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电工学1.docx

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电工学1

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《电工及工业电子学A

（1）》电工及工业电子学

参考教材:

电工学》参考教材:

《电工学》第七版总学时:

学时总学时:

80学时本学期:

40学时下学期:

40学时实验:

32学时

要求:

每周交作业一次,4次不交者取消期末考试资格;无故旷课4次者取消期末考试资格.

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

沈航电工教研室

绪

论

一,电工学课程的作用和任务

电工学是一门研究电工技术和电子技术的理论和应技术基础课,两部分.用的技术基础课它包括:

电工技术和电子技术两部分用的技术基础课,它包括:

电工技术和电子技术两部分.电路理论:

直流,交流,暂态等.电路理论:

直流,交流,暂态等.电工技术:

电工技术:

磁路和电机:

变压器,电磁铁,磁路和电机:

变压器,电磁铁,三相异步电动机及控制.三相异步电动机及控制.

半导体器件,分离件放大器,半导体器件,分离件放大器,模拟电子线路:

模拟电子线路:

电子技术:

集成运放,电源.集成运放,电源.2数字电路:

组合电路,时序电路.数字电路:

组合电路,时序电路.沈航电工教研室2010年31日星期一2010年5月31日星期一

绪

论

一,电工学课程的作用和任务

电工学课程的作用作用是让同学们掌握必要的电学电工学课程的作用是让同学们掌握必要的电学知识,为将来的发展打下良好的基础.知识,为将来的发展打下良好的基础.电工学课程的任务是研究电工技术和电子技术电工学课程的任务是研究电工技术和电子技术任务的理论和应用的技术基础课程技术基础课程.的理论和应用的技术基础课程.电工学课程应具有基础性,应用性和先进性.电工学课程应具有基础性,应用性和先进性.基础性

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绪

论

基础性是指基本理论,基本知识和基本技能.基础性是指基本理论,基本知识和基本技能.是指基本理论应用性是指课程内容要理论联系实际,应用性是指课程内容要理论联系实际,建是指课程内容要理论联系实际

一,电工学课程的作用和任务

立系统概念,立系统概念,培养大家分析和解决问题的能力;重视实验技能的训练.重视实验技能的训练.先进性是指电工学课程内容和体系随着电先进性是指电工学课程内容和体系随着电工技术和电子技术的发展应不断更新.工技术和电子技术的发展应不断更新.

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绪

论

一,电工学课程的作用和任务二,电工技术和电子技术发展概况

1785年法国物理学家库仑确定了电荷间的年法国物理学家库仑确定了电荷间的年法国物理学家库仑相互作用力,电荷的概念开始有了定量的意义.相互作用力,电荷的概念开始有了定量的意义.1826年德国科学家欧姆发现了欧姆定律.年德国科学家欧姆发现了欧姆定律.年德国科学家欧姆发现了欧姆定律1831年英国科学家法拉第发现了电磁感应定律.年英国科学家法拉第发现了电磁感应定律.年英国科学家法拉第发现了电磁感应定律1834年俄国科学家雅可比制造出第一台电动机.年俄国科学家雅可比制造出第一台电动机.年俄国科学家雅可比制造出第一台电动机

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绪

论

一,电工学课程的作用和任务二,电工技术和电子技术发展概况

1864年英国物理学家麦克斯韦提出了电磁波理论.年英国物理学家麦克斯韦提出了电磁波理论年英国物理学家麦克斯韦提出了电磁波理论.1888年德国物理学家赫兹通过实验获得了电年德国物理学家赫兹通过实验获得了电年德国物理学家赫兹磁波,证实了麦克斯韦提出的电磁波理论.磁波,证实了麦克斯韦提出的电磁波理论.1895年意大利和俄国分别进行了通信实验,年意大利和俄国分别进行了通信实验,年意大利和俄国分别进行了通信实验从而为无线电技术的发展开辟了道路.从而为无线电技术的发展开辟了道路.

