页数：75页文件大小：6.74 MB来源： 电工电子技术项目ppt课件
本课件为项目1电路基础，从电工技术发展概况切入，依次讲解电流、电压、电位与参考方向，电阻与电源的特性，以及支路电流法、戴维宁定理与叠加定理等经典分析方法，并配有家庭布线等实施案例。
电路基础项目封面
电工电子技术项目教程模块2模拟电子技术模块3数字电子技术模块4综合应用模块1电气基础知识
项目1 电路基础导览
动态电路分析项目2交流电路项目1电路基础电工电子技术项目教程模块1电气基础知识
电工技术发展概况（一）
发展概况1.1785年库仑确定了电荷间的相互作用力，电荷的概念开始有了定量的意义。
2.1826年欧姆发现了欧姆定律。
3.1831年法拉第发现了电磁感应定律。
4.1834年雅可比制造出第一台电动机。
5.1864年麦克斯韦提出了电磁波理论。
6.1888年赫兹通过实验获得了电磁波，证实了麦克斯韦提出的电磁波理论。
7.1895年意大利和俄国分别进行了通信实验从而为无线电技术的发展开辟了道路。
电工技术发展概况（二）
8.1904年弗莱明发明了电子二极管。
9.1948年贝尔实验室发明了晶体管。
10.1958年生产出集成电路（到现在已经是超大规模集成电路）。
现在的集成电路线宽是0.3um，可望达到0.01um（30个原子的宽度）。
未来的发展－《量子电工学》发展概况
项目1 任务导览
任务1.1认识电路的组成任务1.2认识电流的基本作用与电路的工作状态任务1.3分析电路与计算项目1电路基础
任务1.1 认识电路的组成
任务1.1认识电路的组成
电路的组成实物与原理图：电路组成任务引入页，用实物接线图、仿真电路图与电路原理图对照引出电路的组成要素。
实物接线仿真电路原理图 电路的组成
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电流及其方向
一、描述电路的基本物理量1.电流及方向电流是电荷定向移动形成的。
物理上规定：“电流的方向是电子定向流动的反方向或者正电荷的流动方向”。
电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，用I表示，其标准单位是安培(A)，常用的单位还有MA、KA、mA、μA、nA等。
它们之间的关系是：1A=103mA=106μA=109nA，1MA=103KA=106A
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电流的参考方向
直流电流
交流电流
电压与电位差
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电压的参考方向
电位的概念
负荷、电源与中间环节
电阻的概念
1.电阻电流流动的时候，有一种阻碍这个流动的作用，这种阻碍作用的大小叫电阻，用R(英语Resistance的第一个字母)表示，单位是欧姆(Ω)。
电阻的电路符号国内一般采DIN标准，用“”表示，国际上大多采用ANSI标准，用“”表示。
电阻定律与电阻率
表示电阻率，在数值上等于单位长度、单位截面积的物体在20℃时所具有的电阻值。
不同材料的物体对电流的阻碍作用，即电阻是不同的。
此外，电阻(R)还与该物体的长度(l)成正比，与其横截面积(S)成反比，这种关系用公式表述为：1）电阻的性质与形式
电阻的主要参数
电阻上一般标有两个参数(ratings)：一个是“阻值”，大小用欧姆表示；另一个是“功率”，表示没有过热及燃烧时消耗电源能量的数量。
在大多数应用中功率的典型值是1/4和1/2瓦，更高功率的应用中还有1、2、5或10瓦，甚至更高。
电阻的主要参数
各种各样的电阻：各种电阻实物图示页，展示不同封装与功率等级的电阻器外形。
各种各样的电阻
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电阻色环标识法
2）电阻数值标识方法靠近电阻端的是第一色环，顺次是二、三、四色环。
