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1、電工與電子技術(shù)電工與電子技術(shù)第一章第一章 直流電路直流電路第一節(jié)第一節(jié) 電路的組成電路的組成第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量第三節(jié)第三節(jié) 電路的基本元件電路的基本元件第四節(jié)第四節(jié) 電阻的連接方式電阻的連接方式第五節(jié)第五節(jié) 電功與電功率電功與電功率第六節(jié)第六節(jié) 電容電容返回第一節(jié)第一節(jié) 電路的組成電路的組成 電流流過的回路叫做電路。在人們的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，電路無電流流過的回路叫做電路。在人們的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，電路無處不在。從電視機(jī)、電冰箱、計(jì)算機(jī)到自動(dòng)化生產(chǎn)線，都體現(xiàn)了電路處不在。從電視機(jī)、電冰箱、計(jì)算機(jī)到自動(dòng)化生產(chǎn)線，都體現(xiàn)了電路的存在。最簡單的電路由電源負(fù)載和導(dǎo)線、

2、開關(guān)等元件組成。電路處的存在。最簡單的電路由電源負(fù)載和導(dǎo)線、開關(guān)等元件組成。電路處處連通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開處連通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。電路某一部分的兩端直接接通，使這部分的電壓叫做斷路或者開路。電路某一部分的兩端直接接通，使這部分的電壓變成零，叫做短路。變成零，叫做短路。電路由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備四大部分組成。實(shí)際應(yīng)用電路由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備四大部分組成。實(shí)際應(yīng)用的電路都比較復(fù)雜，因此，為了便于分析電路的實(shí)質(zhì)，通常用符號表的電路都比較復(fù)雜，因此，為了便于分析電路的實(shí)質(zhì)，通常用符號表示組成

3、電路實(shí)際原件及其連接線，即畫成所謂電路圖。其中導(dǎo)線和輔示組成電路實(shí)際原件及其連接線，即畫成所謂電路圖。其中導(dǎo)線和輔助設(shè)備合稱為中間環(huán)節(jié)。助設(shè)備合稱為中間環(huán)節(jié)。1.電源電源 電源是提供電能的設(shè)備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。例如，電源是提供電能的設(shè)備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。例如，電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能;發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。由于非發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。由于非電能的種類很多，轉(zhuǎn)變成電能的方式也很多，所以，目前實(shí)用的電源電能的種類很多，轉(zhuǎn)變成電能的方式也很多，所以，目前實(shí)用的電源類型也很多，最常用的電源是干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等。類型也很多，最常用

4、的電源是干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等。下一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 電路的組成電路的組成2.負(fù)載負(fù)載在電路中使用電能的各種設(shè)備統(tǒng)稱為負(fù)載。負(fù)載的功能是把電能轉(zhuǎn)變在電路中使用電能的各種設(shè)備統(tǒng)稱為負(fù)載。負(fù)載的功能是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥堋＠?，電爐把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮転槠渌问侥堋＠?，電爐把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，等等。通常使用的照明器具、家用電、機(jī)床等都可稱為負(fù)載。械能，等等。通常使用的照明器具、家用電、機(jī)床等都可稱為負(fù)載。3.導(dǎo)線導(dǎo)線 連接導(dǎo)線用來把電源、負(fù)載和其他輔助設(shè)備連接成一個(gè)閉合回路，連接導(dǎo)線用來把電源、負(fù)載和其他輔助設(shè)備連接成一個(gè)閉合回路，起著傳輸電能的作用。起

5、著傳輸電能的作用。4.輔助設(shè)備輔助設(shè)備 輔助設(shè)備是用來實(shí)現(xiàn)對電路的控制、分配、保護(hù)及測量等作用的。輔助設(shè)備是用來實(shí)現(xiàn)對電路的控制、分配、保護(hù)及測量等作用的。輔助設(shè)備包括各種開關(guān)、熔斷器及測量儀表等。輔助設(shè)備包括各種開關(guān)、熔斷器及測量儀表等。最簡單的電路實(shí)例是最簡單的電路實(shí)例是圖圖1一一1所示的手電筒電路。為了便于對電路進(jìn)所示的手電筒電路。為了便于對電路進(jìn)行分析和計(jì)算，常把實(shí)際元件加以近似化、理想化，在一定條件下忽行分析和計(jì)算，常把實(shí)際元件加以近似化、理想化，在一定條件下忽略其次要性質(zhì)，用足以表征其主要特征的略其次要性質(zhì)，用足以表征其主要特征的“模模上一頁 下一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 電路的組成電路

