電工電子電路基礎(chǔ)知識(shí)課件

04八月2023電工電子電路基礎(chǔ)知識(shí)31七月2023電工電子電路基礎(chǔ)知識(shí)1工業(yè)控制電機(jī)控制機(jī)床控制生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制樓宇電梯控制......磁懸浮列車盲人引路車大型車床工業(yè)控制電機(jī)控制磁懸浮列車盲人引路車大型車床2信號(hào)檢測(cè)壓力、溫度、水位、流量等的測(cè)量與調(diào)節(jié)電子儀器醫(yī)療儀器......CT掃描信號(hào)檢測(cè)壓力、溫度、水位、流量等的測(cè)量與調(diào)節(jié)CT掃描3家用電器電燈、電話廣播、電視冰箱、洗衣機(jī)家庭影院......家用電器電燈、電話4樓宇電梯的控制樓宇電梯的控制5機(jī)電一體化充電系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)汽車照明、電動(dòng)轉(zhuǎn)向、空調(diào)、音響、雨刷、安全報(bào)警、電動(dòng)門窗…….電子機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)汽車電子8/4/2023電工電子學(xué)B機(jī)電一體化充電系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)汽車照明、電子機(jī)械驅(qū)動(dòng)6第一章電路的基本概念1.1電路的作用和組成1.2電路的基本物理量1.3電阻、電容和電感元件1.4電源元件1.5電路的工作狀態(tài)1.6電路的基本定律1.7電路中電位的概念及計(jì)算8/4/2023電工電子學(xué)B第一章電路的基本概念1.1電路的作用和組成7/31/2071.1電路的作用和組成電路：由各種元件相互連接而構(gòu)成的電流的通路。

1、實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、轉(zhuǎn)換；

2、實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理。一、電路的作用：電池?zé)襞莘糯笃鲹P(yáng)聲器話筒8/4/2023電工電子學(xué)B1.1電路的作用和組成電路：由各種元件相互連接而構(gòu)成的電流8二、電路的組成及模型：1、組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。電池?zé)襞蓦娫?提供電能的裝置負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用8/4/2023電工電子學(xué)B二、電路的組成及模型：1、組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。電池?zé)?2、模型：

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。+RoE-手電筒的電路模型燈泡開關(guān)電池導(dǎo)線SR8/4/2023電工電子學(xué)B2、模型：為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際10幾個(gè)概念：激勵(lì)：作用于電路上的電源或信號(hào)源的電壓或電流，也稱為輸入。響應(yīng)：由激勵(lì)在電路各部分產(chǎn)生的電壓或電流，也稱為輸出。電路分析：在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的條件下，分析電路的激勵(lì)與響應(yīng)之間的關(guān)系。8/4/2023電工電子學(xué)B幾個(gè)概念：激勵(lì)：作用于電路上的電源或信號(hào)源的電壓或電流，響應(yīng)111.2電路的基本物理量一、電流及其參考方向：1、電流：3、實(shí)際方向：4、參考方向：2、分類：電荷在導(dǎo)體中有規(guī)則的定向移動(dòng)形成電流，亦叫電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流i。直流電流I、交流電流i。習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。任選某一方向?yàn)槠鋮⒖挤较颍步衅湔较颉?/4/2023電工電子學(xué)B1.2電路的基本物理量一、電流及其參考方向：1、電流：3125、正負(fù)：10V10I110V10I1I1=1AI1=-1A當(dāng)電流的參考方向與其實(shí)際方向一致時(shí)，其值為正；當(dāng)電流的參考方向與其實(shí)際方向相反時(shí)，其值為負(fù)。8/4/2023電工電子學(xué)B5、正負(fù)：10V10I110V10I1I1=1AI1=-136、表示方法：

a、用箭頭來(lái)表示，箭頭的方向?yàn)槠鋮⒖挤较颍?/p>

b、用雙下標(biāo)表示，例如Iab表示電流參考方向由a指向b。7、單位：安培（A：Ampere）[毫安mA微安uA]換算：1mA=10-3A1uA=10-6A8/4/2023電工電子學(xué)B6、表示方法：7/31/2023電工電子學(xué)B14二、電壓和電動(dòng)勢(shì)及其參考方向：（1）電壓：（3）實(shí)際方向：（4）參考方向：1、電壓：（2）分類：電場(chǎng)力把單位正電荷從電路中的一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所作的功，即為這兩點(diǎn)之間的電壓u。直流電壓U、交流電壓u。規(guī)定由高電位端指向低電位端。任選某一方向?yàn)槠鋮⒖挤较?，也叫其正方向?/4/2023電工電子學(xué)B二、電壓和電動(dòng)勢(shì)及其參考方向：（1）電壓：（3）實(shí)際方向：（15（5）正負(fù)：U>0U<0電壓值為正時(shí)，電壓的實(shí)際極性和參考極性相同，否則相反。8/4/2023電工電子學(xué)B（5）正負(fù)：U>0U<0電壓值為正時(shí)，電壓的實(shí)際極性和參考極16（6）表示方法：

