高級電工培訓(xùn)必備知識全文獻(xiàn).ppt

1、第1章 電路的基本概念與基本定律,1.1 電路的作用與組成部分,1.2 電路模型,1.3 電壓和電流的參考方向,1.4 歐姆定律,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.6 基爾霍夫定律,1.7 電路中電位的概念及計算,1.了解電路的作用與組成部分； 2.了解電路的建模思想； 3.理解電壓與電流參考方向的意義及其與實際 方向的關(guān)系； 4. 掌握KCL、KVL的內(nèi)容并能正確應(yīng)用； 5. 了解電源的有載工作、開路與短路狀態(tài)中， 電壓、電流與功率的特征；理解電功率和額 定值的意義； 6. 會計算電路中各點的電位,熟悉電位的特點。,本章教學(xué)要求:,第1章 電路的基本概念與基本定律,本節(jié)的要求：了解電路的

2、作用及組成,電路：電流流通的路徑。,返 回,下一頁,上一頁,下一節(jié),作用之一：實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換,1. 電路的作用,請欣賞例子,強(qiáng)電電路的作用,上一頁,下一頁,電能的輸送和分配,返 回,架空輸電線,上一頁,下一頁,返 回,作用之二：實現(xiàn)信號的傳遞與處理,1. 電路的作用,請欣賞例子,弱電電路的作用,各種檢測儀器,上一頁,下一頁,返 回,2. 電路的組成部分,電源: 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,直流電源: 提供能源,信號處理： 放大、調(diào)諧、檢波等,負(fù)載,信號源: 提供信息,2.電路的組成部分,電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動

3、電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。,電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié),電路的組成是什么？,最簡單電路的組成,返回,下一頁,上一頁,下一節(jié),簡單照明電路,1. 2 電路模型,本節(jié)要求： 了解幾種理想電路元件；了解實際電路的建模思想,電路模型： 實際電路的數(shù)學(xué)模型,如何建模？,由理想元件的串、并聯(lián)組成，近似地描述實際電路的電氣特性。,有哪些理想元件？,電阻元件：描述消耗電能的特性，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)?熱能、光能、聲能、機(jī)械能等,符號：,電感元件：描述存貯磁場能的特性,符號：,L,R,電容元件：描述存貯電場能量的特性,符號：,理想電壓源：描述提供一定的電壓的特性,符號：,理想電流源：描述提供一定的電流的 特

4、性,符號：,還有許多其它的理想元件， 以后慢慢學(xué)吧！,建模思想是科研中一種很 重要的思維方法,請欣賞實際電路建模例！,手電筒電路模型,(a) 實際電路 (b) 電路模型,(b),干電池提供電壓,干電池把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?燈泡把電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能,晶體管放大電路 (a)實際電路 (b)電路模型,(b),信號源,晶體管,電池（忽略內(nèi)阻）,變壓器,揚聲器,電阻器,根據(jù)實際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應(yīng)當(dāng)用不同的電路模型描述同一實際電路?，F(xiàn)在以線圈為例加以說明。,線圈的幾種電路模型 (a)線圈的圖形符號 (b)線圈通過低頻交流的模型 (c)線圈通過高頻交流的模型,記住啰，很有用啰！,

5、線圈內(nèi)阻,存貯磁場能,匝間電容 效應(yīng),鄭重聲明：本課程介紹 電路模型（簡 稱電路）的分 析計算,請欣賞一些元器件 實物！,低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),常用的干電池和可充電電池,1.3 電壓和電流的參考方向,本節(jié)的要求：理解電壓與電流參考方向的 意義及其與實際方向關(guān)系,本節(jié)很重要，別打瞌睡啰！,電路中對基本物理量規(guī)定的方向,1. 電路基本物理量的實際方向,(2) 參考方向的表示方法,電流：,電壓：,(1) 參考方向,在分析與計算電路時，對電壓、電流任意假定的方向。,2. 電路基本物理量的參考方向,實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值； 實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。,(

6、3) 實際方向與參考方向的關(guān)系,務(wù)必集中2分鐘的精力,注意：在參考方向選定后，電流 ( 或電壓 ) 值才有 正負(fù)之分。,若 I = 5A，則電流從 a 流向 b；,例：,若 I = 5A，則電流從 b 流向 a 。,若 U = 5V，則電壓的實際方向從 a 指向 b；,若 U= 5V，則電壓的實際方向從 b 指向 a 。,每個二端元件，電壓、電流的參考 方向應(yīng)如何??？,理論上，愛咋樣取，就咋樣取。,不過，有大家習(xí)慣的取法。 FOLLOW ME,對于二端元件而言，電壓的參考極性和電流參考方向的選擇有四種可能的方式，如圖下所示。,習(xí)慣的取法：取關(guān)聯(lián)參考方向,技巧：求解電路時，若事先并不知某 元件上

