电工学 52学时理论教学12学时实验 理论内容有： 1：直流电路 2：交流电路 3 ：动态电路 4： 电动机及继电器控制系统 5：半导体二极管及三极管 6： 基本放大电路 7：集成运算放大电路 8： 直流稳压电源 9 ：组合逻辑电路 10： 时序逻辑电路 主要内容（主要内容（6464学时）学时） 学习方法 1 掌握基本概念、基本理论和基本的分析 方法 2 通过习题来巩固和加深所学理论 、培 养分析能力和运算能力 3 在实验中体会电学现象 考核方法 平时成绩占30% 考试成绩占70% 参考教材:电工学(秦曾煌) 电工学（唐介） 电工电子技术（李守成） 作业 做电工学1练习册上的作业。交作业时， 写明专业班级、学号、姓名、编号 1-1 电路的作用、组成及电路模型 1-2 电路变量及电路的参考方向 1-3 理想电路元件 第1讲 电路的基本概念及定律 1-1 1-1 电电电电路的作用、路的作用、组组组组成及成及电电电电路模型路模型 (1) (1) 实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理 放 大 器 扬声器话筒 1. 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 或电路元件按一定方式组合而成。 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 . 输电线 2. 2. 电路的电路的组成部分组成部分 电源: 提供 电能的装置 负载: 取用 电能的装置 中间环节：传递、分 配和控制电能的作用 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 . 输电线 直流电源 直流电源: 提供能源 信号处理： 放大、调谐、检波等 负载 信号源: 提供信息 2. 2.电路的电路的组成部分组成部分 放 大 器 扬声器话筒 激励：电源或信号源的电压或电流，推动电路工作; 响应: 由激励所产生的电压和电流; 电路分析：在电路结构、电源和负载等参数已知的 条件下，讨论激励和响应之间的关系。 3. 3. 电路模型电路模型 为了便于用数学方法分析电路，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，从而构成与实际电路相对应 的电路模型。 电源 负 载 负载 电源 开关 IS US + _ R0 中间环节 手电筒的实体电路手电筒的实体电路 RL + U 导线 手电筒的电路模型手电筒的电路模型 用理想电路元件组成的电路 ， 称为实际电路的电路模型。 理想电路元件 理想电源元件 理想无源元件 理 想 电 压 源 理 想 电 流 源 电 阻 R 电 感 L 电 容 C 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似， 其电特性惟一、精确，可以定量分析和计算。其电特性惟一、精确，可以定量分析和计算。 1-2 1-2 电路变量及电路的参考方向电路变量及电路的参考方向 一、电流和电流的参考方向一、电流和电流的参考方向 电流的参考方向电流的参考方向 用箭头表示，如右图；用箭头表示，如右图； 如如 i iAB AB = 2 A = 2 A，说明参考方向与实际方向一致；说明参考方向与实际方向一致； 电流（又叫电流强度）电流（又叫电流强度） 单位时间内通过导体截面积的电荷量，即：单位时间内通过导体截面积的电荷量，即： 电流的实际方向：电流的实际方向：正电荷定向移动的方向正电荷定向移动的方向 用双下标表示，如用双下标表示，如 i iAB AB i i AB AB = -2 A = -2 A，说明参考方向与实际方向相反。说明参考方向与实际方向相反。 电流的单位是安培！ 1A = 1000 mA 1mA = 1000A 二、电压和电压的参考方向二、电压和电压的参考方向 电压的参考方向电压的参考方向 用箭头表示用箭头表示； 如如 u uAB AB = 2 V = 2 V，说明参考方向与实际方向一致；说明参考方向与实际方向一致； 电压的实际方向电压的实际方向：高电位指向低电位。：高电位指向低电位。 电压电压 单位正电荷在电场力的作用下从单位正电荷在电场力的作用下从A A点到点到B B点电场力所做的点电场力所做的 功为功为ABAB两点之间的电压，即：两点之间的电压，即： u uAB AB = -2 V = -2 V，说明参考方向与实际方向相反说明参考方向与实际方向相反。 。 用双下标，如用双下标，如 u uAB AB； ；用正负符号用正负符号。 。 电压的单位是伏特！ 1V = 1000 mV 1mV = 1000V 三、关联参考方向三、关联参考方向 注意：在电路分析中，没有特别说明，电压和电流一般为关注意：在电路分析中，没有特别说明，电压和电流一般为关 联参考方向。联参考方向。 在电路分析中，对一个元件既要假设通过它的电流参考在电路分析中，对一个元件既要假设通过它的电流参考 方向，又要假设该元件两端电压的参考极性，两个都可任意方向，又要假设该元件两端电压的参考极性，两个都可任意 假定，而且独立无关。假定，而且独立无关。 当电压和电流的参考方向一致时，称当电压和电流的参考方向一致时，称 电压和电流为电压和电流为关联参考方向关联参考方向； 相反，当电压和电流的参考方相反，当电压和电流的参考方 向相反时，称电压和电流为向相反时，称电压和电流为非关联参考方向非关联参考方向。 