1、汽车电工电子基础汽车电工电子基础 汽车电子技术教研室汽车电子技术教研室 叶伟华叶伟华 1 1、是一门汽车类专业的专业基础课，、是一门汽车类专业的专业基础课，2 2、是汽车维修技术中所应用的电工电子基础知识，、是汽车维修技术中所应用的电工电子基础知识，3 3、是汽车电气系统维修所必备的基本知识。、是汽车电气系统维修所必备的基本知识。1 1、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。、课堂认真听讲，课后用少量时间复习。2 2、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际、注重理论与实践相结合，培养分析解决实际问题的能力。问题的能力。1 1、直流电路、直流电路2 2、正弦交流电路、正弦交流电路3 3、三相交流电路
2、、三相交流电路4 4、电磁学的应用、电磁学的应用5 5、发电机与电动机、发电机与电动机6 6、安全用电、安全用电7 7、半导体二极管及晶体管的应用、半导体二极管及晶体管的应用8 8、集成运算放大器及数字电路基础、集成运算放大器及数字电路基础单元一单元一 直流电路直流电路第一节第一节 电路的组成及其基本概念电路的组成及其基本概念由干电池（电源）、小电珠（负载）和开关（中间环节）由干电池（电源）、小电珠（负载）和开关（中间环节）三部分组成的手电筒电路是三部分组成的手电筒电路是电力电路电力电路由话筒、放大器、扬声器组成的扩音器电路是由话筒、放大器、扬声器组成的扩音器电路是电信电路电信电路 在电路理论
3、中，信号源（或电源）提供的电压在电路理论中，信号源（或电源）提供的电压或电流称为或电流称为激励激励，由于激励在电路各部分产生的电压，由于激励在电路各部分产生的电压和电流称为和电流称为响应响应。激励和响应激励和响应 电路分析就是在已知电路的结构和元件参数的条电路分析就是在已知电路的结构和元件参数的条件下，分析电路的激励与响应之间的关系。件下，分析电路的激励与响应之间的关系。电路模型电路模型 将实际元件理想化，在一定条件下考虑电路元将实际元件理想化，在一定条件下考虑电路元件的主要性质忽略其次要性质，使之尽可能用简单的数件的主要性质忽略其次要性质，使之尽可能用简单的数学式表达，这样经过简化的元件称为
4、学式表达，这样经过简化的元件称为理想元件理想元件或或元件模元件模型型。理想的电路元件主要有：电阻元件、电容元件、理想的电路元件主要有：电阻元件、电容元件、电感元件及电压源和电流源等。电感元件及电压源和电流源等。用理想电路元件代替实际电路元件而构成的电用理想电路元件代替实际电路元件而构成的电路称为路称为电路模型电路模型。电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想电路理论不是研究实际电路的理论，而是研究由理想元件构成的电路模型的理论元件构成的电路模型的理论常见元件的图形符号常见元件的图形符号 开关干电池灯泡图1-3 手电筒的电路模型 SRL +E R0+U开关灯泡干电池电流强度：电流强度：单位
5、时间内通过导体某一横截面的电荷量称单位时间内通过导体某一横截面的电荷量称 为电流强度，简称为电流强度，简称电流电流电流的形成电流的形成：带电粒子带电粒子（电子、离子等）在外力作用下（电子、离子等）在外力作用下有规则有规则的的定向运动定向运动就形成了电流。就形成了电流。二二 电流电流电流强度单位：电流强度单位：I=？电流实际方向：电流实际方向：电流的方向电流的方向 在分析电路时，首先假定电流的参考方向，并据此分在分析电路时，首先假定电流的参考方向，并据此分析计算，然后再从答案的正、负值来确定电流的实际方析计算，然后再从答案的正、负值来确定电流的实际方向向 “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是
6、物理中规定的，而“假设假设 正方向正方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。直流电路与交流电路：直流电路与交流电路：设在设在dtdt时间内通过导体某一横截面的电荷量为时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq,dq,则则任意瞬时通过该截面的电流为任意瞬时通过该截面的电流为 i=i=dq/dtdq/dt 若若i=dq/dti=dq/dt为常数，则这种电流为恒定电流，简称直为常数，则这种电流为恒定电流，简称直流在直流电路中上式可以写流在直流电路中上式可以写:I=Q/tI=Q/t 若若i=dq/dti=dq/dt不是常数，大小与方向上都在发生变化，不是常