6、的組成型型”來表示，即用理想元件來表示。例如，來表示，即用理想元件來表示。例如，“電阻元件電阻元件”就是電阻器、就是電阻器、電烙鐵、電爐等實(shí)際電路元件的理想元件，稱為模型。因?yàn)樵诘皖l電電烙鐵、電爐等實(shí)際電路元件的理想元件，稱為模型。因?yàn)樵诘皖l電路中，這些實(shí)際元件所表現(xiàn)的主要特征是把電能轉(zhuǎn)化為熱能。用路中，這些實(shí)際元件所表現(xiàn)的主要特征是把電能轉(zhuǎn)化為熱能。用“電電阻元件阻元件”這樣一個(gè)理想元件來反映消耗電能的特征。同樣，在一定條這樣一個(gè)理想元件來反映消耗電能的特征。同樣，在一定條件下，件下，“電感元件電感元件”是線圈的理想元件，是線圈的理想元件，“電容元件電容元件”是電容器的理是電容器的理想元件。

7、想元件。圖圖1一一2是圖是圖1一一1所示實(shí)際電路的電路模型。所示實(shí)際電路的電路模型。上一頁返回第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量研究電路的基本規(guī)律，首先應(yīng)掌握電路中的基本物理量，電流、電壓研究電路的基本規(guī)律，首先應(yīng)掌握電路中的基本物理量，電流、電壓和電功率。和電功率。一、電流一、電流 電流在實(shí)用上有兩個(gè)含義電流在實(shí)用上有兩個(gè)含義:第一，電流表示一種物理現(xiàn)象，即電荷第一，電流表示一種物理現(xiàn)象，即電荷有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)就形成電流。第二，電流的大小用電流強(qiáng)度來表示，而有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)就形成電流。第二，電流的大小用電流強(qiáng)度來表示，而電流強(qiáng)度是指在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面積的電荷量，其單位是安培電流強(qiáng)度

8、是指在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面積的電荷量，其單位是安培(庫庫/秒秒)，簡稱安，用大寫字母，簡稱安，用大寫字母A表示。但電流強(qiáng)度多簡稱電流。所以表示。但電流強(qiáng)度多簡稱電流。所以電流又代表一個(gè)物理量，這是電流的第二個(gè)含義。電流又代表一個(gè)物理量，這是電流的第二個(gè)含義。電流的真實(shí)方向和正方向是兩個(gè)不同的概念，不能混淆。習(xí)慣上總電流的真實(shí)方向和正方向是兩個(gè)不同的概念，不能混淆。習(xí)慣上總是把正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，作為電流的方向，這就是電流的實(shí)際方向或是把正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，作為電流的方向，這就是電流的實(shí)際方向或真實(shí)方向，它是客觀存在，不能任意選擇，在簡單電路中，電流的實(shí)真實(shí)方向，它是客觀存在，不能任意選擇，在簡單

9、電路中，電流的實(shí)際方向能通過電源或電壓的極性很容易地確定下來。際方向能通過電源或電壓的極性很容易地確定下來。下一頁返回第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量 但是，在復(fù)雜直流電路中，某一段電路里的電流真實(shí)方向很難預(yù)先確但是，在復(fù)雜直流電路中，某一段電路里的電流真實(shí)方向很難預(yù)先確定，在交流電路中，電流的大小和方向都是隨時(shí)間變化的。這時(shí)，為定，在交流電路中，電流的大小和方向都是隨時(shí)間變化的。這時(shí)，為了分析和計(jì)算電路的需要，引入了電流參考方向的概念，參考方向又了分析和計(jì)算電路的需要，引入了電流參考方向的概念，參考方向又叫假定正方向，簡稱正方向。叫假定正方向，簡稱正方向。所謂正方向，就是在一段