（7）單位：a、用極性“＋”、“－”表示，參考方向由正指向負(fù)；b、用雙下標(biāo)表示，例如Uab表示其參考方向由a指向b。伏特（V：Volt)[毫伏mV微伏uV千伏kV換算：1mV＝10－3V1uV＝10－6V1kV＝103V8/4/2023電工電子學(xué)B（6）表示方法：（7）單位：a、用極性“＋”、“－”表示，參172、關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)參考方向：關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向：非關(guān)聯(lián)參考方向：電流和電壓的參考方向一致；電流和電壓的參考方向不一致；8/4/2023電工電子學(xué)B2、關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)參考方向：關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)183、電動(dòng)勢(shì)：（1）概念：（2）實(shí)際方向：（3）單位：描述了電源中外力做功的能力，它的大小等于外力在電源內(nèi)部克服電場(chǎng)力把單位正電荷從負(fù)極移到正極所做的功。在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。伏特（V：Volt)8/4/2023電工電子學(xué)B3、電動(dòng)勢(shì)：（2）實(shí)際方向：（3）單位：描述了電源中外力做功19三、電功率：1、概念：2、單位：3、計(jì)算：

（1）當(dāng)電流和電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：（2）當(dāng)電流和電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：（3）若，表示該元件吸收功率；（負(fù)載）若 ,表示該元件產(chǎn)生功率。（電源）描述電路元件中電能變換的速度，其值為單位時(shí)間內(nèi)元件所吸收或輸出的電能。瓦（W）8/4/2023電工電子學(xué)B三、電功率：1、概念：2、單位：3、計(jì)算：描述電路元件中電201.3電阻、電感和電容元件一、電阻元件：線性電阻元件：歐姆定律：R為電阻，單位：歐姆（）u

－Ri（非關(guān)聯(lián)參考方向）

令G

1/R（關(guān)聯(lián)參考方向）u

Ri伏安曲線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線。G稱為電導(dǎo)單位：西門子（S：Siemens）8/4/2023電工電子學(xué)B1.3電阻、電感和電容元件一、電阻元件：線性電阻元21

功率：

能量：非線性電阻元件：（耗能元件）伏安曲線不是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線。8/4/2023電工電子學(xué)B功率：能量：非線性電阻元件：（耗能元件）伏安曲線不是通過(guò)22二、電容元件：線性電容元件：對(duì)線性電容元件有：q=Cu

C稱為電容器的電容單位：庫(kù)伏特性曲線在u－q平面上為通過(guò)原點(diǎn)的直線。法拉（F）[微法F

納法nF

皮法pF]1F=10-6F1nF=10-9F1pF=10-12F8/4/2023電工電子學(xué)B二、電容元件：線性電容元件：對(duì)線性電容元件有：q=Cu23電壓、電流關(guān)系：（直流相當(dāng)于斷路）

電場(chǎng)能量：非線性電容元件：（儲(chǔ)能元件）庫(kù)伏特性曲線在u－q平面上不是通過(guò)原點(diǎn)的直線。8/4/2023電工電子學(xué)B電壓、電流關(guān)系：（直流相當(dāng)于斷路）電場(chǎng)能量：非線性電容元件24三、電感元件：線性電感元件：對(duì)線性電感元件有：L稱為電感器的電感單位：韋安特性曲線在i－平面上為通過(guò)原點(diǎn)的直線。亨利（H）[微亨H

毫亨mH]1H=10-6H1mH=10-3H電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝8/4/2023電工電子學(xué)B三、電感元件：線性電感元件：對(duì)線性電感元件有：L稱為電感器25由電磁感應(yīng)定律可得，自感電動(dòng)勢(shì)為：端電壓：（直流相當(dāng)于短路）