7、電流、電壓的實際方向 時，就取參考方向，通過計算 結(jié)果就知啦！你知嗎？,1.4 歐姆定律,本節(jié)的要求：復(fù)習(xí)歐姆定律內(nèi)容； 注意歐姆定律的公式 表達(dá)。,歐姆定律：流過電阻元件的電流與 其兩端的電壓成正比， 與其阻值成反比。,初中就學(xué)過啦，不必啰嗦了！,U、I 參考方向相同時，,U、I 參考方向相反時，,表達(dá)式中有兩套正負(fù)號： 式前的正負(fù)號由U、I 參考方向的關(guān)系確定；, U、I 值本身的正負(fù)則說明實際方向與參考 方向之間的關(guān)系。,通常取 U、I 參考方向相同。,U = I R,U = IR,公式表達(dá)：,請集中3分鐘精神！,解：對圖(a)有, U = IR,例：應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求

8、電阻R。,對圖(b)有, U = IR,二端元件或單口網(wǎng)絡(luò)端電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。,線性電阻、非線性電阻的概念：,線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。,1.5 電源有載工作、開路與短路,本節(jié)的要求：了解電源的有載工 作、開路與短路狀 態(tài)中，電壓、電流 與功率的特征； 理解電功率和額定 值的意義。,狀態(tài)：開關(guān)閉合,接通電源與負(fù)載,負(fù)載端電壓（電源端電壓）：,U = IR,特征:,1. 電源有載工作,電流的大小由負(fù)載決定。,或 U = E IR0,電流的特征,電壓的特征,電源端電壓：,在電源有內(nèi)阻時，I U 。,U = E IR0,當(dāng) R0R 時，則U E ，表明當(dāng)負(fù)載變化時，電源的端電

9、壓變化不大，即帶負(fù)載能力強(qiáng)。,電源端電壓的特征,UI = EI IRo,P = PE P,負(fù)載 取用 功率,電源 產(chǎn)生 功率,內(nèi)阻 消耗 功率,負(fù)載大小的概念: 負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加(電壓一定)，等效電阻減小。,U = E IR0,電路功率的特征,為什么？,負(fù)載并聯(lián)也！,電源與負(fù)載的判別, 根據(jù) U、I 的實際方向判別,電源：U、I 實際方向相反，即電流從“+”端流出 （發(fā)出功率）；,負(fù)載：U、I 實際方向相同，即電流從“-”端流出 （吸收功率）。,請集中4分鐘的精神！,I,R,+,-,US,U,+,-,I,都是實際方向,由此可得：,電源與負(fù)載的判別,U、I 參考方向不同，P =

10、 UI 0，電源； P = UI 0，負(fù)載。,U、I 參考方向相同，P =UI 0，負(fù)載； P = UI 0，電源。, 根據(jù) U、I 的參考方向判別,還有2分鐘！,U,I,可以證明：,例1-1 在圖示電路中，已知U1=1V, U2=-6V, U3=-4V, U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A, I5=-3A。試求：(1) 各二端元件吸收的功率； (2) 整個電路吸收的功率。,例11,例1-1 在圖圖示電路中，已知U1=1V, U2=-6V, U3=-4V, U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4

11、=-1A, I5=-3A。,整個電路吸收的功率為,解：各二端元件吸收的功率為,電氣設(shè)備的額定值,額定值: 電氣設(shè)備在正常運行時的規(guī)定使用值,電氣設(shè)備的三種運行狀態(tài),欠載(輕載)： I IN ，P PN (不經(jīng)濟(jì)),過載(超載)： I IN ，P PN (設(shè)備易損壞),額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN (經(jīng)濟(jì)合理安全可靠),特征:,狀態(tài)：開關(guān) 斷開,2. 電源開路,I = 0,電源端電壓 ( 開路電壓 ),U = U0 = E,P =PE=P=0, 開路處的電流等于零，I = 0 開路處的電壓 U 視電路情況而定。,電路中某處斷開時的特征:,功率的特征,電壓的特征,電流的特征,狀態(tài)：

12、電源外部端子被短接,3. 電源短路, 短路處的電壓等于零，U = 0 短路處的電流 I 視電路情況而定。,電路中某處短路時的特征:,電流的特征,電壓的特征,功率的特征,1. 6 基爾霍夫定律,本節(jié)的要求：掌握KCL、KVL的內(nèi)容； 能熟練地列寫KCL、KVL 方程,本節(jié)是本章的重點！,支路：電路中的每一個分支。 一條支路流過同一個電流，稱為支路電流。,結(jié)點：三條或三條以上支路的聯(lián)接點。,回路：由支路組成的閉合路徑。,網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路（中空）的回路。,介紹幾個名詞,支路：ab、bc、ca、 （共6條）,下面可是一個很好的例子，莫錯過啰！,幾條支路？,幾個結(jié)點？,結(jié)點：a、 b、c、d (共4個