四、能量四、能量 电压单位为伏特（电压单位为伏特（V V），电流单位为安培（），电流单位为安培（A A），则能），则能 量单位为焦耳（量单位为焦耳（J J）。）。 根据电压定律，从根据电压定律，从t t 0 0 到到t t的时间内元件吸收的能量的时间内元件吸收的能量WW为为： 五、功率五、功率 电压单位为伏特（电压单位为伏特（V V），电流单位为安培（），电流单位为安培（A A），则功），则功 率单位为瓦特（率单位为瓦特（WW）。）。 功率是单位时间内所做的功，即：功率是单位时间内所做的功，即： 六、电源与负载的判别六、电源与负载的判别 根据根据 U U、I I 的的实际方向判别实际方向判别 电源：电源：U U、I I 实际方向相反，实际方向相反， 即电流从即电流从U U“+”“+”端流出，端流出， （发出功率）（发出功率）； 负载：负载：U U、I I 实际方向相同，实际方向相同， 即电流从即电流从U U“+ +”端流入，端流入， （吸收功率）（吸收功率）。 R U + _ I I E + _ U + _ 例：例：已知：方框代表电源或负载，已知：方框代表电源或负载，U U = 220V = 220V，I I = -1A = -1A 试问试问试问试问 ：哪些方框是：哪些方框是电电电电源，哪些是源，哪些是负载负载负载负载 ？ U I + + - - (a(a ) ) U I + + - - (b(b ) ) U I - - + + (c(c ) ) U I - - + + (d(d ) ) 解：解： (a) (a) 电流从电流从“ “+”+”流出，故为电源；流出，故为电源； (b) (b) 电流从电流从“ “+”+”流入，故为负载；流入，故为负载； (c) (c) 电流从电流从“ “+”+”流入，故为负载流入，故为负载 ； (d) (d) 电流从电流从“ “+”+”流出，故为电源。流出，故为电源。 1.3.1 1.3.1 电阻元件电阻元件 一、线性电阻（简称电阻）一、线性电阻（简称电阻） 根据欧姆定律：根据欧姆定律： 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R R单位为欧姆（单位为欧姆（WW） 。 G G为电导，单位为西门子（为电导，单位为西门子（S S）。 欧姆定律在非关联参考方向情况下欧姆定律在非关联参考方向情况下 电阻符号为：电阻符号为： 1-3 1-3 电路元件电路元件 二、电阻消耗的功率二、电阻消耗的功率 电阻一般把吸收的电能转换成热能消耗掉。电阻一般把吸收的电能转换成热能消耗掉。 在关联参考方向下在关联参考方向下 p p= =uiui= =i i 2 2 R R00，吸收电能，说明电阻是一个无源元件。，吸收电能，说明电阻是一个无源元件。 在非关联参考方向下在非关联参考方向下 p p= =uiui= -= -i i 2 2 R R00，吸收电能，同样说明电阻是一个无源元件。，吸收电能，同样说明电阻是一个无源元件。 三、伏三、伏安特性安特性 电阻以电压为纵或横坐标，电流为横或纵坐标，画出的电阻以电压为纵或横坐标，电流为横或纵坐标，画出的 电压和电流的关系曲线叫该元件的伏电压和电流的关系曲线叫该元件的伏安特性。安特性。 四、非线性电阻四、非线性电阻 非线性电阻的电阻非线性电阻的电阻R R不等于一个常数，即：不等于一个常数，即： 五、开路和短路的概念五、开路和短路的概念 无论电压无论电压u u为多大，为多大，i i=0A=0A，则电阻，则电阻R R相当于无穷大，等效为开路。相当于无穷大，等效为开路。 开路开路 无论电流无论电流i i为多大，为多大，u u=0V=0V，则电阻，则电阻R R相当于零，等效为短路。相当于零，等效为短路。 短路短路 1.3.2 1.3.2 电容元件电容元件 一、线性电容（简称电容）一、线性电容（简称电容） 电容符号为：电容符号为： 则电容电压与所带电荷之间满足：则电容电压与所带电荷之间满足： 式中式中C C是电容元件的参数，称为电容。是电容元件的参数，称为电容。C C是一个正实常数。当电压单是一个正实常数。当电压单 位为伏特，电荷单位为库仑（位为伏特，电荷单位为库仑（C C），则电容单位为），则电容单位为法拉法拉（F F）。）。 1 1m mF=10F=10-6 -6 F F， 1pF=101pF=10-12 -12 F F 。 二、库二、库伏特性伏特性 电容元件两端的电荷和电压的的关系曲线。电容元件两端的电荷和电压的的关系曲线。 三、电压与电流的关系三、电压与电流的关系 微分关系微分关系 积分关系积分关系 电容的特性电容的特性 在直流电路中，电容元件处相当于开路；在直流电路中，电容元件处相当于开路； 电容元件具有电容元件具有“ “记忆记忆” ”功能（从积分关系来看）；功能（从积分关系来看）； 四、电容吸收的能量四、电容吸收的能量 从从t t 0 0 到到t t的时间内，电容元件吸收的能量的时间内，电容元件吸收的能量WW C C 求得为：求得为： WW C C 00，充电，以电场能量的形式储存；，充电，以电场能量的形式储存； WW C C 00，放电，元件释放电能；，放电，元件释放电能； 五、非线性电容五、非线性电容 非线性电容的电容值非线性电容的电容值C C不等于一个常数，即：不等于一个常数，即： 电容是储能元件, 不消耗有功功率 1.3.3 1.3.3 电感元件电感元件 一、线性电感（简称电感）（一、线性电