电工技能培训-1电路的基本概念与基本定律

1、下一页下一页 返回返回 上一页上一页 同学们好同学们好！ 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 1、任课教师上课时应掌握学生的出勤情况，任课教师上课时应掌握学生的出勤情况， 抽查点名，每学期抽查点名抽查点名，每学期抽查点名不应少于上课次数不应少于上课次数 的的1/31/3。 2、学生修读的课程，均应按规定听课，完成学生修读的课程，均应按规定听课，完成 作业、实验等全部教学环节。无故不参加者，作业、实验等全部教学环节。无故不参加者， 作旷课处理。该门课程作旷课处理。该门课程累计旷课总累计旷课总课时课时1/31/3及及 以上，取消考试资格。以上，取消考试资格。 3、缺交作业缺交作业（包括习题或实验

2、报告）的次数（包括习题或实验报告）的次数 超过该课程作业超过该课程作业总总次数次数1/31/3者，不得参加该课者，不得参加该课 程的考核。程的考核。任课教师可视其具体情况，待作业、任课教师可视其具体情况，待作业、 实验报告补齐后作实验报告补齐后作缓考处理缓考处理。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 主要教学环节主要教学环节 习题习题 独立完成作业，按时交作业。独立完成作业，按时交作业。 紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解题注意解题 方法和技巧方法和技巧，积极参与课堂讨论。，积极参与课堂讨论。 课堂教学课堂教学 作业要求作业要求: 1、画图。画图。 2、写

3、出主要步骤：公式，、写出主要步骤：公式， 代入数据，计算结果。代入数据，计算结果。 3、整齐清洁。、整齐清洁。 4、独立完成。、独立完成。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 成绩评定成绩评定 期末考试期末考试70% 平时（作业与考勤）平时（作业与考勤）30% 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 希 望 师生互动，营造一师生互动，营造一 个轻松愉快的学习个轻松愉快的学习 氛围。氛围。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 课程目的课程目的 掌握基本概念、基本电掌握基本概念、基本电 路、基本分析方法、基路、基本分析方法、基 本实验技能本实验技能 具有能够继续深入学习具有能够继续深入学习 和接

4、收新器件的能力，和接收新器件的能力， 将所学知识用于本专业将所学知识用于本专业 的能力。的能力。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 主要教学内容主要教学内容 电电 工工 技技 术术 电路分析电路分析 电机与控制电机与控制 直流电路直流电路 交流电路交流电路 暂态分析暂态分析 变压器、电机变压器、电机 工业控制工业控制 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 1.1 电路与电路与电路模型电路模型 1.3 电阻元件电阻元件 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.4 独立电源独立电源 1.6 电

5、路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 （第一讲） 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 本章要求本章要求: : 1.1.理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用；理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，了解电路的有载工作、开路与短路状态， 理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。 第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 1.1 电路与电路模型电路与电路模型 (1) 实现

6、电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理 放放 大大 器器 扬声器扬声器 话筒话筒 1. 电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备 或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。 发电机发电机 升压升压 变压器变压器 降压降压 变压器变压器 电灯电灯 电动机电动机 电炉电炉 . 输电线输电线 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 2. 电路的电路的组成部分组成部分 电源电源: 提供提供 电能的装置电能的装置 负载负载: 取用取用 电能的装置电能的装置 中间环节

7、：中间环节：传递、分传递、分 配和控制电能的作用配和控制电能的作用 发电机发电机 升压升压 变压器变压器 降压降压 变压器变压器 电灯电灯 电动机电动机 电炉电炉 . 输电线输电线 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 直流电源直流电源 直流电源直流电源: 提供能源提供能源 信号处理：信号处理： 放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等 负载负载 信号源信号源: 提供信息提供信息 2.电路的电路的组成部分组成部分 放大放大 器器 扬声器扬声器 话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励激励，它推动电路，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为工作；由激励所产生的电

8、压和电流称为响应响应。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 3 3 电路模型电路模型 手电筒的电路模型手电筒的电路模型 理想电路模型理想电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般一般 要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想 电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构 成与实际电路相对应的电路模型。成与实际电路相对应的电路模型。 例：手电筒例：手电筒 R + Ro E S + U I 电池电池 导线导线 灯泡灯泡 开关开关 电池电池+ +灯泡灯泡+ +开关开关+ +

