[工學]大學課程電子電工技術(shù)楊靜生主編課件第一章(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 負載電阻 + S E R0 RL I U 電源 電源電動勢 電源內(nèi)阻 電路電流 : LRREI??0電源端電壓 : 0U E I R??如圖所示，當開關(guān) s閉合時 電源外特性 : I U E 0 電源端電壓 U和輸出電流 I的關(guān)系 電源外特性的斜率與 R0有關(guān)， R0越小，斜率越小。 R0 RL時， U 隨負載的變動很小，受負載的影響很小，電源帶負載能力強 b）電源開路 + S E R0 I U0 I = 0 U=U0=E P = 0 (空載， RL=∞) c)電源短路 U = 0 + E R0 IS U 0REIS ?外電路被短路 (RL =0) 電源短路容易燒壞電源，因此電源使用中通常接入 熔斷器 P=0(輸出功率 ) PE =I2 R0 (電源消耗的功率 ) 5)電氣設(shè)備的額定值 電氣設(shè)備 長期、安全 工作條件下的 正確使用時的技術(shù)數(shù)據(jù) 稱為額定值。電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。 電器設(shè)備的額定值主要有額定電壓 、 額定電流 、 額定功率和額定溫升 (溫升是指在規(guī)定的冷卻方式下高出周圍介質(zhì)的溫度 ， 周圍介質(zhì)溫度定位 40℃ ),下標為 “ N”。 通常情況下，用電器的實際功率并不等于額定電功率。當實際功率小于額定功率時，用電器實際功率達不到額定值，當實際功率大于額定功率時，用電器易損壞。 用電器額定工作時的電壓叫額定電壓，電流為額定電流， 額定電壓下的電功率稱為額定功率 ；由以上兩個參數(shù)，可通過計算獲得另外一個參數(shù) 額定功率通常標示在電器設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)上，作為用電器正常工作條件下的最高限值。 想想 練練 ? 舉例 1： 右下圖電路，若已知元件吸收功率為－20W，電壓 U=5V，求電流 I。 + U I 元 件 分析： 由圖可知 UI為關(guān)聯(lián)參考方向，因此 : A4520 ????? UPI ? 舉例 2： 右下圖電路，若已知元件中電流為 I=－ 100A，電壓 U=10V，求電功率 P，并說明元件是電源還是負載。 + U I 元 件 解： UI非關(guān)聯(lián)參考，因此 : 元件吸收正功率，說明元件是負載。 W100 0)100(10 ??????? UIPI為負值，說明它的實際方向與圖上標示的參考方向相反。 某用電器的額定值為“ 220V， 100W”，此電器正常工作10小時，消耗多少焦耳電能？合多少度電？ 一只標有 “ 220V， 60W”的電燈 ， 當其兩端電壓為多少伏時電燈能正常發(fā)光 ？ 正常發(fā)光時電燈的電功率是多少 ？若加在燈兩端的電壓僅有 110伏時 ， 該燈的實際功率為多少瓦 ？ 額定功率有變化嗎 ？ 把一個電阻接在 6伏的直流電源上 ， 已知某 1分鐘單位時間內(nèi)通過電阻的電量為 3個庫侖 ， 求這 1分鐘內(nèi)電阻上通過的電流和電流所做的功各為多少 ？ 3A， 1080J 3600000J， 1度電 220V， 60W； 15W，不變。 電路由哪幾部分組成？試述電路的功能？ 為何要引入?yún)⒖挤较颍繀⒖挤较蚝蛯嶋H方向有何聯(lián)系與區(qū)別？ 何謂電路模型？ 理想電路元件與實際元器件有何不同？ 如何判斷元件是電源還是負載？ 1. 電源外特性與橫軸相交處的電流 =？電流工作狀態(tài)？ 2. 該電阻允許加的最高電壓 =？允許通過的最大電流 =？ 100A的發(fā)電機，只接了60A的照明負載，還有 40A電流去哪了？ 12V,短路電流為 30A,則電源的 US=?RS=？ U I 0 U0 I=? “1W、 100Ω” 一個實際電源產(chǎn)生的功率通常分為兩部分，一部分消耗在電源及線路的內(nèi)阻上，另一部分輸出給負載。 如何使負載上獲得最大功率呢？ RL S US I R0 ＋ － 用左圖所示的閉合電路來分析。 L0SRRUI?? 電工技術(shù)中一般考慮的是如何提高電源的利用率問題 ， 電子技術(shù)中則希望負載上得到的功率越大越好 。 電路中通過的電流為： L2L0SL2 )( RRRURIP???負載上獲得的功率為： L2L0SL2 )( RRRURIP???L2L002S)(4RRRRUP???由此式能看出負載上獲得最大功率的條件嗎？ *R0=RL 把上式加以整理可得： 電源內(nèi)阻與負載電阻相等稱為 阻抗匹配。 晶體管收音機的輸出變壓器就是利用這一原理使喇叭上獲得最大功率的。 02Sm a xL 4 RUP ?RL S US I R0 ＋ － 負載上的最大功率為： PP maxRR = R 0sU24R 0負載功率與負載電阻之間的關(guān)系： %1 0 0%1 0 02212 ?????? PPPPP? 提高電能效率能大幅度節(jié)約投資。據(jù)專家測算，建設(shè) 1千瓦的發(fā)電能力，平均在 7000元左右；而節(jié)約 1千瓦的電力，大約平均需要投資 2022元，不到建設(shè)投資的 1/3。