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绪

论

一,电工学课程的作用和任务二,电工技术和电子技术发展概况

1883年爱迪生发现了热电效应.年爱迪生发现了热电效应发现了热电效应.1904年弗莱明发明了电子二极管.年弗莱明发明了电子二极管发明了电子二极管.1948年贝尔实验室发明了晶体管1948年贝尔实验室发明了晶体管.年贝尔实验室发明了晶体管.1958年生产出集成电路（到现在已经是超大规年生产出集成电路（年生产出集成电路模集成电路）.现在的集成电路线宽是45nm,预测）.现在的集成电路线宽是模集成电路）.现在的集成电路线宽是,年实现22nm.到2016年实现年实现.

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绪

论

一,电工学课程的作用和任务二,电工技术和电子技术发展概况三,课程的学习方法

1,重点放在物理概念和基本分析方法上.,重点放在物理概念和基本分析方法上.2,上课注意听讲,下课要看除教材外的,上课注意听讲,其它参考书及做适当的习题.其它参考书及做适当的习题.3,要重视实践技能的培养.,要重视实践技能的培养.

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第一部分电路理论

电路理论就是研究电路基本规律的一门学科电路理论就是研究电路基本规律的一门学科,基本规律的一门学科,它是一门具有丰富内容的学科,它的理论和方法,它是一门具有丰富内容的学科,它的理论和方法,在其它领域也得到了广泛的应用.在其它领域也得到了广泛的应用.电路分析:

已知电路结构,元件参数,电路分析:

已知电路结构,元件参数,求电路中的电流,求电路中的电流,电压和

电路理论:

功率.功率.电路综合:

已知输出输入的条件,电路综合:

已知输出输入的条件,求元件参数和电路结构.元件参数和电路结构.

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第一部分电路理论

下面我们看一个例题

USR

ILRL

USIL=R+R+RL

求图示电路中的电流.求图示电路中的电流.

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第一部分电路理论

下面我们看一个例题

USR

ILRL

USUS1IL=R+R+RL

US1

求图示电路中的电流.求图示电路中的电流.

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

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第一部分电路理论

下面我们看一个例题

USR

R2US2

IL=

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US1

求图示电路中的电流.求图示电路中的电流.

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

第一部分电路理论

下面我们看一个例题

USR

R2US2

IL=

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US1

求图示电路中的电流.求图示电路中的电流.

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1电路的作用与组成部分开关电池负载一,电路的组成1.电路:

电流流通的路径称为电路..电路:

电流流通的路径称为电路.2.组成:

1）电源:

提供能量..组成:

）电源:

提供能量.（

（2）负载:

消耗能量.负载:

消耗能量.

（3）中间环节:

连接电源和负载中间环节:

的导线及控制元件.的导线及控制元件.

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1电路的作用与组成部分一,电路的组成1.电路:

.电路:

2.组成:

.组成:

（3.作用:

1）电能的传输与转换..作用:

）电能的传输与转换.如:

输配电电路.输配电电路.发电机

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升压变压器

降压变压器

用户负载

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1电路的作用与组成部分话筒一,电路的组成1.电路:

.电路:

2.组成:

.组成:

扬声器放大器

（3.作用:

1）电能的传输与转换..作用:

）电能的传输与转换.

（2）信息的传输与处理.）信息的传输与处理.如:

各种信息处理电路等.各种信息处理电路等.

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型

实际电路都是由一些实际的元器件所组成.实际电路都是由一些实际的元器件所组成.在分析电路时,我们要对实际电路建立数学模型分析电路时,我们要对实际电路建立数学模型—电路模型.电路模型.电路模型

所谓电路模型就是指一个实际元件在特定的条件下,所表现的主要的电磁特性电磁特性,特定的条件下,所表现的主要的电磁特性,而忽略其次要因素,而忽略其次要因素,如R,L,C等.等

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载+ER0S+U-

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

RLC

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的表示符号:

的表示符号:

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第1章电路的基本概念与基本定律

§1.1§1.2电路的作用与组成部分电路模型开关电池负载

R,L,C的标称值:

的标称值:

（n1）

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§1.3电压和电流的参考方向

第1章电路的基本概念与基本定律章

电流的实际方向为正电荷的运动方向.电流的实际方向为正电荷的运动方向.ISSI++E-+E-+URURR0R0-

EI=R0+RL

（1）为什么要引入参考方向?