7、数，大小与方向上都在发生变化，则这种电流为交流电路。则这种电流为交流电路。三三 电压电压 1V=1V=1C1J电压是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说他们电压是标量，但在分析电路时，和电流一样，也说他们具有方向。具有方向。极性符号表示，参考方向由正指向负。极性符号表示，参考方向由正指向负。双下标表示，参考方向由双下标表示，参考方向由a a指向指向b b。箭头表示。箭头表示。练练 习习1.1.在图中，在图中，U Uabab=-5V=-5V，试问，试问a,ba,b两点哪点电位高？两点哪点电位高？解：解：UabUab的参考方向为由的参考方向为由a a指向指向b b，而，而Uab0Uab0,P0,
8、表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流表明该元件吸收功率，属于负载性质，电流从从“+”“+”端流入。端流入。2.2.若若P0,P0,表明该元件产生功率，属于电源性质，电流表明该元件产生功率，属于电源性质，电流从从“+”“+”端流出。端流出。电源和负载的判断方法：电源和负载的判断方法：电源和负载分别是吸收功率还是释放功率？电源和负载分别是吸收功率还是释放功率？电路有电路有空载、短路、有载工作空载、短路、有载工作三种状态，现在以图三种状态，现在以图1 1所示的简所示的简单直流电路为例来分析电路的各种状态。单直流电路为例来分析电路的各种状态。七七 电路的三种状态电路的三种状态 ：空载、短路、有载：空
9、载、短路、有载图图1-1-E E为电源电动势，为电源电动势，R R0 0为电源内阻，为电源内阻，R RL L为负载电阻为负载电阻有载工作状态有载工作状态 当上图开关当上图开关S S闭合时，电路中有电流流过，电源输出闭合时，电路中有电流流过，电源输出电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态。电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态。有载工作状态特点：有载工作状态特点：1.1.电路中电流电路中电流I=E/(RI=E/(R0 0+R+RL L)2.2.负载电阻两端的电压负载电阻两端的电压U=RU=RL LI=I=E-RE-R0 0I I，当电源内阻，当电源内阻极小时，极小时，UEUE由上式可见，
10、电源端电压小于电动势，两者之差为电由上式可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降流通过电源内阻所产生的电压降R R0 0I I。电流愈大，则电。电流愈大，则电源端电压下降的愈多。源端电压下降的愈多。3.3.又因为又因为UI=UI=EI-REI-R0 0I I2 2则则P=PP=PE E-P-P式中式中P PE E=EI=EI，是，是电源产生的功率；电源产生的功率；P=RP=R0 0I I2 2，是电源内阻上损耗，是电源内阻上损耗的功率；的功率；P=UIP=UI是电源输出的功率。是电源输出的功率。例：在下图中，例：在下图中，U=220VU=220V，I=5AI=5A，
11、内阻，内阻R R0101=R=R0202=0.6=0.6。（。（1 1）试求电源）试求电源的电动势和负载的反电动势；（的电动势和负载的反电动势；（2 2）试说明功率的平衡）试说明功率的平衡 解：解：（1 1）电源）电源 U=E U=E1 1-UU1 1=E=E1 1-R-R0101I I E E1 1=U+R=U+R0101I=220V+0.6I=220V+0.65V=223 V5V=223 V 负载负载 U=E U=E2 2+U+U2 2=E=E2 2+R+R0202I I E E2 2=U-R=U-R0202I=220V-0.6I=220V-0.65=217 V5=217 V（2 2）有（
12、）有（1 1）中两式可得）中两式可得E E1 1=E=E2 2+R+R0101I+RI+R0202I I等号两边同乘等号两边同乘I I，则得，则得E E1 1I=EI=E2 2I+RI+R0101I I2 2+R+R0202I I2 2E E1 1I=223I=2235W=1115W5W=1115W是电源功率是电源功率E E2 2I=217I=2175W=1085W5W=1085W是负载取用功率是负载取用功率R R0101I I2 2=15W=15W电源内阻功率电源内阻功率R R0202I I2 2=15W=15W负载内阻功率负载内阻功率谁是电源？谁是电源？谁是负载？谁是负载？u空载状态空载状
13、态 当开关断开时，电路电流为零，这称为空载，也称为开路，当开关断开时，电路电流为零，这称为空载，也称为开路，电源端电压称为开路电压，等于电源的电动势，负载电压为零。电源端电压称为开路电压，等于电源的电动势，负载电压为零。I=0I=0U U1 1=E=E；U U2 2=0=0P PE E=P=P2 2=0=0电路空载特征：电路空载特征：u短路状态短路状态 当电路两端的导线由于某种事故而直接相连，这时电源输当电路两端的导线由于某种事故而直接相连，这时电源输出电流不经过负载，只经过导线直接流回电源，这种状态称为出电流不经过负载，只经过导线直接流回电源，这种状态称为短路状态，简称短路。短路状态，简称短
