电工电子技术基础全套ppt课件完整版教程

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1、（第五版）（第五版）2电路的基本概念与基本定律 第1章主要主要内容内容3【案例】手电筒电路第1章1.电路及工作过程电路及工作过程手电筒电路。由电源、开关及灯泡组成，当开关接通手电筒电路。由电源、开关及灯泡组成，当开关接通后，灯泡发光。后，灯泡发光。3VS42.电路元器件电路元器件手电灯泡手电灯泡2.4V 0.5A2.4V 0.5A一个一个开关一个开关一个1.5V1.5V电池两节电池两节连接导线若干连接导线若干【案例】手电筒电路第1章53.案例实施案例实施认真检查开关、灯泡，确保元件完好。认真检查开关、灯泡，确保元件完好。【案例】手电筒电路第1章按电路图接线，检查无误后，接通开关，灯泡发光。如灯

2、泡不发光，应查找故障，直至正常按电路图接线，检查无误后，接通开关，灯泡发光。如灯泡不发光，应查找故障，直至正常为止。为止。64.案例思考案例思考？若想实现可调光手电筒，应如何改进电路？若想实现可调光手电筒，应如何改进电路？【案例】手电筒电路第1章7电路与电路模型电路与电路模型 1.1 电路与电路模型 第1章电源电源中间环节中间环节负载负载S是由若干电气设备或元器件按一是由若干电气设备或元器件按一定方式用导线联接而成的电流通定方式用导线联接而成的电流通路。路。电路元件构成的电路，称电路元件构成的电路，称为电路模型。为电路模型。USRSRL8单位时间内通过导体横截面的电量，称为单位时间内通过导体横

3、截面的电量，称为电流强度电流强度。简称电流。用符号。简称电流。用符号i表示。表示。tQidd1.2.1 1.2.1 电流电流大小和方向都不随时间变化的电流称为大小和方向都不随时间变化的电流称为，简称直流电流，用大写字母，简称直流电流，用大写字母I表示。表示。1.2 电路的基本物理量 第1章规定为正电荷的运动方向。规定为正电荷的运动方向。是安培（是安培（A）。常用有千安（）。常用有千安（kA）,毫安（毫安（mA）,微安（微安（A）等。）等。为分析与计算方便，引入电流为分析与计算方便，引入电流。通常可任意选定某一方向作为电流的。通常可任意选定某一方向作为电流的。电流的参考方向电流的参考方向Iabb

4、a9实际方向实际方向I 参考方向参考方向I参考方向参考方向实际方向实际方向电流的参考方向与实际方向关系电流的参考方向与实际方向关系电流电流I为正值为正值电流电流I为负值为负值baba1.2.1 1.2.1 电流电流1.2 电路的基本物理量 第1章10是电场力做功使正电荷移动的方向。是电场力做功使正电荷移动的方向。电路中电路中a、b两点间电压在数值上等于电场力将单位正电荷从电路中两点间电压在数值上等于电场力将单位正电荷从电路中a点移动到点移动到b点所做的功。点所做的功。QWuababdd1.2.2 1.2.2 电压电压1.2 电路的基本物理量 第1章电压的电压的Uabba大小和方向都不随时间变化

5、的为大小和方向都不随时间变化的为，用大写字母，用大写字母U表示。表示。是伏特（是伏特（V）。）。常用有千伏（常用有千伏（kV）、毫伏（）、毫伏（mV）、）、微伏（微伏（V）等。）等。11U 0U 0实际方向实际方向U参考方向参考方向U参考方向参考方向实际方向实际方向电压的参考方向与实际方向关系电压的参考方向与实际方向关系1.2.2 1.2.2 电压电压1.2 电路的基本物理量 第1章12电阻元件电阻元件关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向RIU RIURIURIU1.2.2 1.2.2 电压电压第1章1.2 电路的基本物理量 13单位时间内电场力所做的功称为单位时间内电场力所做

6、的功称为。用。用P表示。表示。若电压、电流的参考若电压、电流的参考，则等式右边取，则等式右边取，否则取负号。，否则取负号。当当时，表示元件时，表示元件；当；当时，表示元件时，表示元件。UIP电能等于电场力所做的功，用大写字母电能等于电场力所做的功，用大写字母W表示。单位是焦耳（表示。单位是焦耳（J）。）。PtW 1.2.3 1.2.3 电功率和电能电功率和电能第1章1.2 电路的基本物理量 14 【例】求图中各元件功率，并说明该元件实际上是吸收还是释放功率【例】求图中各元件功率，并说明该元件实际上是吸收还是释放功率?3A5V3A5V3A5V3A5VP=UI=5V3A=15 W0元件实际上是元件

7、实际上是P=UI=5V3A=15 W0元件实际上是元件实际上是1.2.3 1.2.3 电功率和电能电功率和电能第1章1.2 电路的基本物理量 15OUIUS 简称电压源，其端电压恒定不变或者按照某一固有的函数规律随时间变化，与其简称电压源，其端电压恒定不变或者按照某一固有的函数规律随时间变化，与其流过的电流无关。流过的电流无关。us（t）US1.3.1 1.3.1 电压源电压源第1章1.3 电压源与电流源 UI USO US ROUI16简称电流源，其电流恒定不变或者按照某一固有的函数规律随时间变化，与其端电简称电流源，其电流恒定不变或者按照某一固有的函数规律随时间变化，与其端电压无关。压无关

8、。ISOUI iS（t）1.3.2 1.3.2 电流源电流源第1章1.3 电压源与电流源 IU ISOISUIRO17 332123有关电路结构的名词有关电路结构的名词 第1章1.4 电路的基本定律US1R1R3R2US2abcd18在集中参数电路中，任何时刻在集中参数电路中，任何时刻,流出（或流入）流出（或流入）一个节点的所有支路电流的代数和恒等于零。一个节点的所有支路电流的代数和恒等于零。在集中参数电路中，任意时刻，流入节点的在集中参数电路中，任意时刻，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。电流之和等于流出该节点的电流之和。I=0 Ii=Io 1.4.1 1.4.1 基尔霍夫电流定律