）为什么要引入参考方向?

a）复杂电路很难确定电流的实际方向.）复杂电路很难确定电流的实际方向.b）在交流电路中,电流本身就是交变的.）在交流电路中,电流本身就是交变的.

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§1.3电压和电流的参考方向

第1章电路的基本概念与基本定律章

电流的实际方向为正电荷的运动方向.电流的实际方向为正电荷的运动方向.ISSI++E-+E-+URURR0R0

（2）参考方向的表示方法:

a）箭头;）参考方向的表示方法:

）箭头;b）双下标.）双下标.（3）电流正负的意义:

）电流正负的意义:

表示参考方向和实际方向一致.正——表示参考方向和实际方向一致.表示参考方向和实际方向一致表示参考方向和实际方向相反.负——表示参考方向和实际方向相反.表示参考方向和实际方向相反

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§1.3电压和电流的参考方向

电压和电动势的参考方向a）箭头;箭头;箭头b）双下标;双下标;双下标c）正负号.正负号.正负号-1A1A5V1

第1章电路的基本概念与基本定律章

IL+-4V4b

a4VU

那么,在一个电路中,那么,在一个电路中,电流和电压的参考方向应该怎样选择呢?

向应该怎样选择呢?

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第1章电路的基本概念与基本定律章

§1.4欧姆定律

流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,这流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比,就是欧姆定律.就是欧姆定律.U=RI,它是电阻元件的约束方程U=RI,它是电阻元件的约束方程,也是约束方程,我们分析电路的主要的理论依据.我们分析电路的主要的理论依据.I+U使用时应注意:

使用时应注意:

1）U=RI为关联方向得出的;）为关联方向得出的;为关联方向得出的2）U=-RI为非关联方向;RI为非关联方向;为非关联方向3）伏安特性曲线.伏安特性曲线.线性电阻为一直线.线性电阻为一直线.

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I（A）

I-

U（V）

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第1章电路的基本概念与基本定律章

电源有载工作,§1.5电源有载工作,开路与短路

本节主要讨论电路中电流,电压和功率方面的内容.本节主要讨论电路中电流,电压和功率方面的内容.1.5.1电源有载工作所谓有载工作状态,是指电源与负载相连通,所谓有载工作状态,是指电源与负载相连通,构成一个电流的回路.构成一个电流的回路.caI++EURR0bd

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第1章电路的基本概念与基本定律章

电源有载工作,§1.5电源有载工作,开路与短路

本节主要讨论电路中电流,电压和功率方面的内容.本节主要讨论电路中电流,电压和功率方面的内容.1.5.1电源有载工作所谓有载工作状态,是指电源与负载相连通,所谓有载工作状态,是指电源与负载相连通,构成一个电流的回路.构成一个电流的回路.cE—电动势电动势aI++U—端电压端电压ER0—电源内阻电源内阻URR0R—负载负载bd

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1,电压与电流,

第1章电路的基本概念与基本定律章

EI=R0+R

U=RI

U=E-R0I

端电压U和电流的关系端电压和电流I的关系,和电流的关系,称为电源的伏安特性伏安特性;称为电源的伏安特性;此种关系U理想电源的伏安也称电源的外特性.也称电源的外特性.特性曲线cEaIU=E++EURIR00bd电源的伏安特性曲线

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2.功率及功率平衡.

因为:

UI=EI-R0IIP=PE-△P或写成:

或写成:

第1章电路的基本概念与基本定律章

PE=P+△P

aIP为电源输出功率;为电源输出功率;为电源输出功率++EPE为电源产生功率;为电源产生功率;URR0△P为内阻损耗的功率.为内阻损耗的功率.为内阻损耗的功率bd可以看出电源产生的功率和电路中所有消耗的功率是平衡的.的功率是平衡的.功率的单位是瓦特（W）或千瓦（KW）.功率的单位是瓦特（或千瓦（KW）.