14、路。I=II=Iscsc=E/R=E/R0 0U U2 2=0=0P PE E=I=I2 2scscR R0 0=E=E2 2/R/R0 0P P2 2=0=0电路短路状态的特征：电路短路状态的特征：为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号N N表表示，如示，如I IN N,U,UN N,P,PN N。又称铭牌值。又称
15、铭牌值。满载满载：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又称为满载。能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命。称为满载。能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命。轻载：轻载：电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常的工作情况，不能充分利用设备的工作能力。的工作情况，不能充分利用设备的工作能力。过载过载：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，绝缘层破坏，长时间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备。绝缘层破坏，长时
16、间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备。1.1.电路及电路模型电路及电路模型2.2.电流电流3.3.电压电压4.4.电动势电动势5.5.电位电位6.6.电功率电功率7.7.电路的三种工作状态电路的三种工作状态8.8.电气设备的三种工作状态电气设备的三种工作状态 电荷在电场力的作用下在导体中移动时遇到的阻力称为电电荷在电场力的作用下在导体中移动时遇到的阻力称为电阻，材料的电阻仅与自身因素有关，用公式表示：阻，材料的电阻仅与自身因素有关，用公式表示：SLR 上式中上式中 是与材料有关的物理量，称为电阻率，其单位是与材料有关的物理量，称为电阻率，其单位mm，L L为材料的长度，为材料的长度，S S为
17、材料的横截面积。电阻的单位为为材料的横截面积。电阻的单位为:6310101KM 电阻的符号如图电阻的符号如图1-1-所示，所示，(a)(a)图为线性电阻，图为线性电阻，(b)(b)为非线性电阻。为非线性电阻。在关联参考方向下，当在关联参考方向下，当=是常数时，该是常数时，该电阻称为线性电阻，其电阻称为线性电阻，其伏安特性曲线为通过原伏安特性曲线为通过原点的一条直线。点的一条直线。电阻元件的功率为：电阻元件的功率为：电阻是耗能元件，电阻是耗能元件，即总是消耗能量的。即总是消耗能量的。在国际单位制中电阻单在国际单位制中电阻单位：欧姆（欧）位：欧姆（欧）线性电阻与非线性电阻线性电阻与非线性电阻 线性
18、电阻：线性电阻：如果电阻值始终为一常数，其大小仅取决如果电阻值始终为一常数，其大小仅取决于材料的性质，而与加在其两端的电压和与流过其电流于材料的性质，而与加在其两端的电压和与流过其电流无关，这种电阻称之为线性电阻。无关，这种电阻称之为线性电阻。非线性电阻：非线性电阻：如果电阻不是一个常数，其大小不仅取如果电阻不是一个常数，其大小不仅取决于材料的性质，而与其所处的外界因素有关，例如温决于材料的性质，而与其所处的外界因素有关，例如温度、光照等，这种电阻称之为非线性电阻，如光敏电阻，度、光照等，这种电阻称之为非线性电阻，如光敏电阻，其电阻值与光照有关。其电阻值与光照有关。电阻器是汽车电气电子设备中用
19、得最多的基本元件之一。电阻器是汽车电气电子设备中用得最多的基本元件之一。1 1、控制和调节电路中的电流和电压。、控制和调节电路中的电流和电压。2 2、用作消耗电能的负载。、用作消耗电能的负载。按阻值分按阻值分固定电阻器和可调电阻器（常称为电位器）；固定电阻器和可调电阻器（常称为电位器）；按材料分按材料分-碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻等；碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻等；按功率分按功率分-1/16-1/16、1/81/8、1/41/4、1/21/2、1 1、2 2；按精确度分按精确度分-精确度为精确度为5%5%、10%10%、20%20%等普通电阻器，等普通电阻器，精确度为精确度为0.