磁場(chǎng)能量：（儲(chǔ)能元件）8/4/2023電工電子學(xué)B由電磁感應(yīng)定律可得，自感電動(dòng)勢(shì)為：端電壓：（直流相當(dāng)于短路）261.4電源元件

能夠獨(dú)立向外電路提供能量的電源，分為電壓源和電流源。一、獨(dú)立電源：1、理想電源：是實(shí)際電源的理想化模型，分為理想電壓源和理想電流源。（1）理想電壓源：向負(fù)載提供一個(gè)恒定值的電壓——直流電壓US或頻率和幅值不變的交流電壓us。8/4/2023電工電子學(xué)B1.4電源元件能夠獨(dú)立向外電路提供能量的27圖形符號(hào)伏安特性特點(diǎn)：（1）恒壓源兩端的電壓與流過(guò)電源的電流無(wú)關(guān)；

（2）恒壓源輸出電流的大小取決于所連接的外電路。8/4/2023電工電子學(xué)B圖形符號(hào)伏安特性特點(diǎn)：（1）恒壓源兩端的電壓與流28（2）理想電流源：向負(fù)載提供一個(gè)恒定值的電流——直流電流IS或頻率和幅值不變的交流電流is。圖形符號(hào)伏安特性特點(diǎn)：（1）恒流源輸出的電流與恒流源的端電壓無(wú)關(guān)；

（2）恒流源的端電壓取決于與恒流源相連接的外電路。8/4/2023電工電子學(xué)B（2）理想電流源：向負(fù)載提供一個(gè)恒定值的電29其電路模型通常為電源元件和電阻元件的組合。2、實(shí)際電源：（1）電壓源：8/4/2023電工電子學(xué)B其電路模型通常為電源元件和電阻元件的2、實(shí)際電源：（1）電壓30（2）電流源：8/4/2023電工電子學(xué)B（2）電流源：7/31/2023電工電子學(xué)B31二、受控電源：1、定義:

2、電路符號(hào)：電壓源的電壓或電流源的電流受電路中其他部分的電壓或電流控制。8/4/2023電工電子學(xué)B二、受控電源：1、定義:2、電路符號(hào)：電壓源的電壓或電流源32三、分類：1、電流控制的電流源

(CurrentControlledCurrentSource)2、電流控制的電壓源

(CurrentControlledVoltageSource)

:電流放大倍數(shù)

r

:轉(zhuǎn)移電阻8/4/2023電工電子學(xué)B三、分類：1、電流控制的電流源(CurrentCont333、電壓控制的電流源

(VoltageControlledCurrentSource)

4、電壓控制的電壓源

(VoltageControlledVoltageSource)g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo):電壓放大倍數(shù)8/4/2023電工電子學(xué)B3、電壓控制的電流源(VoltageControll341.5電路的工作狀態(tài)一、有載狀態(tài)：1、特性：開關(guān)閉合負(fù)載電流：端電壓：U=IR負(fù)載功率：電源外特性IUE電源產(chǎn)生的功率

電源內(nèi)部消耗的功率功率平衡電源輸出的功率8/4/2023電工電子學(xué)B1.5電路的工作狀態(tài)一、有載狀態(tài)：1、特性：開關(guān)閉合負(fù)載352、額定值及運(yùn)行狀態(tài):額定值:運(yùn)行狀態(tài):欠載（輕載）：（不經(jīng)濟(jì)）過(guò)載（超載）：（設(shè)備易損壞）額定工作狀態(tài)：（經(jīng)濟(jì)合理安全可靠）電器設(shè)備的安全使用值，用UN、IN和PN表示。8/4/2023電工電子學(xué)B2、額定值及運(yùn)行狀態(tài):額定值:運(yùn)行狀態(tài):欠載（輕載）：（不經(jīng)363、電源與負(fù)載電源與負(fù)載的判別：根據(jù)電壓和電流的實(shí)際方向，可以確定某一電路元件是電源還是負(fù)載。電源：U和I的實(shí)際方向相反；電流從“+”流出；輸出功率，p<0。負(fù)載：U和I的實(shí)際方向相同；電流從“+”流入；取用功率，p>0。8/4/2023電工電子學(xué)B3、電源與負(fù)載電源與負(fù)載的判別：根據(jù)電壓和電流的實(shí)際方向，可37二、開路狀態(tài)：開關(guān)斷開特征:負(fù)載功率：電流:開路電壓：8/4/2023電工電子學(xué)B二、開路狀態(tài)：開關(guān)斷開特征:負(fù)載功率：電流:開路電壓：38三、短路狀態(tài)：導(dǎo)線短接