10、電路里，在電流兩種可能的真實(shí)方向中，任所謂正方向，就是在一段電路里，在電流兩種可能的真實(shí)方向中，任意選擇一個(gè)作為參考方向意選擇一個(gè)作為參考方向(即假定正方向即假定正方向)。當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定。當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定的正方向相同時(shí)，電流是正值的正方向相同時(shí)，電流是正值;當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定正方向相反當(dāng)實(shí)際的電流方向與假定正方向相反時(shí)，電流就是負(fù)值。時(shí)，電流就是負(fù)值。電流主要分為兩類電流主要分為兩類:一類為大小和方向均不隨時(shí)間變化的電流為恒一類為大小和方向均不隨時(shí)間變化的電流為恒定電流，簡稱直流定電流，簡稱直流(簡寫簡寫DC)，用大寫字母，用大寫字母1表示。另一類為大小和方表示。另一類為大小

11、和方向均隨時(shí)間變化的電流為變化電流，用小寫字母向均隨時(shí)間變化的電流為變化電流，用小寫字母i或或i(t)表示。其中一表示。其中一個(gè)周期內(nèi)電流的平均值為零的變動(dòng)電流稱為交變電流，簡稱交流個(gè)周期內(nèi)電流的平均值為零的變動(dòng)電流稱為交變電流，簡稱交流(簡簡寫寫AC)，也用，也用i表示。表示。上一頁 下一頁返回第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量 幾種常見的電流波形如幾種常見的電流波形如圖圖1一一3所示，圖所示，圖1一一3(a)為直流，圖為直流，圖1一一3(b),(c)為交流。為交流。在分析電路時(shí)，對復(fù)雜電路由于無法確定電流的實(shí)際方向，或電流的在分析電路時(shí)，對復(fù)雜電路由于無法確定電流的實(shí)際方向，或

12、電流的實(shí)際方向在不斷地變化，而引入了實(shí)際方向在不斷地變化，而引入了“參考方向參考方向”的概念。的概念。參考方向是一個(gè)假想的電流方向。在分析電路前，需先任意規(guī)定未知參考方向是一個(gè)假想的電流方向。在分析電路前，需先任意規(guī)定未知電流的參考方向，并用實(shí)線箭頭標(biāo)于電路圖上，如電流的參考方向，并用實(shí)線箭頭標(biāo)于電路圖上，如圖圖1一一4所示，圖中所示，圖中方框表示一般二端元件。特別注意方框表示一般二端元件。特別注意:圖中實(shí)線箭頭和電流符號圖中實(shí)線箭頭和電流符號i缺一不缺一不可。可。若計(jì)算結(jié)果若計(jì)算結(jié)果(或已知或已知)i0，則電流的實(shí)際方向與電流的參考方向一，則電流的實(shí)際方向與電流的參考方向一致致;若若i0時(shí)，

13、該電壓的實(shí)時(shí)，該電壓的實(shí)際極性與所標(biāo)的參考極性相同際極性與所標(biāo)的參考極性相同;當(dāng)當(dāng)u 0，所標(biāo)參考極性與實(shí)際極，所標(biāo)參考極性與實(shí)際極性相同。性相同。上一頁 下一頁返回第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量(2)圖圖1一一6(b),B點(diǎn)為高電位，因點(diǎn)為高電位，因u=一一12V 0，但圖中沒有標(biāo)出參考極，但圖中沒有標(biāo)出參考極性。性。當(dāng)元件上的電流參考方向是從電壓的參考高電位指向參考低電位時(shí)，當(dāng)元件上的電流參考方向是從電壓的參考高電位指向參考低電位時(shí)，稱為關(guān)聯(lián)參考方向，反之稱為非關(guān)聯(lián)參考方向，如稱為關(guān)聯(lián)參考方向，反之稱為非關(guān)聯(lián)參考方向，如圖圖1一一7所示。所示。三、電功率三、電功率 在物理學(xué)

