1、電工技術電工技術黃榮賡黃榮賡郵箱：郵箱：手機：手機：1365603291613656032916第一章第一章 電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律1、電路的組成與作用、電路的組成與作用2 2、電路模型、電路模型3 3、基本物理量及其、基本物理量及其方向方向4、歐姆定律、歐姆定律5、電路的三種狀態及額定值、電路的三種狀態及額定值6 6、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律7 7、電位的概念及計算、電位的概念及計算2.2.電路的作用電路的作用: 電力系統：電力系統：信號處理系統：信號處理系統：1、電路：、電路： 為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組

2、合而成電流通路式組合而成電流通路1.1 1.1 電路的組成與作用電路的組成與作用例如：例如： 實現電能的傳輸、分配與轉換。實現電能的傳輸、分配與轉換。實現信號的傳遞、變換與處理實現信號的傳遞、變換與處理。發電機發電機 升壓升壓變壓器變壓器 降壓降壓變壓器變壓器用電用電設備設備輸電線輸電線揚揚聲聲器器麥麥克克風風放大器放大器1.2 1.2 電路模型電路模型電池電池燈泡燈泡電源電源中間環節中間環節IRURoE+-負載負載電路模型電路模型手電筒實際電路手電筒實際電路電源電源: : 能提供電能的裝置。能提供電能的裝置。 電路模型：電路模型：由一個或多個理想元件代替實際電氣器件，由此組由一個或多個理想元

3、件代替實際電氣器件，由此組成的電路叫電路模型成的電路叫電路模型, ,電路是根據電路模型來進行分析的。電路是根據電路模型來進行分析的。 例如：例如：中間環節：中間環節：傳遞、分配和控制電能的作用傳遞、分配和控制電能的作用。 負載負載: : 取用電能的取用電能的裝置。裝置。1.3 1.3 基本物理量及其基本物理量及其方向方向基本物理量及其基本物理量及其 物理中對電量規定的實際正方向。物理中對電量規定的實際正方向。在分析計算電路時，對電量人為任意假定的方向。在分析計算電路時，對電量人為任意假定的方向。物理量物理量單單 位位實實 際際 方方 向向電流電流 I I 正電荷移動的方向正電荷移動的方向電動勢

4、電動勢 E E電源驅動正電荷的方向電源驅動正電荷的方向 ( (從從低電位指向高電位低電位指向高電位) ) 電壓電壓 U U 電位降落的方向電位降落的方向 ( (從從高電位指向低電位高電位指向低電位) ) kVkV、V V、mVmV、V VA A、mAmA、A AkVkV、V V、mVmV、V V3 3、參考方向的方向表示、參考方向的方向表示I+-R電流：電流：U+正負號正負號-abUab 雙下標雙下標箭箭 頭頭電壓電壓（指向電位降）指向電位降）abU正負號正負號箭箭 頭頭電動勢電動勢（指向電位升）（指向電位升）+E-ab舉例舉例: :abEabEUU=5VU=5V則則 U = EU = E a

5、 a 端電位比端電位比 b b 端電位高端電位高5V5VUab= -UbaE=5VE=5V4 4、參考方向參考方向與與實際方向實際方向1 1）在解題前）在解題前先設定一先設定一個方向個方向，作為，作為參考方向參考方向， 然后再列方程計算。然后再列方程計算。3)3) 實實際方向際方向是物理中規定的，而是物理中規定的，而參考正方向參考正方向 則是在進行電路分則是在進行電路分析計算時析計算時, ,任意假設的。任意假設的。2) 2) 根據計算結果確定實際方向：根據計算結果確定實際方向： 若計算結果為若計算結果為正正，則實際方向與參考方向，則實際方向與參考方向一致一致；若計算結果為若計算結果為負負，則實

6、際方向與參考方向，則實際方向與參考方向相反相反。 給定了參考方向之后給定了參考方向之后U U與與I I才有正負之分才有正負之分 ( Uab= - Uba )( Uab= - Uba )1) 1) 若把若把U U 與與I I 的參考方向按的參考方向按相同方向相同方向假設，則稱為假設，則稱為關聯方向關聯方向5、關聯方向：、關聯方向：2) 2) 若把若把U U 與與I I 的參考方向按的參考方向按相反方向相反方向假設，則稱為假設，則稱為非關聯方向非關聯方向1.4 1.4 歐姆定律歐姆定律若：若：U U、I I的參考方向的參考方向非關聯非關聯時時，IRU伏安特性伏安特性: :U/I=R U/I=R 為

7、常數時為常數時, R, R為為線性電阻線性電阻U UI IU UI IIRU則：則：U = IRU = IR則：則：U = U = IRIR若：若：U U、I I的參考方向的參考方向關聯關聯時時，U/I=R U/I=R 不為常數時不為常數時,R,R為為非線性電阻非線性電阻 特征特征: :0IREU負載端電壓負載端電壓RREI0負載電流負載電流電源外特性電源外特性IUER0R EIU1.5 1.5 電源的三種狀態及額定值電源的三種狀態及額定值1 1、電源有載工作狀態：、電源有載工作狀態：IRU 特征特征:0IEU 0電源端電壓電源端電壓sR0R EU0IU U2. 開路狀態開路狀態3. 短路狀態