前二环代表电阻有效值，第三环代表乘上的次方数，第四个色环表示误差。
例如：有一个碳质电阻，它有四道色环，顺序是红、紫、黄、银。
这个电阻的阻值就是270000欧（270K），误差是±10%。
排阻与数字标号读法
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电阻的串联
3）电阻在电路中的连接
串联的分压作用：串联分压作用讲解页，说明电阻串联在电路中的主要目的是实现分压。
串联的主要目的是用来分压。串联的作用
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电阻的并联
并联连接(电阻两端为同一电压)后合成的总阻值的倒数是各自电阻值之倒数和，即
并联的分流作用：并联分流作用讲解页，说明电阻并联在电路中的主要目的是实现分流。
并联的主要目的是用来分流。并联的作用
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电源的作用与形式
2.电源电源的作用是把其他形式的能量转变成电能，是一种向用电设备提供能量驱动支持的装置。
作为电流能够流动的动力源泉，分交流电源和直流电源两种。
在实践中，电源一般有三种形式：它可以是一个电池，一个发电机，或一些电子电源的组合。
电压源及其伏安特性
1）电压源向负载提供一个确定电压的装置。
经常接触到的电源大多是电压源或者是可以转换为电压源模型而进行运算的电源。
电压源及伏安特性开路电压U=E
理想电压源
理想电压源在电路理论中，为便于分析，常常采用理想电压源模型，即认为：电源的内阻R0为0(或R0«负荷电阻RL)。
特点：输出电压不变，其值等于电动势(EMF)，电压源中电流大小由外电路负荷决定。
电流源及其伏安特性
2）电流源向负载提供一个确定电流的装置，可从电压源变化而来。
电流源及伏安特性电流源的输出电流
理想电流源
理想电流源和电压源一样，在电路理论分析中，常采用理想电流源模型，即：电流源内阻R0=或R0>>负荷电阻RL。
理想电流源其输出电流不变，电流值大小恒等于电流源电流IS，输出电压由外电路决定。
电压源与电流源的等效变换
3）电压源与电流源的等效变换电压源、电流源都是电路模型，在相同外接负载电阻的情况下，只要保持其对负载的输出电压、电流相等，两种电源可以等效变换。
等效变换的特别提示
等效关系仅对外电路而言，至于电源内部，一般是不等效的（两种电源内阻的电压降及功率损耗一般不相等）。
恒压源和恒流源之间没有等效关系，因为二者内阻不相等。
采用两种电源等效变换的方法，可将复杂电路简化为简单电路，给电路分析带来方便。
任务1.1 实施小结
电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，都是有电源、负载(或负荷)、中间环节三个最基本的部分组成。
电路工作时发生的物理现象是千差万别的，但它们是有普遍规律的，我们的任务就是从发现其普遍规律出发，学会电路的一般分析计算办法，使电能更好的为人们服务。
任务1.2 认识电流的作用与电路状态
（1）认识电流的基本作用；
家庭布线任务引入
家庭布线干线分支分支配电箱空调专线楼下插座回路楼上插座回路烤箱等大用电气回路电能的应用非常广泛，仅仅一个家庭就涉及到多种多样的电器，需要各种各样的控制方式，只有从电流的基本作用入手，了解最基本的电路定律，才能在宏观上了解电路工作情况。
电流的化学作用
一、电流的基本作用电流的基本作用主要有三种，即化学作用(充电电池充电、电镀)、电磁作用(各种继电器、接触器)和电热作用(电炉)。
1.化学作用电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质。
这种作用也叫做电流的化学效应。
电流的电磁作用
2.电磁作用利用通有电流的导线在周围会产生磁场的原理实现。
根据电磁作用力的大小分为电磁元件与电磁器件。
电磁元件通常分为：利用自感原理(电感线圈)利用互感作用(变压器)
电感元件