20、1%0.1%、0.2%0.2%、0.5%0.5%、1%1%、2%2%的精的精密电阻器。密电阻器。电阻器型号电阻器型号：命名方法根据国家规定，如表命名方法根据国家规定，如表1-71-7所示。所示。电阻型号命名方法电阻型号命名方法电阻器阻值的标注方法有两种：电阻器阻值的标注方法有两种：直标法、色标法。直标法、色标法。3W3 3W3 表示阻值为表示阻值为3.3W3.3W，允许误差，允许误差5%5%；5M1 5M1 表示阻值为表示阻值为5.1MW,5.1MW,允许误差允许误差10%10%；1K8 1K8 表示阻值为表示阻值为1.8KW1.8KW，允许误差，允许误差20%20%将电阻器的阻值和误将电阻器
21、的阻值和误差直接用数字和字母差直接用数字和字母印在电阻上（无误差印在电阻上（无误差标示为允许误差标示为允许误差20%20%）。）。也有采用习惯标记法也有采用习惯标记法的，如：的，如：色标法色标法-用颜色表示元件的各种参数并且直接标志在产用颜色表示元件的各种参数并且直接标志在产品上的一种标志方法。品上的一种标志方法。表1-1 常用电阻器色码与数值的对应表银银1010%3600036000，5%5%，1.87k1.87k，1%1%怎么用色标法表示怎么用色标法表示1 10 0电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中，长期电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中，长期连续工作所允许消耗的最大功率。
22、连续工作所允许消耗的最大功率。有两种表示方法：有两种表示方法：2 2以上的电阻器以上的电阻器-直接用数字印在电阻体上；直接用数字印在电阻体上；2 2以下的电阻以下的电阻-以自身体积大小来表示功率。以自身体积大小来表示功率。在电路图上表示电阻器功率时，采用图在电路图上表示电阻器功率时，采用图1-121-12所示的符号。所示的符号。一般称为电位器。一般称为电位器。从形状分从形状分-圆柱形、长方体等；圆柱形、长方体等；从结构上分从结构上分-直滑式、旋转式、带开关式、带锁紧装直滑式、旋转式、带开关式、带锁紧装置式、多联式、多圈式、微调式、无接触式等；置式、多联式、多圈式、微调式、无接触式等；从材料上分
23、从材料上分-碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉、合金电阻丝等；釉、合金电阻丝等；欧姆定律欧姆定律欧姆定律的内容：欧姆定律的内容：流过电流过电阻上的电流与加在电阻阻上的电流与加在电阻上的电压成正比，与该上的电压成正比，与该电阻的阻值成反比。电阻的阻值成反比。当电流、电压参考方向选择相同（关联）时见图当电流、电压参考方向选择相同（关联）时见图1-1-（a a）所示，用公式表示为：）所示，用公式表示为：RUI 当电流、电压参考方向选择相反时（非关联）见图当电流、电压参考方向选择相反时（非关联）见图1-1-(b)(b)所示，用公式表示为：所示，用公式表示为：RUI（
24、1-11）（1-10）一个式子中有两套正负号，参考方向不同加负号，电压和电流本身还有正值和负值之分。一个式子中有两套正负号，参考方向不同加负号，电压和电流本身还有正值和负值之分。例例1.1.应用欧姆定律对下图中的电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图中的电路列出式子，并求电阻R R。解：解：a).a).R=U/I=(6/2)R=U/I=(6/2)=3=3 b).R=-U/I=-6/(-b).R=-U/I=-6/(-2)=32)=3 c).R=-U/I=-(-c).R=-U/I=-(-6/2)=36/2)=3 d).R=U/I=(-6/-d).R=U/I=(-6/-2)=32)=3 解：解：（
25、a a）U Uabab和和I I参考方向一致，故参考方向一致，故I=UI=Uabab/R=/R=（-6/3-6/310103 3）=-2mA=-2mA I0,IRRR0 0时，电压源的时，电压源的内部损耗可以不计，此时认为其内阻内部损耗可以不计，此时认为其内阻R R0 0为零，当为零，当R R0 000。从。从U=Us-U=Us-IRIR0 0中可知，此时电压源的端电压中可知，此时电压源的端电压U U 将不随负载电流的变化而变将不随负载电流的变化而变化，其值为恒定值，这种电压源称为理想电压源。伏安特性曲线化，其值为恒定值，这种电压源称为理想电压源。伏安特性曲线如上图示。如上图示。理想电压源理想
26、电压源几个电压源可以将它们串联起来使用，等效为一个新的几个电压源可以将它们串联起来使用，等效为一个新的电压源，其电压值为几个电压源开路时的端电压之代数和，电压源，其电压值为几个电压源开路时的端电压之代数和，内阻为几个电压源内阻的串联等效电阻。内阻为几个电压源内阻的串联等效电阻。通常稳压电源和新干电池可近似地认为是理想电压源。通常稳压电源和新干电池可近似地认为是理想电压源。USus+_IRUS电池电源电池电源理想电压源理想电压源实际电压源实际电压源电压源符号电压源符号定义定义一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即