9、基尔霍夫电流定律 第1章1.4 电路的基本定律KCL还可以运用于任意假设的封闭面。还可以运用于任意假设的封闭面。0321IIII3I2I1USROR1R219在集中参数电路中，任何时刻，沿着一个回路的所有支路电压的代数和恒等于零。在集中参数电路中，任何时刻，沿着一个回路的所有支路电压的代数和恒等于零。在集中参数电路中，任意时刻，沿任意闭合路径，全部电压升之和等于电压降之和。在集中参数电路中，任意时刻，沿任意闭合路径，全部电压升之和等于电压降之和。U=0 U升升=U降降 1.4.2 1.4.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 第1章1.4 电路的基本定律20【例】如图所示电路，已知【例】如图所

10、示电路，已知US1=2 V，US2=6 V，US3=5 V，R1=3，R2=1，R3=2。按图示电。按图示电流参考方向，若流参考方向，若I1=1 A，I2=3 A。试求。试求:（1）电流）电流I3；（；（2）电压）电压Uac和和Ucd。_US1+_abdc+_US2US3R1R2R3I1I2I31.4.2 1.4.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 第1章1.4 电路的基本定律节点节点b由由KVL定律可以写出定律可以写出0321IIIA2213III0111333SSacURIRIUUV2111333SSacURIRIUU0333222SScdURIRIUU4V333222SScdURIRI

11、UU21通路通路开路开路短路短路I=0IU1.5.1 1.5.1 电路的状态电路的状态第1章1.5 电路的状态USROS22电气设备的额定值是指导用户正确使用电气设备的技术数据。电气设备的额定值是指导用户正确使用电气设备的技术数据。电阻上常标出其阻值和额定功率。电阻上常标出其阻值和额定功率。额定电流根据额定电流根据PN=I2NR 关系得出。关系得出。1.5.2 1.5.2 电气设备的额定值电气设备的额定值第1章1.5 电路的状态23参考点、电位参考点、电位第1章1.6 电路中电位的概念及计算 选定电路中某一点选定电路中某一点,作为作为，电位为零。，电位为零。电路中某点的电位就是该点到参考点的电

12、压。电路中某点的电位就是该点到参考点的电压。，即，即Va=0V06babUVV80cacUVV30dadUVV50dcdacacdVVUUU，即，即Vb=0V06abaUVV140cbcUVV90dbdUVV50dcbdcbcdVVUUU4A6A+_US1=140V+_US2=90V10Acadb2056参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改变，但是任意两点间的电压值是不变的，所以变，但是任意两点间的电压值是不变的，所以，而而。24电位标注电位标注4A6A+_US1=140V+_US2=90V10Acadb2056+90V4A6A+140V10Acad

13、b2056电位标注电位标注第1章1.6 电路中电位的概念及计算 25直流电路的分析方法第2章主要主要内容内容 26【案例】多量程电流表电路 第2章1.电路及工作过程电路及工作过程1mA档测量时，电路中档测量时，电路中R1R4串联与表头所串联与表头所在支路并联；在支路并联；10mA档测量时，档测量时，R1R3串联与表头及串联与表头及R4串串联支路并联；联支路并联；100mA档测量时，档测量时，R1、R2串联与表头及串联与表头及R3、R4串联支路并联；串联支路并联；500mA档测量时，档测量时，R1与表头及与表头及R2、R3、R4串串联支路并联。联支路并联。1k 2.25k 12k1.4k40A

14、2.5k500mA100mA10mA1mAR1R2R3R4272.电路元器件电路元器件表头表头40A40A、2.5k2.5k一个一个电阻电阻1k1k、12k12k、2.25k2.25k、675675、67.567.5、66、1.51.5各一个各一个具有两个独立滑臂的可调电阻具有两个独立滑臂的可调电阻1.4k1.4k一个一个导线若干导线若干 【案例】多量程电流表电路 第2章283.案例实施案例实施检查电阻、表头，确保元件完好。检查电阻、表头，确保元件完好。计算将量程扩展为计算将量程扩展为1mA1mA、10mA10mA、100mA100mA、500mA500mA时应接的分流电阻时应接的分流电阻R

15、R1 1R R4 4。将具有两个独立滑臂的可调电阻将具有两个独立滑臂的可调电阻1.4k调至阻值调至阻值0.25k。【案例】多量程电流表电路 第2章1mA1mA档时，有档时，有10mA10mA档时，有档时，有33633333432110)10401(1040)1025.21012105.21011025.0(RRRR33643333332110)104010(1040)1025.21012105.21011025.0(RRRR33634333332110)1040100(1040)1025.21012105.21011025.0(RRRR33623433333110)1040500(1040)1

16、025.21012105.21011025.0(RRRR100mA100mA档时，有档时，有500mA500mA档时，有档时，有5.11R 62R5.673R 6754R得得294.案例思考案例思考？如何实现多量程电压测量？如何实现多量程电压测量？【案例】多量程电流表电路 第2章302.1.1 2.1.1 电阻的串联电阻的串联 2.1 电阻串联、并联、混联及等效变换第2章R1、R2、R3串联串联的等效电阻的等效电阻I RU U3 U1 U U2R1IR2 R331G1、G2、G3串串联的等效电阻联的等效电阻 UI1I2I3I G1 G3 G2 UI G2.1.2 2.1.2 电阻的并联电阻的并

17、联 2.1 电阻串联、并联、混联及等效变换第2章 R2 U I1 I2 I R1 2121RRRRRIRRRI2121IRRRI211232 6 1 2 5串联串联并联并联串联串联2.1.3 2.1.3 电阻的混联电阻的混联 2.1 电阻串联、并联、混联及等效变换第2章33是指只有两个端钮与外部电路相联的电路，二端网络也称为是指只有两个端钮与外部电路相联的电路，二端网络也称为。如果一个二端网络的伏安关系与另一个二端网络的伏安关系完全相同，那么这两个二端网络如果一个二端网络的伏安关系与另一个二端网络的伏安关系完全相同，那么这两个二端网络是等效的。是等效的。N2.1.4 2.1.4 等效变换等效变

