【正文】 電工電子技術(shù)是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。 基礎(chǔ)要求： 高等數(shù)學(xué)中的微積分及常系數(shù)微分方程。 《 大學(xué)物理 》 中的電部分； 學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好四個主要環(huán)節(jié)：提前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽課、及時復(fù)習(xí)、獨立作業(yè)。還要處理好三個基本關(guān)系： 聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。 理解電流、電壓參考方向的問題；掌握克希荷夫定律及其具體應(yīng)用；了解電氣設(shè)備額定值的定義；熟悉電路在不同工作狀態(tài)下的特點；深刻理解電路中電位的概念并能熟練計算電路中各點的電位。熟悉掌握支路電流法、疊加原理，戴維南與諾頓定理的運用。理解電橋電路。 單元目錄 電路的組成及基本概念 電路變量及其參考方向 電路基本定律 電路的工作狀態(tài) 負載獲得最大功率的條件 電路的等效變換及應(yīng)用 電路中電位的概念及計算 支路電流法 疊加原理 戴維南與諾頓定理 電橋電路 1電路與電路模型 1)電路的定義 ： 由實際元器件構(gòu)成的電流的通路。 2)電路的組成： 電源： 電路中的電源主要提供電能或電信號。電能可以由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也可以由交流電轉(zhuǎn)換成為直流電。另外，將某種電能轉(zhuǎn)換為特殊需要的電能裝置也稱為電源 負載： 在電路中接收電能與電信號的設(shè)備。如電動機、電燈等。 中間環(huán)節(jié)： 電源和負載之間不可缺少的連接、控制和保護部件，如連接導(dǎo)線、開關(guān)設(shè)備、測量設(shè)備以及各種繼電保護設(shè)備等。 電源 負 載 實體電路 電路模型 負載 電源 開關(guān) 連接導(dǎo)線 S RL + U – I 中間環(huán)節(jié) US + _ R0 中間環(huán)節(jié) 電源 : 提供 電能的裝置 負載 : 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 發(fā)電機 升壓 變壓器 降壓 變壓器 電燈 電動機電爐 ... 輸電線 3)電路的分類： 信號的產(chǎn)生和處理電路； 功率 (或能量 )的產(chǎn)生和處理電路 。 各種物理量的測量電路、放大電路、聲音、圖像或文字處理電路 各種整流電路、變頻電路、逆變電路及直流變換電路等屬于后者 4)電路模型： 實際電路器件品種繁多，其電磁特性 多元 而 復(fù)雜 ， 采取模型化處理可獲得有意義的分析效果。 白熾燈的電路模型可表示為： R 消耗電 能 的 電特性可用 電阻元件 表征 產(chǎn)生 磁場 的電特性可用 電感元件 表征 由于白熾燈中耗能的因素大大于產(chǎn)生磁場的因素，因此L 可以忽略。 白熾燈電路 理想電路元件 是實際電路器件的理想化和近似，其電特性 單一 、 確切 ， 可定量分析和計算。 為了便于進行分析，常常在一定條件下對實際電路器件加以理想化，抽象出反映單一電磁性質(zhì)的理想化電路元件， 簡稱理想元件 由這些理想元件組合而成的電路為實際電路的 電路模型 ， 電路理論研究的對象是 電路模型 而不是 實際電路 ， 習(xí)慣上將 電路模型 簡稱為 電路 R C + US – 電阻元件 只具耗能的電特性 電容元件 只具有儲存電能的電特性 理想電壓源 輸出電壓恒定，輸出電流由它和負載共同決定 理想電流源 輸出電流恒定，兩端電壓由它和負載共同決定 L 電感元件只具有儲存磁能的電特性 IS 理想電路元件分為無源和有源兩大類 無源二端元件 有源二端元件 必須指出 ， 電路在進行上述模型化處理時是有條件的：實際電路中各部分的基本電磁現(xiàn)象可以分別研究 ， 并且相應(yīng)的電磁過程都集中在電路元件內(nèi)部進行 。 這種電路稱為集中參數(shù) 元件的電路 。 集中參數(shù)元件的特征 1. 電磁過程都集中在元件內(nèi)部進行，其次要因素可以忽略。如 R， L、 C這些只具有單一電磁特性的理想電路元件。 2. 任何時刻從集中參數(shù)元件一端流入的電流恒等于從它另一端流出的電流 ， 并且元件兩端的電壓值完全確定 。 工程應(yīng)用中 ， 實際電路的幾何尺寸遠小于工作電磁波的波長 ， 因此都符合模型化處理條件 ， 均可按集中假設(shè)為前提 ，有效地描述實際電路 ， 從而獲得有意義的電路分析效果 。 5) 理想電壓源 電壓源模型 由上圖電路可得 : U = E – IR0 若 R0 = 0 理想電壓源 : U ? E RL R0 + E U + – 電壓源是由電動勢 E和內(nèi)阻R0 串聯(lián)的電源的電路模型 。 若 R0 RL ， U ? E ， 可近似認(rèn)為是理想電壓源。 U0=E 電壓源的外特性 I U OS REI ?理想電壓源 O 電壓源 理想電壓源內(nèi)阻為零，因此輸出電壓恒定； 實際電源總是存在內(nèi)阻的，因此實際電壓源模型電路中的負載電流增大時，內(nèi)阻上必定增加消耗，從而造成輸出電壓隨負載電流的增大而減小。因此，實際電壓源的外特性稍微向下傾斜。 理想電壓源和實際電壓源模型的區(qū)別 + US – 理想電壓源 輸出電壓恒定，輸出電流由它和負載共同決定 理想電壓源的外特性 0 U I 電壓源模型 S ＋ US － R0U RL 電壓源模型的外特性 0 U I 6)理想電流源 0S RUII ?? 