9、筒体筒体 理想电路元件理想电路元件 主要有电主要有电 阻元件、电感元件、电阻元件、电感元件、电 容元件和电源元件等。容元件和电源元件等。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 电器件种类繁多，功能各异。电器件种类繁多，功能各异。 电阻器 电容器 线圈 电池 晶体管 电路电路 发光二极管 灯泡 开关 保险丝 运放 接线柱 指示灯座 从基本功能出发，电器件一般分成三类：从基本功能出发，电器件一般分成三类： （1）电源电源：能提供电能的器件。如发电机、电池等。：能提供电能的器件。如发电机、电池等。 （2）负载负载：使用电能的器件。象电动机、电灯等。：使用电能的器件。象电动机、电灯等。 （3）信息变换

10、和处理器件信息变换和处理器件，如电缆、变压器、开关、电表等。，如电缆、变压器、开关、电表等。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际 电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想 导线联结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式导线联结而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式 联结就构成不同特性的电路。联结就构成不同特性的电路。 干电池，作为电源为电路供电。 灯泡是用电的器件，负载。 开 关 ， 连 接 后 可 形 成 通 路 。 下一页下一页 返回返回

11、上一页上一页 (a) 实际电路 R + Ro E S + U I 电池电池 导线导线 灯泡灯泡 开关开关 手电筒的电路模型手电筒的电路模型 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 手电筒的电路模型手电筒的电路模型 R + Ro E S + U I 电池电池 导线导线 灯泡灯泡 开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其 参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻 Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其的性质，是电阻元件，其 参数为电阻参数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。

12、为是无电阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通 断。断。 今后分析的都是指电今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号 表示。表示。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 10kV 330kV 10kV 400V 电工技术应用领域电工技术应用领域 1、电力工业（能源、电力、电工制造） 电工学科是电力工业主要依靠的技术学科 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、

13、机械） 必 不 可 少 的 支 持 技 术 必 不 可 少 的 支 持 技 术 电 工 学 科 是 基 础 工 业 电 工 学 科 是 基 础 工 业 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 3、高新技术、高新技术 （生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等） 电 工 技 术 是 高 新 技 术 必 不 可 少 的 组 成 部 分 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向 1. 电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 物理量物理量 实实

14、 际际 方方 向向 电流电流 I 正电荷运动的方向正电荷运动的方向 电动势电动势E ( (电位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U ( (电位降低的方向电位降低的方向) ) 高电位高电位 低电位低电位 单单 位位 （103） kA 、A、mA、 A 低电位低电位 高电位高电位 kV 、V、mV、 V kV 、V、mV、 V 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 (2) 参考方向的表示方法参考方向的表示方法 电流：电流： Uab 双下标双下标 电压：电压： (1) 参考方向参考方向 I E + _ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对 电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。 I

15、ab 双下标双下标 2. 电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向 a R b 箭箭 标标 a b R I 正负极性正负极性 + a b U U + _ 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值； 实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。 (3) 实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系 注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负之分。值才有正负之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a

16、流向流向 b； 例：例： 若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。 a b R I a b R U + 若若 U = 5V，则电压的实际方向从，则电压的实际方向从 a 指向指向 b； 若若 U= 5V，则电压的实际方向从，则电压的实际方向从 b 指向指向 a 。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 问题的提出：问题的提出：在复杂电路中难于判断元在复杂电路中难于判断元 件中物理量实际方向件中物理量实际方向 电路如何求解？电路如何求解？ 电流方向电流方向 AB？ 电流电流方向方向 BA？ E1 A B R E2 IR 解决方法解决方法: (1) 在解题前先设定在解题前先设定

17、一个正方向，作为一个正方向，作为参参 考方向考方向； (3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与，则实际方向与参考方向参考方向一致一致； 若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与，则实际方向与参考方向参考方向相反相反。 (2) 列出物理量间相列出物理量间相 互关互关 系的代数表达式系的代数表达式 IR1 IR3 IR2 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法 从电源内部由负极（低电位）从电源内部由负极（低电位） 指向正极（高电位）。指向正极（高电位）。 电动势电动势： 电压与电流：电压与

18、电流： 从电路的高电位端指向低电位端，即电压降方向从电路的高电位端指向低电位端，即电压降方向 E I RL U + _ rO + _ E + _ rO 正正 负负 号号 箭箭 头头 E rO 正正 负负 号号 + _ U 箭箭 头头 U I a b 双双 下下 标标 Ua b Iab Uab与与Iab（下标字母下标字母高电高电 位在前，低电位在后）位在前，低电位在后） UabUba IabIba 电压与电流同向电压与电流同向（关联方向（关联方向) 箭头：箭头： 电压与电动势反向电压与电动势反向 US US + - 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 例例 已知：已知：E=2V, R=1 问：