8、短路狀態0REIIS0U 短路電流短路電流電流電流（開路電壓）等于電動勢開路電壓）等于電動勢特征特征:電流電流電源端電壓電源端電壓內阻的一種求法：內阻的一種求法：R R0 0= E/ I= E/ IS S = U= U0 0 / I/ IS S開路電壓除短路電流開路電壓除短路電流R0R EIU負載端電壓負載端電壓0U4、功率和能量、功率和能量 1 1）功率：單位時間內所做的功功率：單位時間內所做的功 P = UI P = UI 在在關聯參考方向下關聯參考方向下：電流從高電位流向低電位電流從高電位流向低電位P 0 P 0 吸收功率吸收功率, , 相當于負載相當于負載P 0 P 0 P 0 發出功

9、率發出功率, , 相當于電源相當于電源P 0 P 0) 電動勢發出的功率：電動勢發出的功率：PE=E I內阻消耗的功率：內阻消耗的功率： P = I2 R0負載吸收的功率：負載吸收的功率： PLIUI2 RU2 / R (U和和 I 為關聯方向為關聯方向, PL 0)功率平衡關系功率平衡關系: PE P = PL ； PSPL如一個燈泡額定值為：如一個燈泡額定值為：WPVUNN60220安27. 022060 NNNNNNUPIIUP 80760220R ; 222RIRUPRIUNNN 5. 額定值額定值:電器設備電器設備的正常運行時安全的正常運行時安全使用值使用值電器設備的三種運行狀態：電

10、器設備的三種運行狀態：欠載欠載（輕載）：（輕載）：NNPPII（不經濟）（不經濟）過載過載（超載）：（超載）：NNPPII（設備易損壞）（設備易損壞）額定工作狀態：額定工作狀態：NNPPII（經濟安全可靠）（經濟安全可靠）額定額定電壓電壓 U UN N額定額定功率功率 P PN N額定額定電流電流 I IN N 實際值實際值:電器設備實際運行時的電器設備實際運行時的電壓、電流和功率電壓、電流和功率值，值，第六節第六節 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：電路中的每一個分支。（流同一電流）電路中的每一個分支。（流同一電流）12I1I2I3AR1R2E2R3 E1B術語：術語：結點：結點：三條或三

11、條以上支路的聯結點三條或三條以上支路的聯結點回路：回路：由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。回路繞行方向：回路繞行方向：人為規定的回路的繞向人為規定的回路的繞向網孔：網孔：內部不含支路的回路。內部不含支路的回路。3 31.6.1 1.6.1 基爾霍夫電流定律（第一定律）（基爾霍夫電流定律（第一定律）（KCL）1 KCL定律：定律：I1I2I3I4舉例舉例:任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流流。（。（原理：結點上不能存儲電荷電流的連續性原理：結點上不能存儲電荷電流的連續性） 即：即： 入入= 出出4321IIII或：或：0432

12、1IIII或或：在任一瞬間在任一瞬間，流向任一結點，流向任一結點的電流的電流代數和恒等于零。代數和恒等于零。 即：即： =0（流入結點流入結點取正號，取正號，流出結點取負號流出結點取負號）2 2KCLKCL的推廣的推廣I =?例例:廣義結點廣義結點I = 0iA + iB + iC = 0ABCiAiBiC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V1.6.2 1.6.2 基爾霍夫電壓定律（第二定律）（基爾霍夫電壓定律（第二定律）（KVL）1KVL定定律律即：即： U = 0任任一瞬間，從回路中任一點出發，沿回路循行一周，一瞬間，從回路中任一點出發，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位

13、降之和。則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。對回路對回路1：對回路對回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2 I3 R3 + +E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 21列方程前列方程前標注標注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應用應用 U = 0項前符號的確定：項前符號的確定： 3. 開口電壓可按回路處理開口電壓可按回路處理 注意：注意：1 1對回路對回路1：E1U

14、BEE+B+R1+E2R2I2_adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I對對網孔網孔abda（順時針）（順時針）：對對網孔網孔acba（順時針）（順時針）：對對網孔網孔bcdb（順時針）（順時針）：I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0應用應用 U = 0列方程列方程對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0對回路對回路 cadc，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0第七節第七

15、節 電位的概念及計算電位的概念及計算 參考點：參考點：電路中選取一點，設其為電路中選取一點，設其為“0”0”電位。電位。 （也稱為（也稱為“地地”，用接地符號表示，用接地符號表示 ）注意：注意： 1. 1. 電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中其它各點電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；的電位也將隨之改變； 2. 2. 電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的的不同而不同而改變改變, , 即與零電位參考點選取無關。即與零電位參考點選取無關。 電位：電位： 某點的電位等于該點到參考點的電壓。某點的電位等于該點到參考

16、點的電壓。 （用單下標表示（用單下標表示 V Va a V V b b ) ) E190VCa20 4A6 10A E2 E1db5 6A20 5 E1+90V6 cd1. 用電位概念簡化電路圖用電位概念簡化電路圖取取b b點為參考點：點為參考點： 若取若取c c點為參考點，點為參考點，電路怎么畫？電路怎么畫？20 5 6 cdb ba a90 E1例例1 1 求圖示電路中求圖示電路中各點的電位各點的電位V Va a、 V Vb b、V Vc c、V Vd d。Ca20 4A6 10A E290V E1db5 6A解：設a=0VV Vb b=-10=-106=-60V6=-60VV Vc c=4=420=80V20=80VV Vd d=6=65=30V5=30VV Va a=10=106=60V6=60VV Vc=Ec=E1 1V Vd d=E=E2 2=90V=90V設Vb=0V圖示電