18、换 2.1 电阻串联、并联、混联及等效变换第2章34Sk1SnS2S1SUUUUUnk n个电压源串联可以用一个电压源等效代替。个电压源串联可以用一个电压源等效代替。USn US2 US1 US2.2.1 2.2.1 电源模型的联接电源模型的联接 2.2 电源模型的连接及等效变换 第2章35 n个电流源并联可以用一个电流源等效代替。个电流源并联可以用一个电流源等效代替。Sk1SnS2S1SIIIIInk ISIS2 IS1ISn2.2.1 2.2.1 电源模型的联接电源模型的联接 2.2 电源模型的连接及等效变换 第2章36 IS=US/RO GO=1/RO US=IS/GO RO=1/GOI

19、+_USRO+U_IGO+U_ISIRUUOSOOSRURUIUGIIOS2.2.2 2.2.2 两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换2.2 电源模型的连接及等效变换 第2章37 等效电压源的电等效电压源的电流并不等于变换前流并不等于变换前电压源的电流。电压源的电流。USIS US R US2.2.2 2.2.2 两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换2.2 电源模型的连接及等效变换 第2章 US IS R IS IS 等效电流源的电等效电流源的电压并不等于变换前压并不等于变换前电流源的电压。电流源的电压。38 I 1V315V【例】利用电源等效变换，求图中电流。

20、【例】利用电源等效变换，求图中电流。22AI 1V3 23A等效变换为电等效变换为电流源与电阻并流源与电阻并联联合成一个电流源与一个电合成一个电流源与一个电阻并联；再等效变换为电阻并联；再等效变换为电压源与电阻串联压源与电阻串联22A2I 6V3 1V3A1A3115I不起作用不起作用2.2.2 2.2.2 两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换2.2 电源模型的连接及等效变换 第2章39 支路电流法支路电流法是以支路电流为未知量，应用是以支路电流为未知量，应用KVL和和KCL列出与未知量数目相等的独立方程，然后列出与未知量数目相等的独立方程，然后解出未知的支路电流。解出未知的支

21、路电流。选取各支路电流的参考方向，以各支路电流未知量。选取各支路电流的参考方向，以各支路电流未知量。电路中有电路中有n个节点、个节点、b条支路，按条支路，按KCL列出（列出（n-1）个独立的节点电流方程。）个独立的节点电流方程。选取回路，并选定回路的绕行方向，按选取回路，并选定回路的绕行方向，按KVL列出列出b-（n-1）个独立的回路电压方程。）个独立的回路电压方程。联立求解所列的方程组，可计算各支路电流。联立求解所列的方程组，可计算各支路电流。支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤2.3 支路电流法 第2章40【例】列出用支路电流法求解电路的方程。【例】列出用支路电流法求解电路的方

22、程。0321IIIS2S12211UURIRIS23322URIRIab21 I1I3I2US2 US1R3R2 R1 支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤2.3 支路电流法 第2章41【例】【例】R1=2，R2=3，R3=5，US=11 V，IS=2 A，试求各支路，试求各支路 电流。电流。0321IIIS2211URIRI 若列回路电压方程时有电流源，可设电流源的电压为未知量，同时补充一个方程。若列回路电压方程时有电流源，可设电流源的电压为未知量，同时补充一个方程。I1I3 ISI2ab USR3 R2 R11A 3A 121II支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤

23、2.3 支路电流法 第2章42R6 I1 I3 I2I5I4I6acdb US2 US4 US3 US1 R3R5 R4R2 R1列出用支路电流法求解电路的方程。列出用支路电流法求解电路的方程。支路电流法求解电路的步骤支路电流法求解电路的步骤2.3 支路电流法 第2章43：几个电源同时作用的线性电路中，任何一支路的电流（或电压）都等于电路中每：几个电源同时作用的线性电路中，任何一支路的电流（或电压）都等于电路中每一个独立源一个独立源下在此支路产生的电流（或电压）的代数和。下在此支路产生的电流（或电压）的代数和。叠加定理叠加定理2.4 叠加定理第2章将几个电源同时作用的电路分成每个电源单独作用的

24、分电路。将几个电源同时作用的电路分成每个电源单独作用的分电路。在分电路中标注要求解的电流或电压的参考方向，对每个分电路进行分析，解出相应的电流在分电路中标注要求解的电流或电压的参考方向，对每个分电路进行分析，解出相应的电流或电压。或电压。将分电路的电流和电压进行叠加。将分电路的电流和电压进行叠加。叠加定理求解电路的步骤叠加定理求解电路的步骤44【例】用叠加定理求【例】用叠加定理求 图示电路中的电压图示电路中的电压。3A10V63 U23U10V63 23 3A63U23叠加定理叠加定理2.4 叠加定理第2章根据叠加定理得根据叠加定理得4V0)V1322(UV6)V53232(UV2 UUU45

25、 任何一个有源线性二端网络，对其外部电路而言，都可以用任何一个有源线性二端网络，对其外部电路而言，都可以用代替；代替；等于有源线性二端网络的开路电压，等于有源线性二端网络的开路电压，等于有源线性二端网络内部所有独立源作用等于有源线性二端网络内部所有独立源作用为零时（电压源短路，电流源开路）的等效电阻。为零时（电压源短路，电流源开路）的等效电阻。2.5.1 2.5.1 戴维南定理戴维南定理 2.5 戴维南定理 第2章画出把待求支路从电路中移去后的画出把待求支路从电路中移去后的。求有源二端网络的求有源二端网络的。求有源线性二端网络内部所有独立源作用为零时（电压源短路代替，电流源开路代替）的求有源线

