；橫軸標(biāo) t ，而用角度或弧度 表示。2.4 無源元件特性方程的相量形式這里講的三個電路元件是指理想元件，就是只突出

38、它們的主要電磁性質(zhì)， 而忽略其次要因素。電阻元件具有消耗電能的性質(zhì)（電阻性）；電感元件具有通過電流要產(chǎn)生磁場而儲存磁場能量的性質(zhì)（電感性） ；電容元件具有加上電壓要產(chǎn)生電場而儲存電場能量的性質(zhì)（電容性）。本節(jié)是從下列幾個方面來分析電阻元件、電感元件和電容元件的：電壓與電流的關(guān)系式、參數(shù)意義、 能量轉(zhuǎn)換； 并從元件的幾何形狀得出計算元件參數(shù)的式子。今將各個元件的特征列表如下。- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-這里有幾點要注意：（1）上表所列的電壓與電流瞬時值的關(guān)系式是在u 和 i

39、的參考方向一致的情況下得出的；否則， 式中有一負(fù)號。電壓電流瞬時值的關(guān)系式很重要，在后面經(jīng)常用到。如有幾個元件串聯(lián)可應(yīng)用基爾霍夫電壓定律，例如RLC 串聯(lián)電路，其電壓電流關(guān)系式為uRi L di1idtdtC（2）本章所講的都是線性元件，R， L 和 C 都是常數(shù)，即相應(yīng)的u-i，-i 和 q-u 都是線性關(guān)系（3） L 元件的 uL di 關(guān)系式是由dtN dL diedtdt和ue兩式得出的，這里有一系列考方向的概念，在閱讀教材這一部分時請注意。（4）只有通過線圈的磁通或其中電流發(fā)生變化時，線圈中才產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；如果通過的磁通或電流不變，就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。所以在交流電路中，電感元件兩

40、端有電壓； 而在直流電路穩(wěn)定狀態(tài)下，電感元件可視作短路，其上電壓為零（注意：其中有電流，儲有磁場能量；不要錯誤地認(rèn)為這時電感L 也等于零， L 是電感元件固有的參數(shù)，電壓為零，是因為 di 為零，不是L 等于零）。dt（ 5）在交流電路中，電容元件的電荷量和電壓發(fā)生周期性變化，引起周期性充放電，所以電路中有電流；但在直流電路穩(wěn)定狀態(tài)下，電容元件可視作開路，其中電流為零（注意：其上有電壓，儲有電場能量；不要錯誤地認(rèn)為這時電容C 為零或者無窮大，C 也是電容元件固有的參數(shù)，電流為零，是因為du 為零）。dt（6）電阻元件是耗能元件，而電感元件和電容元件都是儲能元件，它們不消耗能量。2 5 復(fù)阻抗，

41、有源元件特性方程的相量形式它們的分析方法都是這樣：（1）列出電壓電流瞬時值的關(guān)系；（2）設(shè)電壓（或電流）為參考正弦量，而后由上述關(guān)系式求得電流（或電壓） ，并用三解函數(shù)式、正弦波形圖、相量圖和相量式表示；（ 3）比較電壓和電流的相位和大小關(guān)系；（ 4）求出瞬時功率，并由此解釋能量的轉(zhuǎn)換，接著討論有功功率和無功功率。無功功率是難點（難于理解） ，但不是重點。無功功率不是無用的，它也是電感性負(fù)載（電動機、電磁鐵、日光燈等）和電容性負(fù)載所需要的。電路中有電感或電容元件，就要與電源之間發(fā)生能量互換， 有能量互換就有無功功率。 但無功功率并不等于單位時間內(nèi)互換了多少- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，

42、管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有- 各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-能量，而只是表明能量互換的規(guī)模，規(guī)定它等于瞬時功率pL 或 pC 的幅值。為了區(qū)別和比較電感元件電路和電容元件電路的無功功率，我們都設(shè)電流I=I m sint 為參考正弦量，于是得出前者為正值（ QL =UI ），后者為負(fù)值（ QC= UI ）。感抗 X L 和容抗 X C 是新概念，并且是重要的概念。從物理性質(zhì)上講，它們和電阻R 一樣，也具有阻礙電流的作用，它們也等于電壓有效值U和電流有效值I 之比值，也是歐姆定律uuL 或 C 為常數(shù)的情況下， X L的形式（切勿寫成 X L或

43、X C）。另外要注意的是，在ii與頻率 f 成正比， X C 與 f 成反比。對直流（ f=0 ）講， X L=0，電感元件可視作短路； X C=，電容元件可視作開路，即具有“隔直”作用。對交流講，f 愈高， X L 愈大，而 X C 愈小。此外，從電壓電流瞬時值的關(guān)系式可以直接寫出相量式，例如：di1idtu LudtCUj LIUIjIjCCdjdt1j1dtju 比 I 超前 900u 比 I 滯后 900并從微分和積分的式子，了解電壓與電流的相位差為900，誰超前，誰滯后；也可進一步理解（ +j ）和（ j）的意義。電阻、電感與電容元件串聯(lián)的交流電路電路的性質(zhì)的判斷L>0 i滯后

44、于 u電感性負(fù)載 X L >X電容性負(fù)載 X L >XL<0 i超前于 u電阻性負(fù)載 X L >XL=0 i與 u 同相由此規(guī)定相位差的正值和負(fù)值。有功功率COSQ=Uisin ，電感性P=UI總是正值；而無功功率電路其值為正，電容性電路其值為負(fù)，這和5（ 4）中的規(guī)定是一致的。阻抗 Z=R+j（ XL XC），其實部為“阻” ，其虛部為“抗” ；其輻角為電壓與電流間的相位差；其模為電壓有效值與電流有效值之比值。視在功率S=UI，它通常用來表示某些電氣設(shè)備的容量。一般電氣設(shè)備都有額定電壓和額定電流，兩者的乘積極為額定視在功率。例如 100KV·A 的變壓器，其額定視在功率為100KV·A。為什么用額定視在功率來表示某些電氣設(shè)備的容量呢？因為像變壓器這類設(shè)備，其功率因數(shù)決定于所接負(fù)載性質(zhì)。在額定電壓和額定電流下，當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)為1 時（時電阻爐、白熾燈等），100KV·A 的變壓器能輸出100KW的有功功率， 而在 cos =0、5 時，則只