J__《电工电子技术基础》电子教案_电工电子技术课件_第1章 电路分析基础

电气知识

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第1章 电路分析基础 第2章 正弦交流电路 第3章 三相交流电路 第4章 磁路与变压器 第5章 异步电动机及其控制

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理解电流、电压参考方向 的问题；掌握基尔霍夫定律及 其应用；了解电气设备额定值 的定义；熟悉电路在不同工作 状态下的特点；深刻理解电路 中电位的概念并能熟练计算电 路中各点的电位。

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第1章

电路分析基础

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1.1 电路分析基础知识

1. 导体、绝缘体和半导体自然界物质的电结构：

原子核中有质子和中 子，其中质子带正电 ，中子不带电 绕原子核高速旋转 的电子带负电

原子结构中：正电荷

=

负电荷

原子核 电子

原子核

原子核

原子核

导体的外层电子数很少且距离原子 核较远，因此受到原子核的束缚力 很小，极易挣脱原子核的束缚游离 到空间成为自由电子，自由电子在 外电场作用下定向移动形成电流。

半导体的外层电子数 一般为4个，其导电 性界于导体和绝缘体 之间。

绝缘体外层电子数常为8个，且距离 原子核较近，因此受到原子核很强的 束缚力而无法挣脱，我们把外层电子 数为8个称为稳定结构，这种结构中 不存在自由电子，因此不导电。

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检验学习结果绝缘体是否 在任何条件 下都不导电 ？ 半导体有 什么特殊 性？

当外界电场的作 用超过原子核对 外层电子的束缚 力时，绝缘体的 外层电子也同样 会挣脱原子核的 束缚成为自由电 子，这时我们称 为绝缘被 击穿。

半导体的导电性虽然 介 于导体和绝缘体之间， 但半导体在外界条件变 化时，其导电能力会大 大增强；若掺入某些杂 质后，其导电能力甚至 会增加成千上万倍，半 导体的这种特殊性，使 它在电子技术中得到了 广泛地应用。

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2.电路的组成和功能(1) 电路的组成电路一般由电源、负载和中间环节组成。

电源： 如发电机、电池等，电源可将其它形式的能 量转换成电能，是向电路提供能量的装置。负载： 指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收 电能的装置，可将电能转换成其它形式的能量。 中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控制电 路通断的开关设备和保护电路的设备等。

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(2)电路的主要功能：电力系统中：电路可以实现电能的 传输、分配和转换。

电子技术中：电路可以实现电信号 的传递、存储和处理。

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3.电路模型和电路元件中间环节

开关电 源 导线

负 载

S R0 电源

I

+RLU

+ US _

–

负 载

实体电路

电路模型

与实体电路相对应的电路图称为实体电路的电路模型。

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电路模型中的所有元件均为理想电路元件。实际电路元件的电特性是多元的、复杂的。 由于白炽灯中耗能 的因素远大于产生

磁场的因素，因此 L 可以忽略 白炽灯的电 路模型可表 示为：

消耗电能的电 特性可用电阻 元件表征

R L

i

产生磁场的电 特性可用电感 元件表征

R

理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。

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理想电路元件又分有有源和无源两大类无源二端元件 有源二端元件

+ R

IS US

L

C –

电感元件

理想电压源

电阻元件

电容元件

理想电流源

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4. 电压、电流及其参考方向(1) 电流 ☆ 电荷的定向移动形成电流。 ☆ 电流的大小用电流强度表示，简称电流。 ☆ 电流强度等于单位时间内通过导体横截面

的电荷量。

dq 或 i dt

Q I t

大写 I 表示直流电流，小写 i 表示电流的一般符号 电流的单位及换算：1A=103mA=106μA=109nA

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(2) 电压 ☆ 电压是电路中产生电流的根本原因。 ☆ 电压等于电路中两点电位之差。 ☆ 电路中a、b两点间的电压定义为单位正电

荷由a点移至b点电场力所做的功。

uab

dwab dq

或

U ab

Wab Q

大写 U 表示直流电压，小写 u 表示电压的一般符号 电压的单位及换算：1V=103mV=10-3KV

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(3) 电流、电压的参考方向

解题前在电路图上标示的电压、电流方 向称为参考方向。为什么要在 电路图中标 示参考方向 ？

aU b a

I R I R

关联参考方 向下：

U=IR非关联参考 方向下：

参考方向是为了给 方程式中各量前面 的正、负号以依据

U b

U=-IR

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电压、电流的参考方向： 原则上： 任意假定。图中若 I = 3 A,则表明电流的 实际方向与参考方向相同；反 之，若 I = –3 A,则表明电流的 实际方向与参考方向相反 。

IUS

+–R

当电压、电流参考方向与实 R 0 际方向相同时，其值为正，反之 则为负值。 电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向 除用极性“+”、“–”外，还可用双下标或箭头表 示

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a + u1 -

b

a - u2 +

b

例： 当ua =3V u1 =1V

ub = 2V时 u2=-1V

求得的u1为正值，说明电压的实际方 向与参考方向一致；

求得的u2为负值，说明电压的实际方 向与参考 …… 此处隐藏：78字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……