26、性二端网络内部所有独立源作用为零时（电压源短路代替，电流源开路代替）的。画出戴维南等效电路，将待求支路联接起来，画出戴维南等效电路，将待求支路联接起来，未知量。未知量。戴维南定理求解电路的步骤戴维南定理求解电路的步骤 46【例】用戴维南定理求图示电路中电阻【例】用戴维南定理求图示电路中电阻RL上的电流上的电流I。RL36I8V 2 10V UOC368V10VV4V)3681068(OCU2.5.1 2.5.1 戴维南定理戴维南定理 2.5 戴维南定理 第2章3626363OR 2 24V RLI A1A224I47如图所示，负载获得最大功率的条件是如图所示，负载获得最大功率的条件是 IRO

27、UOC RLOLRR 最大功率为最大功率为 o2ocmax4RUP2.5.2 2.5.2 最大功率输出的条件最大功率输出的条件2.5 戴维南定理 第2章48正弦交流电路第3章主要主要内容内容正弦量的相量表示法正弦量的相量表示法49【案例】照明电路第3章1.电路及工作过程电路及工作过程电源是工频交流电源是工频交流220V电源，日光灯支路由镇流器、启电源，日光灯支路由镇流器、启辉器、日光灯管等组成，白炽灯支路有灯泡。开关闭辉器、日光灯管等组成，白炽灯支路有灯泡。开关闭合后，日光灯及灯泡会亮。合后，日光灯及灯泡会亮。S1火火零零220VS2镇流器镇流器日光灯管日光灯管启辉器启辉器502.电路元器件电

28、路元器件日光灯管日光灯管40W40W一个一个与与40W40W灯管配用的镇流器、启辉器各一个灯管配用的镇流器、启辉器各一个灯泡灯泡220V 40W220V 40W一个一个开关两个开关两个220220交流电源、连接导线若干交流电源、连接导线若干【案例】照明电路第3章513.案例实施案例实施认真检查元器件，确保元件完好。认真检查元器件，确保元件完好。按电路图接线，接线后对照电路，检查无误后，接上交流按电路图接线，接线后对照电路，检查无误后，接上交流220V220V电源。接通开关，若日光电源。接通开关，若日光灯和灯泡不亮，应查找故障，直至正常为止。灯和灯泡不亮，应查找故障，直至正常为止。【案例】照明电

29、路第3章524.案例思考案例思考？如果启辉器坏了，如何点亮日光灯？如果启辉器坏了，如何点亮日光灯？【案例】照明电路第3章？若灯泡想实现两地控制。如何接线？若灯泡想实现两地控制。如何接线？533.1.1 3.1.1 正弦交流电三要素正弦交流电三要素 3.1 正弦电压与电流第3章正弦交流电流正弦交流电流 恒定直流电流恒定直流电流i t i Oi t i O频率、幅值和初相位称为正弦交流电的三要素。频率、幅值和初相位称为正弦交流电的三要素。)sin(mtIi幅值幅值周期周期初相位初相位 Im i tOTi542mII 2mUU 2mEE Tf1fT22规定初相的绝对值不能超过规定初相的绝对值不能超过

30、。3.1.1 3.1.1 正弦交流电三要素正弦交流电三要素 3.1 正弦电压与电流第3章55V311mUrad/s314Hz5014.323142fs02.05011fT【例】已知某正弦交流电压为【例】已知某正弦交流电压为求该电压的最大值、频率、角频率、周期和初相位各为多少？求该电压的最大值、频率、角频率、周期和初相位各为多少？V220UV)60314sin(311tu60u3.1.1 3.1.1 正弦交流电三要素正弦交流电三要素 3.1 正弦电压与电流第3章56)sin(umtUuiuiu)()(tt电压电压u和电流和电流i的相位差为的相位差为)sin(imtIi3.1.2 3.1.2 相位

31、差相位差 3.1 正弦电压与电流第3章，相位上相位上u比比i超前超前角角，或或i 比比u滞后滞后 角。角。u i u tO iiu570同相同相反相反相3.1.2 3.1.2 相位差相位差 3.1 正弦电压与电流第3章i tOi2i1i tOi2i158复平面上复平面上有向线段有向线段复数的实部复数的实部复数的虚部复数的虚部复数的模复数的模辐角辐角j1abr A3.2.1 3.2.1 复数复数 3.2 正弦量的表示法第3章59复数的复数的极坐标形式极坐标形式 rA复数的复数的直角坐标形式直角坐标形式 复数的模复数的模复数的辐角复数的辐角复数的实部复数的实部复数的虚部复数的虚部22barabar

32、ctancosra sinrb baAj3.2.1 3.2.1 复数复数 3.2 正弦量的表示法第3章60111jbaA222jbaA)(j)(212121bbaaAAA实部和虚部分别相加减实部和虚部分别相加减 111 rA222 rA212121rrAA212121rrAA两模相乘，辐角相加两模相乘，辐角相加两模相除，辐角相减两模相除，辐角相减3.2.1 3.2.1 复数复数 3.2 正弦量的表示法第3章61 )sin(mtUu UU mmUUU I i u3.2.2 3.2.2 正弦量的相量表达式正弦量的相量表达式3.2 正弦量的表示法第3章62 )sin(mtUu UU mmUUU I

33、i u3.2.2 3.2.2 正弦量的相量表达式正弦量的相量表达式3.2 正弦量的表示法第3章【例】已知某正弦交流电压为【例】已知某正弦交流电压为631.电容元件电容元件 电容的电容的为法拉（为法拉（F），），常采用微法（常采用微法（F）和皮法（）和皮法（pF）作为其单位。）作为其单位。iuCtuCidd)(21)(2CtCutw 当电压、电流为关联参考方向时当电压、电流为关联参考方向时电容元件储存的电场能量为电容元件储存的电场能量为 3.3.1 3.3.1 交流电路基本元件交流电路基本元件 3.3 交流电路基本元件与基本定律 第3章642.2.电感元件电感元件当电压、电流为关联参考方向时当电