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3,电源与负载的判别方法,<0电源电源P=UI>0负载负载

+UI

第1章电路的基本概念与基本定律章

关联方向元件-

P=UI

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<0电源电源>0负载负载

非关联方向元件U

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第1章电路的基本概念与基本定律章

例题

试求电路中各元件的功率,并验证功率平衡.试求电路中各元件的功率,并验证功率平衡.1AI+4解:

a4VU

P=UI=4×1=4W（吸收）

P0=U0I=1×1=1（吸收）W

PE=EI=1×5=5W（发出）

ER0

5V1

PE+P+P=00

即∑P≡0:

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第1章电路的基本概念与基本定律章

几点注意事项:

（1）功率与电压的平方成比,即电压增大1倍,功率与电压的平方成比,即电压增大1P增大4倍.增大4

（2）P=UI为关联方向的关系式.P=UI为关联方向的关系式为关联方向的关系式.（3）在关联方向下功率大于0为耗能,小在关联方向下功率大于0为耗能,为放能（电源与负载的判别）.于0为放能（电源与负载的判别）.（4）对于独立电路来说∑P≡0.P≡0

（5）当R=RO时,电源输出功率为最大（最电源输出功率为最大（大功率传输）.大功率传输）.

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4.额定值与实际值.

第1章电路的基本概念与基本定律章

各种电气设备的电压,各种电气设备的电压,电流及功率都有一个额定值,个额定值,额定值是标明设备在给定条件下能正常工作而规定的正常允许值.正常工作而规定的正常允许值.UN—额定电压—额定电压IN—额定电流额定电流PN—额定功率额定功率

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1.5.2电源开路（引伸为支路电流为零）电源开路（引伸为支路电流为零）电源开路

a+ER0bI+UdRc

I=0特征P=0

U=E=U0（开路电压）开路电压）

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

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第1章电路的基本概念与基本定律章

1.5.3电源短路

短路通常是一种严重事故,严重事故,应该尽力预防.尽力预防.

U=0特征I=IS=E/R0PE=△P=R0I2,P=0

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a+ER0b

I+UR

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第1章电路的基本概念与基本定律章

§1.6基尔霍夫定律1.6基尔霍夫定律基尔霍夫

（基尔霍夫德国物理学家）基尔霍夫德国物理学家）

除了欧姆定律外,分析与计算电路的基本定律,除了欧姆定律外,分析与计算电路的基本定律,还有基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律还有基尔霍夫电流定律和电压定律（KVL）.基.尔霍夫电流定律应用于结点尔霍夫电流定律应用于结点,基尔霍夫电压定律应用于回路用于回路.I1c+R1E1R3I3baR2+E240

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I2d

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

第1章电路的基本概念与基本定律章

1.6.1名词解释

1.支路（b）:

电路中的每一分支称为支路.支路（）:

）:

电路中的每一分支称为支路流过同一电流）.流过支路的电流称为支路电流.）.流过支路的电流称为支路电流（流过同一电流）.流过支路的电流称为支路电流.2.结点:

支路的交叉称为结点..结点（n）:

支路的交叉称为结点.3.回路:

一条或多条支路所组成的闭合电路..回路:

一条或多条支路所组成的闭合电路.4.网孔:

不含支路的回路..网孔:

不含支路的回路.I1c+R1E1R3I3baR2+E241

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I2d

2010年31日星期一2010年5月31日星期一

1.6.2KCL（电流定律）（电流定律）

第1章电路的基本概念与基本定律章

1.定义:

在任一时刻,任一结点上的所有支.定义:

在任一时刻,路电流的代数和恒为零.路电流的代数和恒为零.即∑I=0;或∑I入=∑I出I1+I2-I3=0或-I1-I2+I3=0也可写成:

也可写成:

I1+I2=I3（入）（出））（出2.注意正负号的取法.两套符号）（两套符号）2010年31日星期一2010年5月31日星期一E1I1c+R1R3I3baR2+E242

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I2d

3.推广到广义结点上使用,任一闭合面..推广到广义结点上使用,任一闭合面.

IA+IB+IC=0

【证明】证明】IA=IAB-ICAIB=IBC-IABIC=ICA-IBC将三式相加得:

将三式相加得:

IA+IB+IC=0或

2010年31日星期一

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