13、）,回路：abda、abca、 adbca （共7 個）,網(wǎng)孔：abd、 abc、bcd （共3 個）,幾個回路？,幾個回路？,數(shù)一數(shù)圖示電路的支路、結(jié)點、回路和網(wǎng)孔數(shù)。,重點開始啦！,1. 基爾霍夫電流定律(KCL),定律的內(nèi)容：,即: 入= 出,敘述法之一：在任一瞬間，流進(jìn)任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)點的電流。,一般地: = 0,例：對于結(jié)點 a，有：,I1+I2 = I3,或 ：I1+I2I3= 0,1. 基爾霍夫電流定律(KCL),定律的內(nèi)容：,一般地: = 0,敘述法之二：在任一瞬間，流進(jìn)（或流出）任一結(jié)點的電流代數(shù)和為零。,一般地： 流進(jìn)結(jié)點： + 流出結(jié)點：,均為：參考方向,1.

14、基爾霍夫電流定律(KCL),KCL的實質(zhì): 電流連續(xù)性的體現(xiàn)。,KCL：約束了電路中任一結(jié)點各支路間的電流,電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。,KCL的推廣應(yīng)用：,I =?,例:,廣義結(jié)點,I = 0,IA + IB + IC = 0,這些電流： 有的為正； 有的為負(fù),2. 基爾霍夫電壓定律（KVL),定律的內(nèi)容：,即： U = 0,敘述法之一： 在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路繞行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。,對回路1：,對回路2：,E1 = I1 R1 +I3 R3,I2 R2+I3 R3=E2,或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0,或 I

15、2 R2+I3 R3 E2 = 0,即: 電位升= 電位降,即： U = 0,敘述方法之二：在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。,2. 基爾霍夫電壓定律（KVL),定律的內(nèi)容, U = 0,一般地： 電位降： + 電位升：,KVL：約束了電路中任一回路各元件間 的電壓,電位升 = 電位降 E2 =UBE + I2R2, U = 0 I2R2 E2 + UBE = 0,開口電壓可按回路處理,對回路1：,KCL的推廣應(yīng)用,本重點講解大約需要0.9分鐘！ 堅持就是勝利！,重點結(jié)束啦！,各位辛苦了！,你現(xiàn)在打瞌睡，我沒意見啦！,請欣賞例題,例1：,對網(wǎng)孔abda：,對網(wǎng)孔a

16、cba：,對網(wǎng)孔bcdb：,R6,I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0,I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0,I4 R4 + I3 R3 E = 0,對回路 adbca，沿逆時針方向循行：, I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0,應(yīng)用 U = 0列方程,對回路 cadc，沿逆時針方向循行：, I2 R2 I1 R1 + E = 0,例2：如對圖示電路的三個回路，沿順時針方向繞行回路一周，寫出的KVL方程。,1,2,3,1.7 電路中電位的概念及計算,本節(jié)的要求：熟悉電位的概念； 會進(jìn)行電位計算； 熟悉電位的特點； 熟悉電路的簡化 畫法,電位：電路中某點至

17、參考點的電壓，記為“VX” 。 通常設(shè)參考點的電位為零。,1. 電位的概念,某點電位為正，說明該點電位比參考點高； 某點電位為負(fù)，說明該點電位比參考點低。,電壓與電位的關(guān)系：,a、b之間的電壓,a點電位,b點電位,你們的師兄、師姐經(jīng)常在此犯錯誤！,注意： 說某點電位的大小，一定要指 明參考點； 某點有電位，但一點沒有電壓， 兩點之間才有電壓,你可記住了？,電位的計算步驟: (1) 任選電路中某一點為參考點，設(shè)其電位為零； (2) 標(biāo)出各電流、電壓參考方向并計算； (3) 計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位,請欣賞例子， 并注意歸納總結(jié),下面的重點內(nèi)容講解大約需要3分鐘,例1：求圖示電路中各

18、點的電位:Va、Vb、Vc、Vd 。,解： 設(shè) a為參考點， 即Va=0V,Vb=Uba= 106= 60V Vc=Uca = 420 = 80 V Vd =Uda= 65 = 30 V,設(shè) b為參考點，即Vb=0V,Va = Uab=106 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V,b,a,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,從上述計算，你能歸納出 出什么結(jié)論？,(1) 電位值是相對的，和參考點有關(guān)，參考點選取的不 同，電路中各點的電位也將隨之改變；,(2) 電路中兩點間的電壓值是固定的，和參考點無 關(guān)，不會因參考點的不同而變；,結(jié)論：,你也歸納出了上述的結(jié)論嗎？,(3) 電路中兩點間的電壓值是固定的，和計算路徑 無關(guān)。,電路的簡化畫法,省略電源， 交代電位,例2: 圖示電路，計算開關(guān)S 斷開和閉合時A點 的電位VA,解: (1)當(dāng)開關(guān)S斷開時，如圖（a),(2) 當(dāng)開關(guān)閉合時,電路如圖（b）,電流 I2 = 0， 電位 V