34、压、电流为关联参考方向时tiLudtLiddtduLiLLdd)()(21)(2LtLitw电感元件储存的磁场能量为电感元件储存的磁场能量为 电感电感为亨利（为亨利（H H）。）。通常还有毫亨（通常还有毫亨（mHmH）和微亨（）和微亨（HH）。）。iLu3.3.1 3.3.1 交流电路基本元件交流电路基本元件 3.3 交流电路基本元件与基本定律 第3章651.基尔霍夫电流定律的相量形式基尔霍夫电流定律的相量形式2.基尔霍夫电压定律的相量形式基尔霍夫电压定律的相量形式0I 0U04321IIIIi1i2i3i404321UUUUu4u3u1u23.3.2 3.3.2 交流电路基本定律的相量形式交

35、流电路基本定律的相量形式3.3 交流电路基本元件与基本定律 第3章661.元件的电压和电流关系元件的电压和电流关系 设设i则则 tUtusin)(mtItRURtutisinsin)()(mmRu3.4.1 3.4.1 纯电阻电路纯电阻电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章wt 2ui波形图波形图 iu电流有效值电流有效值 RUI 相量关系相量关系RUI相量图相量图 IU67tIUuipp2mmRsin)2cos1(tUIOwtip u i2.2.电阻元件的功率电阻元件的功率RURIUIP223.4.1 3.4.1 纯电阻电路纯电阻电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章up681.元件上电

36、压和电流的关系元件上电压和电流的关系 设设则则tItLtiLusinddddmtLIcosm)90sin(omtUtIisinmiuL3.4.1 3.4.1 纯电感电路纯电感电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章波形图波形图 wt 2uii u69LIUmmLIU电压、电流的最大值、有效值关系电压、电流的最大值、有效值关系 相量图相量图 U.I.3.4.1 3.4.1 纯电感电路纯电感电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章2.感抗感抗 XL 与与f成正比。在直流电路中，电感元件可视作短路。成正比。在直流电路中，电感元件可视作短路。相量关系相量关系 IXULjfLLX2L70iuOwtp u

37、 itIUtItUuipp2sin21sin)90sin(mmmmLtIUtItUuipp2sin21sin)90sin(mmmmL3.电感元件的功率电感元件的功率 0PL2L2LXUXIUIQ无功功率无功功率Q的单位是乏（的单位是乏（Var）。）。表示能量互换的规模。表示能量互换的规模。瞬时功率的最大值定义为无功功率。瞬时功率的最大值定义为无功功率。p3.4.1 3.4.1 纯电感电路纯电感电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章71V)60100sin(2220otuV60220oU11035.014.3100LLXA)30(2A11090160220joooLLLXUIA)6100sin

38、(22ti【例】把一个电感量为【例】把一个电感量为0.35H的线圈，接到的线圈，接到 电源电源 ,求线圈中求线圈中 电流瞬时值表达式。电流瞬时值表达式。3.4.1 3.4.1 纯电感电路纯电感电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章72tUusinmtUtCtuCiCsinddddmtCUcosm)90sin(omtI设设则则1.元件上电压和电流的关系元件上电压和电流的关系 iuC3.4.3 3.4.3 纯电容电路纯电容电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章波形图波形图 wt 2uiiu73CUI电压、电流的最大值、有效值关系电压、电流的最大值、有效值关系 相量图相量图 U.I.mmCUI3

39、.4.3 3.4.3 纯电容电路纯电容电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章2.容抗容抗 XC 与与f成正反比。在直流电路中，电容可视为开路。成正反比。在直流电路中，电容可视为开路。相量关系相量关系 fCCX211CIXUCj74uiOwtp u i3.电容元件的功率电容元件的功率ttIUtItUuippCcossin)2sin(sinmmmm)2sin(sinmmCtItUuipp0PC2C2CXUXIUIQp3.4.3 3.4.3 纯电容电路纯电容电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章75A)30314sin(275.2otiA3075.2oI801040314116CCXV)60(2

40、20V)3075.280)90(1(joooCIXUV)60314sin(2220otu【例】把电容量为【例】把电容量为40F的电容器接到交流电源的电容器接到交流电源 上，通过电容器的电流为上，通过电容器的电流为，试求电容器两端的电压瞬时值表达式。，试求电容器两端的电压瞬时值表达式。3.4.3 3.4.3 纯电容电路纯电容电路 3.4 单一参数的交流电路 第3章761.RLC串联电路串联电路 2CL22CL2R)()(XXRIUUUUULUCIUULUCUR电压三角形电压三角形CiuLR3.5.1 3.5.1 电阻、电感与电容串联电路电阻、电感与电容串联电路 3.5 电阻、电感与电容电路 第3

41、章77IXXR)(j(CL2CL2)(XXRZRXXCLarctan电抗电抗 ZIXIXIRUUUUCLCLRjj阻抗阻抗阻抗的模阻抗的模阻抗角阻抗角阻抗三角形阻抗三角形RXL-XCZXRXXRZj)(jCLXLXC时，时，X0，0，电路中电流滞，电路中电流滞后电压后电压角，电路呈角，电路呈感性。感性。XLXC时，时，X0，0，电路中电压滞，电路中电压滞后电流后电流角，电路呈角，电路呈容性。容性。XL=XC时，时，X=0，=0，电路中电压与，电路中电压与电流同相，电路呈阻电流同相，电路呈阻性。性。3.5.1 3.5.1 电阻、电感与电容串联电路电阻、电感与电容串联电路 3.5 电阻、电感与电容

42、电路 第3章7830R40LX80CXVsin2220tuA534.4A53500220A)8040(j300220)(jooooCLXXRUZUIV53142)V534.430(ooRIRU【例】在【例】在RLC串联电路中，串联电路中，若电源电压若电源电压，求电路的电流、电阻电压、电感电压和电容电压。，求电路的电流、电阻电压、电感电压和电容电压。V37523V)534.49080(joooCCIXUV143176V)534.49040(joooLLIXU3.5.1 3.5.1 电阻、电感与电容串联电路电阻、电感与电容串联电路 第3章3.5 电阻、电感与电容电路 792L211XRUZUIRX