19、问： 当当Uab分别为分别为 3V 和和 1V 时，时， IR=? E R a b 解：解： (1) 假定电路中物理量的 假定电路中物理量的参考方向参考方向如图所示；如图所示； (2) 列电路方程：列电路方程： EUU Rab R EU R U I abR R EUU abR (3) 数值计算数值计算 A1 1 21 V1 A1 1 2-3 3V Rab Rab IU IU 时 时 （结果为（结果为正正,实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致） （结果为（结果为负负,实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反） IR UR 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 (1) “实际方向”实际

20、方向”是物理中规定的，是物理中规定的， 而而“参考方向”“参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。 (2) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先设定“参考方先设定“参考方 向”向” (即在即在 图中表明物理量的图中表明物理量的参考方向参考方向)，然后再列然后再列 方程方程 计算计算。 提示提示 例例 RIU RR IR UR a b 假设假设: 与与 的方向的方向一致一致 R I R U R I R U假设假设: 与与 的方向的方向相反相反 RIU RR IR UR a b （为关联方向）（为关联方向） （为（为非

21、非关联方向）关联方向） P = UR IR P = UR IR (3) 为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把同一个元件上把同一个元件上 I 与与 U 的方的方 向向 按按相同相同 的的参考方向参考方向假设（即假设（即U 与与 I 为为关联参考方向关联参考方向）。）。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 电源与负载的判别电源与负载的判别 U、I 参考方向不同，参考方向不同，P = UI 0，电源电源； P = UI 0，负载负载。 U、I 参考方向相同，参考方向相同，P =UI 0，负载负载； P = UI 0，电源电源。 1. 根据根据 U、I 的的实际方向判别实际方向

22、判别 2. 根据根据 U、I 的的参考方向判别参考方向判别 电源：电源： U、I 实际方向相反，即电流从“实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出， （发出功率）（发出功率）； 负载：负载： U、I 实际方向相同，即电流从“实际方向相同，即电流从“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 则元件则元件吸收功率吸收功率, ,起起负载负载作用作用. . 如何判断电路元件是电源（起电源作用）产生功率，还是负载（起负载作如何判断电路元件是电源（起电源作用）产生功率，还是负载（起负载作 用）消耗功率？用）消耗功率？ 则元件则元件发出功率发出功率,

23、,起起电源电源作用作用. . 求各图电路元件的功率，并说明该元件是吸收功率还是求各图电路元件的功率，并说明该元件是吸收功率还是发出功率发出功率 。 例例 解：解： 图图a: U与与I的实际方向的实际方向相同相同 WUIP30215 该元件吸收功率，该元件吸收功率， 是是负载负载，充充电。电。 图图b， U与与I的实际方向的实际方向相反相反 W UIP 30 )2(15 该元件发出功率，该元件发出功率， 是是电源电源，供供电。电。 图图c， U与与I的实际方向的实际方向相反相反 W UIP 30 215 该元件发出功率，该元件发出功率， 是是电源电源，供供电。电。 若元件的若元件的U与与I的实际

24、方向的实际方向相反相反，电流从端流出，电流从端流出: 若元件的若元件的U与与I的实际方向的实际方向相同相同，电流从端流入，电流从端流入: I2A U a b + - 15V (a) I2A U a b + - 15V (b) I2A U a b + - 15V (c) 小结：小结： 若电流的实际方向从元件的正极若电流的实际方向从元件的正极流出流出，该元件，该元件发出发出功率，起功率，起电源电源作用。作用。 若电流的实际方向从元件的正极若电流的实际方向从元件的正极流入流入， 该元件该元件吸收吸收功率，起功率，起负载负载作用。作用。 下一页下一页 返回返回 上一页上一页 作业：P23 1-1, 1-2 第三周周三（单周）第三周周三（单周） 开始交作业开始交作业 （全部同学）（全部同学） 要求要求抄题写明解题过程抄题写明解题过程，请学，请学 习委员按学号排好交给老师，并习委员按学号排好交给老师，并 写明未交作业同学姓名。写明未交作业同学姓名。