1)电感导线绕成圆圈的形状就可制成电感。
圈数越多，电感越大。
电感的电路符号是“”用L表示，标准单位“亨利”(H)。
常用的单位还有“毫亨”(mH)和“微亨”(H)。
电感有固定容量和可调容量两种。
可调电感一般有一个可插入的磁芯，通过改变磁芯在线圈中的位置来微调容量。
电感的性质与储能
当通过电感元件的电流随时间变化时，电感元件中产生自感电动势。
电感元件两端电压和电流的关系当通过电感元件的电流为时所储存的磁场能量为电感的性质
变压器的功用
2)变压器利用互感原理工作变压器的主要功用变换电压变换电流变换阻抗改变相位非接触式充电器
变压器的变比与原理
变压器原理U2U1N1N2Φ
变压器功率关系
(2)电流与电压的关系变压器从电网中获取能量，并通过电磁感应进行能量转换后，再把电能输送给负载。
根据能量守恒定律，在忽略变压器自身损耗的情况下，变压器输出的功率和它从电网中获取的功率相等，即P1=P2
变压器阻抗变换与同名端
(3)阻抗变换关系设变压器一次侧输入阻抗为Z1，二次侧负载阻抗为Z2
电磁器件
3)电磁器件电磁器件是利用通电线圈产生的电磁力进行控制的一种器件，具有控制电流小，控制距离远，使用安全等特点。
主要有接触器、继电器、电磁铁、电磁阀等。
继电器接触器
接触器结构与符号：接触器结构示意图与电路符号图示页，展示接触器内部结构与对应的图形符号。
接触器结构示意图接触器的电路符号
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电流的热作用
焦耳热的特别提示
电流只要流过导体就一定会产生焦耳热，这在工作中是必须要考虑的。
例如起重机的悬挂负荷如果超过电动机额定容量的话，电流流过电动机绕组时产生的温升会把线圈异常烧粘在一起，其中的原因就是焦耳热。
电功与电功率
本页单位换算或公式中的指数上标在源文件中丢失（如 103 表示 10³、10-3 表示 10⁻³），数值以原课件为准，建议核对。
欧姆定律
二、电路的基本定律电压、电阻和电流的关系电压(V)=电流(A)×电阻(Ω)【 】电流和电压的大小不成正比的电阻元件叫非线性电阻元件，这里只讨论线性电阻电路。
德国科学家欧姆首先发现了这个法则，因此，这一现象被称作欧姆定律。
电路的三种状态
在不同的工作条件下，电路将分别处于通路、开路和短路三种状态(一般是非正常工作状态)。
1.有载状态三、电路的状态有载工作
电气设备的额定值
开路状态
2.开路状态开关打开，电源与负载没有接通，电路处于开路状态。
电路的开路状态 U=E
开路的等效分析提示
可以广义的认为，当开关两端的电阻值是无穷大时即可认为电路处在断路状态，此时开关两端的电压和电源电压相等，电路中的电流I=0。
把一个断开的开关看作是一个无穷大的电阻时，就可以认为是一个无穷大的电阻(断开的开关)和一个有限的电阻(图中的R)串联后，接在了内阻为R0的电源E上。
串联分压的结果是：电源的电压全部落在了无穷大的电阻，也就是开关上。
短路状态
3.短路状态由于某种原因，电源两端被直接联在一起，造成电源短路，称电路处于短路状态。
电源短路是一种严重事故。
因为短路时电流很大，将大大地超过电源的额定电流，可能使电源过热毁坏。
电路的短路状态 U=0
开关闭合状态的判定
当开关两个触点(端点)间的电阻是(或接近于)0时，可以认为是开关处于闭合状态，因为开关闭合的特征是开关两端电阻为0，从而两端电压也为0。
这点对于以后理解晶体管开关状态会有帮助。
家庭布线线缆选用
在家庭布线图中，电器的种类不少，但基本上用的都是电热、电磁和电化学三种或三种的综合作用。
为了使设备正常工作在额定状态下，应选择合适的线缆和开关。
用于灯具照明的可使用单芯线1.5平方电线；用于插座的为单芯线2.5平方电线；3匹空调以上用单芯线4平方电线；总进线(干线)选用6平方电线等。
任务1.3 电路的分析与计算
（1）掌握电路的经典分析计算方法；
复杂电路分析任务引入
复杂电路的分析计算对于复杂电路，仅应用欧姆定律进行简单串并联是无法求解的，必须要通过一定的方法，才能计算出正确结果。