43、L1arctanCCXUIii1iCLRUXRUIjjL1CUXUI1jjCCC1III相量图相量图 ICUI1ICI1uLRC3.5.2 3.5.2 电阻、电感与电容并联电路电阻、电感与电容并联电路 第3章3.5 电阻、电感与电容电路 8021ZZZUZZZU2111UZZZU21222121ZZZZZIZZZI2121IZZZI2112两个复数阻抗串联两个复数阻抗串联两个复数阻抗并联两个复数阻抗并联iuZ1i1i2Z2u1uZ1u2Z2 3.5.3 3.5.3 复数阻抗的串联和并联复数阻抗的串联和并联 第3章3.5 电阻、电感与电容电路 81)sin(mtUutIisinm1.瞬时功率瞬时

44、功率tItUuipsin)sin(mm)2cos(costUIUI3.6.1 3.6.1 正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率 第3章3.6 电阻、功率与功率因数 cosUIP 称为网络称为网络称为称为。2.平均功率平均功率sinUIQ 4.视在功率视在功率 UIS 3.无功功率无功功率有功功率，无功功率和视在功率三者之间关系有功功率，无功功率和视在功率三者之间关系 coscosSUIPsinsinSUIQUIQPS22PQarctanSPQ功率三角形功率三角形82)1040314110382314(j30(631.535040j30)80120(j(30o）（V30220oUA1.234

45、.4A1.535030220oooZUIV)30314sin(2220tu【例】已知电阻【例】已知电阻R=30，电感，电感L=328mH，电，电 容容C=40F，串联后接到电源上，串联后接到电源上，求电路的，求电路的P、Q和和S。)(jCLXXRZ3.6.1 3.6.1 正弦交流电路中的功率正弦交流电路中的功率 第3章3.6 电阻、功率与功率因数 W580W)1.53sin4.4220(cosoUIPVar774Var)1.53sin4.4220(sinoUIQVA968VA4.4220UIS83在电感性负载两端并联电容器。在电感性负载两端并联电容器。功率因数低下主要会带来下面两个问题功率因数

46、低下主要会带来下面两个问题 1）电源设备的容量不能充分利用）电源设备的容量不能充分利用 2）增加线路的功率及电压损耗）增加线路的功率及电压损耗 3.6.2 3.6.2 功率因数的提高功率因数的提高第3章3.6 电阻、功率与功率因数 ICUI1ICI21并联电容器前有并联电容器前有 11cosUIP 11cosUPI 并联电容器后有并联电容器后有 2cosUIP 2cosUPI 并联电容值并联电容值122(tantan)PCUiuLRCi1iC841086222L21XRZA1022011ZUI12.2A18220CCXUI【例】图示电路中，电压【例】图示电路中，电压U=220V，感抗，感抗 X

47、L=8，电阻，电阻R=6，容抗，容抗XC=18。求电流。求电流 I1、IC、I，功率因数，功率因数cos1、cos2。iuLRCi1iC3.6.2 3.6.2 功率因数的提高功率因数的提高第3章3.6 电阻、功率与功率因数 8.0108sin1L1ZX2C11211)sin()cos(IIIIA3.14A)8.022()6.022(2292.03.142.13cosx2II6.0106cos11ZR85)1(j)(jCLCLRXXRZ 0CL XXCL1 LC10LCf210改变改变、L或或C可以使电路发可以使电路发生谐振或消除谐振。生谐振或消除谐振。CiuLR3.7.1 3.7.1 串联谐振

48、电路串联谐振电路 第3章3.7 谐振电路 86（1）阻抗最小，电流最大，）阻抗最小，电流最大，Io=U/R。（2 2）相量图）相量图谐振电路分析谐振电路分析（3）当）当XL=XCR时，时，UL和和UC都高于电源电压都高于电源电压U。可能超过电源电压许多倍，所以。可能超过电源电压许多倍，所以。ULUCIUUR3.7.1 3.7.1 串联谐振电路串联谐振电路 第3章3.7 谐振电路 UL或或UC与电源电压与电源电压U的的比值，通常用品质因素比值，通常用品质因素Q来表示。来表示。CLRXXUUUUQ1RRCLCL12Wfff在在RLC串联谐振电路中，串联谐振电路中，阻抗随频率的变化而改变，阻抗随频率

49、的变化而改变，在外加电压不变的情况下，在外加电压不变的情况下，电流也将随频率变化，这一电流也将随频率变化，这一曲曲 线称为电流谐振曲线。线称为电流谐振曲线。I0OwtI(f)f0f1f2I0287MHz59.1Hz10210514.321105【例】【例】在电阻、电感、电容串联谐振电路中，在电阻、电感、电容串联谐振电路中，L=0.05mH，C=200pF，品质因数，品质因数Q=100，交，交 流电压的有效值流电压的有效值U=1mV。试求：（。试求：（1）电路的谐）电路的谐 振频率振频率f0。（。（2）谐振时电路中的电流）谐振时电路中的电流I。（3）电容上的电压）电容上的电压UC。（1）电路的谐

50、振频率）电路的谐振频率MHz59.110210514.321211050LCf3.7.1 3.7.1 串联谐振电路串联谐振电路 第3章3.7 谐振电路 1001CLRQmA2.0A510130RUIV1.0V101003CQUU（2）品质因数）品质因数故电流为故电流为（3）电容两端的电压是电源电压的）电容两端的电压是电源电压的Q倍，即倍，即5R88RLC并联电路并联电路CLRIIIICLjjXUXURUICL1LC10 iuLRiRiLCiC3.7.2 3.7.2 并联谐振电路并联谐振电路 第3章3.7 谐振电路 谐振电路的总阻抗最大。谐振电路的总阻抗最大。谐振时电路的总电流最小。谐振时电路的