電流源是由電流 IS 和內(nèi)阻 R0 并聯(lián)的電源的電路模型 。 由上圖電路可得 : 若 R0 = ? 理想電流源 : I ? IS 若 R0 RL ， I ? IS ，可近似認(rèn)為是理想電流源。 U0=ISR0 電流源的外特性 I U 理想電流源 O IS 電流源 I RL 電流源模型 R0 U R0 U IS + － 理想電流源 輸出電流恒定，兩端電壓由它和負載共同決定 IS 理想電流源的內(nèi)阻 R0?∞(相當(dāng)于開路 )，因此內(nèi)部不能分流，輸出的電流值恒定。 實際電流源的內(nèi)阻總是有限值，因此當(dāng)負載增大時，內(nèi)阻上分配的電流必定增加，從而造成輸出電流隨負載的增大而減小。即實際電流源的外特性也是一條稍微向下傾斜的直線。 理想電流源的外特性 0 I U 電流源模型的外特性 0 I U U + _ RL R0 IS I 電流源模型 柴油機組 汽油機組 蓄電池 各種形式的電源設(shè)備圖 干電池 2電路變量及其參考方向 電路中的主要物理量有 電流、電壓、功率和能量，在電路分析計算中經(jīng)常用到的變量是 電流 和 電壓 1)電流及參考方向 電流是由電荷定向運動形成的 。 為了表達電流的強弱 ，規(guī)定了電流強度這一物理量 。 如圖導(dǎo)體中的電流電流強度是指在電場的作用下 ， 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電量 。 若在 dt時間內(nèi) ， 通過導(dǎo)體某一截面 S的電量為dq， 則電流強度為： i dq dt = …… （ 11） 大小、方向均不隨時間變化的穩(wěn)恒直流電可表示為： I Q t = …… （ 12） 電流的國際單位制是安培 【 A】 ，較小的單位還有毫安 【 mA】 和微安 【 μA】 等，它們之間的換算關(guān)系為： 1A=103mA=106μA=109nA 在電工技術(shù)分析中，僅僅指出電流的大小是不夠的，通常以正電荷移動的方向規(guī)定為電流的 參考 正方向。 導(dǎo)體中的電流 參考方向 可以人為選定。在分析、計算過程中，若電流的實際方向和參考方向一致，電流的值為正；若電流的實際方向和參考方向相反，則電流的值為負。在假定了電路中電流的參考方向后，就可以根據(jù)電流強度的正負值來判斷電流的實際方向，如圖所示。 電流的參考方向和實際方向 (a) I＞ 0； (b) I＜ 0 dqdwu abab ? QWU abab ?直流恒壓情況下 2)電壓及參考方向 高中物理課對電壓的定義是：電場力把單位正電荷從電場中的一點移到另一點所做的功。其表達式為： 注意： 變量用小寫字母表示，恒量用大寫字母表示。 從工程應(yīng)用的角度來講，電路 中 電壓是產(chǎn)生電流的根本原因 。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點電位的差值。即： baab VVU ?? 電壓的國際單位制是伏特 [V]，常用的單位還有毫伏[mV]和千伏 【 KV】 等，換算關(guān)系為： 1V=103mV=10－ 3KV 電工技術(shù)基礎(chǔ)問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向 由 高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓降 。 習(xí)慣上，人們把 電位下降的方向規(guī)定為電壓的方向，可以用 +、 號表示，也可以用箭頭表示。 在復(fù)雜電路中，某元件的電壓實際方向難以確定，可引用電壓的參考方向這個概念來幫助分析電路。電壓的參考方向是為了分析和計算方便而假定的電路中某元件或者某段電路的電壓方向。若在計算結(jié)果中，電壓的值為正，則參考電壓方向與實際電壓方向一致；若電壓的值為負，則參考電壓方向與實際電壓方向相反。在下圖（ a）所示的電壓參考方向下 ,計算得到的電壓結(jié)果 U0；在圖（ b）所示的電壓參考方向下，計算得到的電壓結(jié)果 U0。 電壓的參考方向和實際方向圖 在電路分析中電壓的參考方向有三種表示方式 正負號 u _ + a b Uab (表示電壓的參考方向由 a指向 b） 雙下標(biāo) 箭頭 u a b + R I 1 2 3 3)電壓電流的關(guān)聯(lián)參考方向 如圖所示 ， 電路中 ， 若電壓和電流的參考方向一致時 ，稱為關(guān)聯(lián)參考方向 ， 也稱關(guān)聯(lián)正方向；若電壓和電流參考方向不一致時 ， 稱為非關(guān)聯(lián)參考方向 。 圖 電壓和電流方向的關(guān)系 (a)電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向； (b)電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向 假設(shè)正方向（參考方向） 在分析計算時，對電路人為規(guī)定的方向。 在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？ 問題的提出 電流方向 A?B？ 電流方向 B?A？ E1 A B R E2 IR (1) 在解題前先任意設(shè)定一個正方向，作為參考方向； (2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)系的代數(shù)表達式； (3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 假設(shè)正方向（參考方向）的應(yīng)用 結(jié)論！ 若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致； 若計算結(jié)果為負，則實際方