特征:端電壓:負(fù)載功率:電源功率:短路電流:8/4/2023電工電子學(xué)B三、短路狀態(tài)：導(dǎo)線短接特征:端電壓:負(fù)載功率:電源功率391.6電路的基本定律

對(duì)于一個(gè)線性電阻元件而言，流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。一、歐姆定律：關(guān)聯(lián)參考方向：非關(guān)聯(lián)參考方向：8/4/2023電工電子學(xué)B1.6電路的基本定律對(duì)于一個(gè)線性電阻元件40二、基爾霍夫定律：1、幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：（1）支路(branch)：（2）節(jié)點(diǎn)(node):（3）回路(loop)：(4)網(wǎng)孔(mesh)：電路中流過(guò)同一電流的分支。(b)電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。(n)由一條或多條支路組成的閉合路徑。(l)對(duì)平面電路，內(nèi)部不含有支路的回路為網(wǎng)孔,即每個(gè)網(wǎng)眼就是網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。8/4/2023電工電子學(xué)B二、基爾霍夫定律：1、幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：（1）支路(branch)：41支路：b=3節(jié)點(diǎn)：n=2回路：l=3網(wǎng)孔：2個(gè)支路：b=6節(jié)點(diǎn)：n=4回路：l=7網(wǎng)孔：3個(gè)

8/4/2023電工電子學(xué)B支路：b=3422、基爾霍夫電流定律(KCL)：(1)內(nèi)容：(2)符號(hào)的確定：i1-i2+i3-i4=0i1+i3=i2+i4

任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和為零。即：選定參考方向后，習(xí)慣上取流出該節(jié)點(diǎn)的支路電流為負(fù)，流入為正。8/4/2023電工電子學(xué)B2、基爾霍夫電流定律(KCL)：(1)內(nèi)容：(2)符號(hào)的確定43(3)另一種表達(dá)：(4)推廣：證明：結(jié)點(diǎn)A：IA=IAB－ICA結(jié)點(diǎn)B：IB=IBC－IAB結(jié)點(diǎn)C：IC=ICA－IBC左右兩邊相加可得IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)C＝0在任一瞬時(shí)，流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于由該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和。即對(duì)任一包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面而言，流入該閉合面（廣義節(jié)點(diǎn)）的電流等于流出該閉合面的電流。8/4/2023電工電子學(xué)B(3)另一種表達(dá)：(4)推廣：證明：結(jié)點(diǎn)A：IA=I443、基爾霍夫電壓定律(KVL)(1)內(nèi)容：(2)符號(hào)的確定：表達(dá)式：U1－U2－U3＋U4＝0U1＋U4＝U2＋U3即：電路中的任一回路，任一時(shí)刻，按一定方向沿著回路循行一周，回路中所有電壓的代數(shù)和為零。即：a、任意選擇一個(gè)繞行方向，可以順時(shí)針也可以逆時(shí)針；b、電壓的參考方向與繞行方向一致取正號(hào)，電壓的參考方向與繞行方向相反則取負(fù)號(hào)。8/4/2023電工電子學(xué)B3、基爾霍夫電壓定律(KVL)(1)內(nèi)容：(2)符號(hào)的確定45

（3）另一種表達(dá)：即：

（4）推廣：E－RI－U＝0從任一回路中的任一點(diǎn)出發(fā)，沿任一方向繞行一周，則在該方向上電位降之和等于電位升之和。KVL定律不僅應(yīng)用于閉合回路，也可以應(yīng)用于回路的部分電路，即假想回路。8/4/2023電工電子學(xué)B（3）另一種表達(dá)：即：（4）推廣：E－RI－U46定律應(yīng)用中注意的問(wèn)題：

1、兩個(gè)定律具有普遍性，它們適用于由不同元件所構(gòu)成的電路，也適用于任一瞬時(shí)對(duì)任何變化的電流和電壓；2、在運(yùn)用定律時(shí)，首先要在電路中標(biāo)注出電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)的參考方向；3、在應(yīng)用KVL定律時(shí)，要選擇一個(gè)繞行方向。8/4/2023電工電子學(xué)B定律應(yīng)用中注意的問(wèn)題：1、兩個(gè)定律具有普遍性，它們適用于由不47

例：有一個(gè)閉合回路如圖所示，各支路的元件是任意的，

已知：UAB＝