51、总电流最小。谐振时，回路端电压与总电流同相，电感支路和电容支路的电流远大于谐振时，回路端电压与总电流同相，电感支路和电容支路的电流远大于端口总电流，且大小近似相等、相位相反，均为总电流的端口总电流，且大小近似相等、相位相反，均为总电流的Q倍。所以倍。所以。并联谐振的特点并联谐振的特点RZ RUI 089LjRZ1，)(j)(j12222LRLCLRRCLjRY22)(LRLCLCRLCf20121，LjZC1RL串联与串联与C并并联电路联电路 iuLRCi1iC3.7.2 3.7.2 并联谐振电路并联谐振电路 第3章3.7 谐振电路 90 三相交流电的产生就是指三相交流电动势的产生。三相交流电

52、的产生就是指三相交流电动势的产生。三个电动势的三个电动势的表达式表达式为为)240sin()120sin(sinmmVmUtEetEetEeW0WVUeee三相交流电动势在任一三相交流电动势在任一瞬间其三个电动势的代瞬间其三个电动势的代数和及相量和为零。数和及相量和为零。3.8.1 3.8.1 三相正弦交流电源三相正弦交流电源 第3章3.8 三相正弦交流电路91绕组首端绕组首端绕组末端绕组末端uUuVuWU1U2V1V2W1W2tUusinmU)120sin(omVtUu)240sin(omWtUu)120sin(omtU三相电压的解析式三相电压的解析式3.8.1 3.8.1 三相正弦交流电源

53、三相正弦交流电源 第3章3.8 三相正弦交流电路oPU0UUoPV120UUoPW120UU相量图相量图 U UU VU W92U1U2V2V1W1W2中点中点（零点）（零点）UVWNN中线中线（零线）（零线）相线相线（端线）（端线）uUuVuWuUVuVWuWU相电压相电压 线电压线电压 3.8.2 3.8.2 三相电源的连接三相电源的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路9330UUUVWUVUUV-UVUWUWUPL3UU线电压超前对应的相电压线电压超前对应的相电压3030。3.8.2 3.8.2 三相电源的连接三相电源的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路94U1U2V2V1 W1W2U

54、WuUuVuWuUVuVWuWUVUUUVWUVUUVUWUWU三相电源三角形三相电源三角形连接只能提供一连接只能提供一种电压。种电压。pLUU 3.8.2 3.8.2 三相电源的连接三相电源的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路0WUVWUVUUU 三相电源作三角形联接时，三相绕组联成一个闭合的回路。三相电源作三角形联接时，三相绕组联成一个闭合的回路。所以所以。95在三相负载中，如果每相负载的在三相负载中，如果每相负载的，（且均为容抗或均为感抗），则称（且均为容抗或均为感抗），则称为为三相对称负载三相对称负载。负载负载三相负载三相负载单相负载单相负载3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相

55、负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路96IVUWNIUIW相电流相电流IN线电流线电流中线电流中线电流IUIWIV相电压相电压ZUZVZWWUVN1.三相负载的星形联接三相负载的星形联接 三相四线制三相四线制UUNUVN3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路负载的负载的就等于电源的相电压。就等于电源的相电压。三相负载作星形连接时，三相负载作星形连接时，三相负载中每相负载的三相负载中每相负载的为为 WVUNIIII UUNUZUIVVNVZUIWWNWZUI97UU相量图相量图UVUWIUIVIW三相三相，三个线电流对称，中线电流为，三个线电流

56、对称，中线电流为0。PPWVULZUIIII3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路98在三相对称电路中，当负载采用星形连接时，由于流过中线的电流为零，故三相四线制就可在三相对称电路中，当负载采用星形连接时，由于流过中线的电流为零，故三相四线制就可以变成以变成供电。如三相异步电动机及三相电炉等负载，当采用星形连接时，电源对供电。如三相异步电动机及三相电炉等负载，当采用星形连接时，电源对该类负载就不需接中线。通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都该类负载就不需接中线。通常在高压输电时，由于三相负载都是对称的三相变压器，所以都采用三相

57、三线制供电。采用三相三线制供电。3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路若若，则三相电流不对称，流过中线的电流不为零，如果中线的阻抗不为零，则每，则三相电流不对称，流过中线的电流不为零，如果中线的阻抗不为零，则每相负载上的电压不再是三相对称电压；相负载上的电压不再是三相对称电压；，则每相负载上的电压也，则每相负载上的电压也不再是三相对称电压，有可能过高超过设备额定电压，导致严重的后果；也有可能低于设备不再是三相对称电压，有可能过高超过设备额定电压，导致严重的后果；也有可能低于设备额定电压，设备不能正常工作。因此，在三相四线制电路中，除要求额定电压，设

58、备不能正常工作。因此，在三相四线制电路中，除要求，还必须要保证中线还必须要保证中线中。中线上中。中线上，中线应当，中线应当。992.三相负载的三角形连接三相负载的三角形连接IV UWUIUIW UVW相电流相电流线电流线电流IUVIWUIVW线电压线电压ZUZVZWWUVUUV3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路100就是线电压。就是线电压。若负载对称，则若负载对称，则相等。相位上互差相等。相位上互差120。PPWUVWUVPZUIIIIUUVUVZUIVVWVWZUIWWUWUZUI为为3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3

59、章3.8 三相正弦交流电路101VWWUWUVVWVWUUVUIIIIIIIII 线电流有效值与相电流有效值的关系线电流有效值与相电流有效值的关系 线电流滞后于对应相电流线电流滞后于对应相电流30pL3II 3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路102UUV相量图相量图UVWUWUIUVIVWIWU300IUIVIW3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路103【例】有一三相对称负载，【例】有一三相对称负载，Z=80+j60，将它们连接星形或三角形，分别接到线电压为，将它们连接星形或三角形，分别接到线电压