通過提高電能效率節(jié)約下來的電力還不需要增加煤等一次性資源投入，更不會增加環(huán)境污染。 效率 電氣設(shè)備運行時客觀上存在損耗，在工程應(yīng)用中，常把輸出功率與輸入功率的比例數(shù)稱為效率，用 “ η ”表示： 1）目的 將某些復雜的電路根據(jù)等效的原則化簡成簡單的電路，甚至簡化成單回路電路 2）基本思路 把電路中的某部分電路 (一般是一個二端網(wǎng)絡(luò) )用另一個簡化的電路 (另一個二端網(wǎng)絡(luò) )替換，替換后電路被簡化了，而這個電路中未被替換的部分的解答不變 兩種電源之間的等效互換 等效互換的原則： 當外接負載相同時，兩種電源模型對外部電路的電壓、電流相等。 由圖 a： U = Us－ IR0 由圖 b： U = ISR0 – IR0 I RL R0 + – Us U + – 電壓源 RL R0 U R0 U IS I + – 電流源 Us = Is R0 內(nèi)阻改并聯(lián) Is = Us R0 b I R0 Uab + _ US + _ a IS R0 Uab b I R0 Uab + _ a 內(nèi)阻改串聯(lián) 等效變換條件 : Us = ISR0 0 S R Us I ? ① 電壓源和電流源的等效關(guān)系只 對 外 電路而言，對電源 內(nèi)部則是 不等效的。 注意事項： 例：當 RL= ? 時， 電壓源的內(nèi)阻 R0 中不損耗功率， 而電流源的內(nèi)阻 R0 中則損耗功率。 例如：當 RL=∞ Is a RO39。 b Uab39。 I 39。 RL a E + b I Uab RO RL RO中不消耗能量 RO39。中則消耗能量 對內(nèi)不等效 對外等效 0 ? ? ? ? ? ? I I Us U U ab ab ② 等效變換 時，兩電源的 參考方向 要一一對應(yīng)。 R0 + – E a b IS R0 a b R0 – + E a b IS R0 a b ③ 理想電壓源與理想電流源之間無等效關(guān)系。 ④ 任何一個電動勢 E 和某個電阻 R 串聯(lián)的電路， 都可化為一個 電流為 IS 和這個電阻并聯(lián)的電路。 兩種電源模型之間等效變換時，電壓源的數(shù)和電流源的數(shù)值遵循歐姆定律的數(shù)值關(guān)系，但變換過程中 內(nèi)阻不變。 例 1: 求下列各電路的等效電源 解 : + – a b U 2? 5V (a) + ? + – a b U 5V (c) + ? a + 2V 5V U + b 2? (c) + ? (b) a U 5A 2? 3? b + ? (a) a + – 5V 3? 2? U + ? a 5A b U 3? (b) + ? 例 2: 試用電壓源與電流源等效變換的方法 ,計算 2?電阻中的電流。 A1A222 28 ??? ??I解 : – 8V + – 2? 2V + 2? I (d) 2? 由圖 (d)可得 6V 3? + – + – 12V 2A 6? 1? 1? 2? I (a) 2A 3? 1? 2? 2V + – I 2A 6? 1? (b) 4A 2? 2? 2? 2V + – I (c) 電阻的連接及等效互換 1) 電阻的串聯(lián) 特點 : 1)各電阻一個接一個地順序相聯(lián)； 2)各電阻中通過同一電流； 3)等效電阻等于各電阻之和； 兩電阻串聯(lián)時的分壓公式： URR RU2111 ?? URRRU2122 ??R =R1+R2 4)串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。 R1 U1 U R2 U2 I + – + + – – R U I + – 應(yīng)用： 降壓、限流、調(diào)節(jié)電壓等。 2) 電阻的并聯(lián) 兩電阻并聯(lián)時的分流公式： IRR RI2121 ?? IRRRI2112 ??21111 RRR ??(4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。 特點 : (1)各電阻聯(lián)接在兩個公共的結(jié)點之間； (2)各電阻兩端的電壓相同； (3)等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和； R U I + – I1 I2 R1 U R2 I + – 應(yīng)用： 分流、調(diào)節(jié)電流等。 3)電阻星形聯(lián)結(jié)與 三角形聯(lián)結(jié)的等效變換 等效變換的條件： 對應(yīng)端流入或流出的電流 (Ia、 Ib、 Ic)一一相等，對應(yīng)端間的電壓 (Uab、 Ubc、 Uca)也一一相等。 經(jīng)等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。 等效變換 a C b Rca Rbc Rab 電阻 ?形聯(lián)結(jié) Ia Ib Ic 電阻 Y形聯(lián)結(jié) Ia Ib Ic b C Ra Rc Rb a 據(jù)此可推出兩者的關(guān)系 )//()//()//(bcabcacabaabbccbbacaabbaRRRRRRRRR