14、中，用電功率表示消耗電能的快慢，電功率用尸表示，它在物理學(xué)中，用電功率表示消耗電能的快慢，電功率用尸表示，它的單位是的單位是Watt，符號是，符號是W。電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功叫做電功率。以。電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功叫做電功率。以燈泡為例，電功率越大，燈泡越亮。在電路分析中，通常用電流燈泡為例，電功率越大，燈泡越亮。在電路分析中，通常用電流i與電與電壓壓u的乘積來描述功率。的乘積來描述功率。在在u、i關(guān)聯(lián)參考方向下，元件上吸收的功率定義為關(guān)聯(lián)參考方向下，元件上吸收的功率定義為上一頁 下一頁返回第二節(jié)第二節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量在在u、i非關(guān)聯(lián)參考方向下，元件上吸收的功率為非關(guān)聯(lián)參考方向

15、下，元件上吸收的功率為 不論不論u、i是否是關(guān)聯(lián)參考方向，若是否是關(guān)聯(lián)參考方向，若P0，則該元件吸收，則該元件吸收(或消耗或消耗)功率功率;若若P0，表明電流的實(shí)際方向，表明電流的實(shí)際方向與參考方向相同與參考方向相同;當(dāng)電流在負(fù)半周時(shí)，當(dāng)電流在負(fù)半周時(shí)，i 0，則稱，則稱u比比i在相位上超前在相位上超前角，或者說角，或者說i比比u滯后滯后角。因此角。因此相位差是描述兩個(gè)同頻率正弦量之間的相位關(guān)系即到達(dá)某個(gè)值的先后相位差是描述兩個(gè)同頻率正弦量之間的相位關(guān)系即到達(dá)某個(gè)值的先后次序的一個(gè)特征量。我們規(guī)定其絕對值不超過次序的一個(gè)特征量。我們規(guī)定其絕對值不超過180,即即|180。上一頁 下一頁返回第一

16、節(jié)第一節(jié) 正弦交流電的基本概念正弦交流電的基本概念當(dāng)當(dāng)=o，即兩個(gè)同頻率正弦量的相位差為零，這樣兩個(gè)正弦量將同時(shí)，即兩個(gè)同頻率正弦量的相位差為零，這樣兩個(gè)正弦量將同時(shí)到達(dá)零值或峰值。我們稱這兩個(gè)正弦量為同相，波形如到達(dá)零值或峰值。我們稱這兩個(gè)正弦量為同相，波形如圖圖2一一5(a)所示。所示。當(dāng)當(dāng)=，即兩個(gè)同頻率正弦量的相位差為，即兩個(gè)同頻率正弦量的相位差為180，這樣一個(gè)正弦量達(dá)，這樣一個(gè)正弦量達(dá)到正峰值時(shí)，另一個(gè)正弦量剛好在負(fù)的峰值，我們稱這兩個(gè)正弦量反到正峰值時(shí)，另一個(gè)正弦量剛好在負(fù)的峰值，我們稱這兩個(gè)正弦量反相，波形如圖相，波形如圖2-5(b)所示。所示。四、正弦量的相量表示法四、正弦量的相量表示法一個(gè)正弦量可以表示為一個(gè)正弦量可以表示為根據(jù)此正弦量的三要素，可以作一個(gè)復(fù)數(shù)讓它的模為根據(jù)此正弦量的三要素，可以作一個(gè)復(fù)數(shù)讓它的模為Um，幅角為，幅角為wt+，即，即上一頁 下一頁返回第一節(jié)第一節(jié) 正弦交流電的基本概念正弦交流電的基本概念 上式上式J=，為虛數(shù)單位，這一復(fù)數(shù)的虛部為一正弦時(shí)間函數(shù)，為虛數(shù)單位，這一復(fù)數(shù)的虛部為一正弦時(shí)間函數(shù)，正好是已知的正弦量，所以一個(gè)正弦量給定后，總可