60、为380V的对的对称三相电源上，试求：线电压、相电压、线电流和相电流各是多少。称三相电源上，试求：线电压、相电压、线电流和相电流各是多少。V380LU220V3LPUU（1）负载作）负载作负载的负载的为为负载的负载的负载的负载的为为2.2APLPZUII3.8.3 3.8.3 三相负载的连接三相负载的连接 第3章3.8 三相正弦交流电路V380LUV380LPUU（2）负载作）负载作负载的负载的负载的负载的为为负载的负载的为为负载的负载的为为3.8APPZUI6.6A3PLII104三相有功功率三相有功功率WVUPPPP三相无功功率三相无功功率WVUQQQQcos3ppIUP sin3ppIU

61、Q cos3LLIUsin3LLIU22QPSLL3IUS 三相视在功率三相视在功率3.8.4 3.8.4 三相电路的功率三相电路的功率 第3章3.8 三相正弦交流电路105磁路与变压器第4章主要主要内容内容 106【案例】CW6132车床照明电路 第4章1.电路及工作过程电路及工作过程当电源合上后，照明变压器工作，信号指示灯当电源合上后，照明变压器工作，信号指示灯HL亮。亮。若照明开关若照明开关Q2合上，照明灯合上，照明灯EL亮；照明开关亮；照明开关Q2断开，断开，照明灯照明灯EL熄灭。熄灭。HLELTC150380V24V6.3VFU3FU4Q21072.电路元器件电路元器件照明变压器照明

62、变压器TC150TC150一次侧（初极）有一次侧（初极）有380V380V接线柱、二次侧（次极）有接线柱、二次侧（次极）有6.3V6.3V、24V24V二种二种信号指示灯、工作照明灯各一个信号指示灯、工作照明灯各一个熔断器两个熔断器两个 【案例】CW6132车床照明电路 第4章1083.案例实施案例实施在安全电压在安全电压36V36V以下，根据工作实际，如照明灯具、仪表指示灯的工作电压，选择合适的照明以下，根据工作实际，如照明灯具、仪表指示灯的工作电压，选择合适的照明变压器，以保证照明工作。变压器，以保证照明工作。【案例】CW6132车床照明电路 第4章1094.1.1 4.1.1 磁路磁路

63、4.1 磁路及基本物理量第4章I四极直流电动机的磁路四极直流电动机的磁路 变压器铁芯线圈的磁路变压器铁芯线圈的磁路 I1101.磁感应强度磁感应强度B表示磁场内某点磁场强弱与方向的物理量。表示磁场内某点磁场强弱与方向的物理量。可以通过垂直于磁场方向单位面积的磁力可以通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数目表示，线数目表示，用右手螺旋定则确定。用右手螺旋定则确定。是特斯拉是特斯拉(T)(T)。2.磁通磁通 均匀磁场中磁通均匀磁场中磁通等于磁感应强度等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积与垂直于磁场方向的面积S的乘积，的乘积，是韦伯是韦伯(Wb)。BS 又称又称4.1.2 4.1.2 磁路的基本物理

64、量磁路的基本物理量 4.1 磁路及基本物理量第4章3.磁场强度磁场强度H 确定磁场与电流之间的关系，确定磁场与电流之间的关系，与磁介质的磁导率无关，与磁介质的磁导率无关，是安米（是安米（Am）。）。IHdl 用来表示物质导磁性能的物理量。磁导率的用来表示物质导磁性能的物理量。磁导率的为享为享/米（米（H/m）。）。0r1111.磁性材料磁性材料 相对磁导率很高，相对磁导率很高，从几百到几万从几百到几万2.磁滞回线磁滞回线 剩磁剩磁矫顽力矫顽力 BHOBm-HC-HmcabdHmHC-Bm-BrBr4.1.3 4.1.3 磁性材料与磁化曲线磁性材料与磁化曲线 4.1 磁路及基本物理量第4章112

65、HSBSLNIH NIF SLNIHS/根据安培定律根据安培定律 磁通势磁通势得得 IHdlSLR/m磁阻磁阻LNI4.2.1 4.2.1 磁路欧姆定律磁路欧姆定律4.2 磁路定律第4章1130321节点节点A=0磁路基尔霍夫电流定律磁路基尔霍夫电流定律123磁路基尔霍夫电压定律磁路基尔霍夫电压定律HLNI4.2.2 4.2.2 磁路基尔霍夫定律磁路基尔霍夫定律4.2 磁路定律第4章1140SRieeueedtdiLRieeRiu)()()(SS+u+eSeSdtdNdtdNeu)(4.3.1 4.3.1 交流铁芯线圈交流铁芯线圈 4.3 交流铁芯线圈与电磁铁 第4章115tsinmmmm44

66、.42221fNfNNU设设则则)90sin(2)90sin(mmtfNtNu电压的有效值为电压的有效值为4.3.1 4.3.1 交流铁芯线圈交流铁芯线圈 4.3 交流铁芯线圈与电磁铁 第4章116铁损铁损铁芯中能量损耗铁芯中能量损耗涡流损耗涡流损耗磁滞损耗磁滞损耗铁芯铁芯中的交变磁通中的交变磁通(t t)，在铁，在铁芯芯中感应中感应出电压，由于铁出电压，由于铁芯芯也是导体，便产生一也是导体，便产生一圈圈的电流，称之为涡流。圈圈的电流，称之为涡流。涡流在铁芯内流动时，在所经回路的导涡流在铁芯内流动时，在所经回路的导体电阻上产生的能量损耗体电阻上产生的能量损耗,称为涡流损耗。称为涡流损耗。铁磁性物质在反复磁化时，磁畴反复变化，铁磁性物质在反复磁化时，磁畴反复变化，磁滞损耗是在克服各种阻滞作用而消耗的那磁滞损耗是在克服各种阻滞作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能而使铁磁材料发热。铁磁材料发热。减少涡流损耗的途径减少涡流损耗的途径：减小铁片厚度；：减小铁片厚度；提高铁心材料的电阻率提高铁心材料的电阻率减少磁滞损耗途径减少磁滞损耗途径：提高材料