基尔霍夫电流定律KCL
一、基尔霍夫（德国物理学家）定律1.基尔霍夫电流定律(KCL)对任何节点(三个或三个以上支路的联结点)，在任一瞬间，流入节点的电流和等于由该节点流出的电流和。
换句话说：在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为零。
基尔霍夫定律包括电流和电压两个定律，是一个普遍适用的定律，既适用于线性电路也适用于非线性电路。
习惯上认为电流流入结点取正号，流出取负号
基尔霍夫电压定律KVL
支路电流法步骤（一）
解题步骤(支路电流法)
支路电流法步骤（二）
③列出独立（网孔数）KVL方程
支路电流法要点提示
支路电流法的出发点就是基尔霍夫定律，是非常经典的电路解决方法。
使用这种方法列方程时可以不全部使用网孔，只要能列出N个独立方程即可。
戴维宁定理
二、戴维宁（法国电报工程师，1883年发表的论著）定理在许多情况下，只需要计算一个复杂电路中某一条(或几条)支路上的电流或某两点之间的电压。
对于这类问题，可将待求支路从电路中取出，把取出待求支路后的其余电路用一个等效电压源来代替，这就是戴维宁定理。
等效电压源的电动势E就是有源二端网络的开路电压U0，等效电压源的内阻R0就是有源二端网络中所有独立电源不作用时所得到的无源二端网络的等效电阻。
所谓独立电源不作用指去除电源作用，具体方法是：恒压源短路（VS=0），恒流源开路（IS=0）。
戴维宁等效电动势求解
解题步骤-
戴维宁等效内阻求解
解题步骤-
戴维宁定理求支路电流
解题步骤-
戴维宁与诺顿定理提示
任何一个线性有源二端网络都可以简化为一个等效电源。
这个等效电源可以是电压源，也可以是电流源。
由此得出戴维宁定理和诺顿定理两个等效电源定理。
特别注意：U0为有源二端网络的开路电压，而非待求支路的端电压。
EDA软件仿真分析
三、使用EDA软件仿真分析计算电路电路仿真就是把电子元器件和电路模块以数学模型表示，并配合数值分析和图形模拟显示的方法，实现电路的功能模拟和特性分析。
使用EDA可以足够真实地反映电路特性，极其方便、快捷、经济地实现电路结构的优化设计。
目前在我国具有广泛影响的EDA软件有PSpice、OrCad、ElectricalWorkbench、Protel、Edison等。
EDA即电子设计自动化ElectronicsDesignAutomation的简写。
叠加定理
四、叠加定理在由多个独立电源共同作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变）中，任一支路的电流(或电压)都是电路中各个独立电源(电压源或电流源)单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的叠加。
对不作用独立电源的处理办法是：恒压源短路，恒流源开路，电源内阻保留。
叠加（求代数和）时以原电路电流（或电压）的参考方向为准，若各个独立电源分别单独作用时的电流（或电压）参考方向与原电路电流（或电压）参考方向一致取正号，相反则取负号。
叠加步骤：电压源单独作用：叠加定理步骤页，展示左边电压源E单独作用时的电路状态与求解过程。
解题步骤-①左边电压源E单独作用时：
本页源文件提取到的文字较少，内容以课件原图为准，建议对照原图补充要点说明。
叠加步骤：电流源单独作用：叠加定理步骤页，展示右边电流源I单独作用时的电路状态与求解过程。
解题步骤-②右边电流源I单独作用时：
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叠加步骤：共同作用结果
解题步骤-
叠加定理注意事项
①叠加原理只适用于线性电路中电流和电压的计算，不能用来计算功率；
任务1.3 实施小结
①使用基于基尔霍夫定律的支路电流法列出方程组后求出每条支路的电流.
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