27、其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。而变。电流源电流源iS电路符号电路符号 和电压源一样，电流源在向负载提供电能的和电压源一样，电流源在向负载提供电能的同时，自身也存在能量的损耗，其中同时，自身也存在能量的损耗，其中R R为电流源为电流源的等效内阻，的等效内阻，I IS S为电流源短路时对外提供的电流。为电流源短路时对外提供的电流。R0RU理想电流源理想电流源 在实际电路中，有时负载电阻很在实际电路中，有时负载电阻很小，当满足小，当满足RRRRS S时，电流源的内部分时，电流源的内部分流损耗可以不计，也就是当电流源的流
28、损耗可以不计，也就是当电流源的内阻内阻R RS S时，由式（时，由式（1-221-22）可知，）可知，此时此时I IS S为恒定值，这种电流源称为理为恒定值，这种电流源称为理想电流源。其伏安特性如图想电流源。其伏安特性如图1-241-24中的中的实线。实线。与电压源类似，几个电流源也可以将它们并联起来用一个电流源来等与电压源类似，几个电流源也可以将它们并联起来用一个电流源来等效，其电流值为几个电流源的代数和，内阻为几个电流源内阻的并联值。效，其电流值为几个电流源的代数和，内阻为几个电流源内阻的并联值。理想电流源理想电流源实际电流源实际电流源0 0R0理想电压源与理想电流源区别理想电压源与理想电
29、流源区别理想电压源理想电压源向外电路提供一个恒定电压值向外电路提供一个恒定电压值 电路中的电流电路中的电流I I完全由外电路来决定，电流完全由外电路来决定，电流I I的大小取的大小取决于负载决于负载R RL L理想电流源理想电流源产生并输出恒定的电流值产生并输出恒定的电流值 负载两端电压负载两端电压U U由外电路决定，电压由外电路决定，电压U U的大小取决于负载的大小取决于负载电阻电阻R RL L恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量U US S+_ _a ab bI IU UababU Uabab=U=US S（常数）（常数）U
30、Uabab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 U Uabab 无影响。无影响。I Ia ab bU UababI Is sI=II=Is s （常数）（常数）I I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I I 可变可变 -I I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压U Uabab 可变可变 -U Uabab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定0IRUUSI-IRURUS0S0IIRUI0SR0RU电压源与电流源等效变换电压源与电流源等效变换
31、U UsR R0 0U UR RL LIs=Is=U Us s/R R0 0g g0 0=1 1/R R0 0g g0 0=1 1/R R0 0IsIsU Us sR R0 0.=g g0 0I IR RL LU UIIuS电压源电压源U UsR R0 0U UR RL LIs=Is=U Us s/R R0 0g g0 0=1 1/R R0 0g g0 0=1 1/R R0 0IsIsU Us sR R0 0.=g g0 0I IR RL LU UIIuS电流源电流源U U=U Us s I IR R0 0U U=I I0 0RR0 0 I I0 0=(=(I Is s I I)R)R0 0=
32、I Is s R R 0 0 I I R R0 0 R RR RR0R0=R0 R0R0=R0 电源的等效变换注意以下几点电源的等效变换注意以下几点1 1）电源之间的）电源之间的“等效等效”，是针对外电路来说的，在它们，是针对外电路来说的，在它们的内部并不等效。的内部并不等效。2 2）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。）理想电压源与理想电流源之间不能进行等效变换。3 3）凡是与电压源相串联的电阻均可视为电压源内阻来进）凡是与电压源相串联的电阻均可视为电压源内阻来进行等效变换，凡是与电流源相并联的电阻均可视为电流源内行等效变换，凡是与电流源相并联的电阻均可视为电流源内阻来进行等效变换。
33、阻来进行等效变换。4)4)电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不电压源模型与电流源模型互换前后电流的方向保持不变，即变，即I IS S和和UsUs方向一致。方向一致。有了电源之间的等效变换，我们便可将几个电源同时作有了电源之间的等效变换，我们便可将几个电源同时作用的复杂电路化简为一个电源作用的简单电路来进行分析。用的复杂电路化简为一个电源作用的简单电路来进行分析。+-I IR R0 0R RL LE E例例：有一直流发电机，：有一直流发电机，E=230VE=230V，R R0 0=1=1，当负载电阻，当负载电阻R RL L时，用电源的两种电路模型分别求电压时，用电源的两种电路模型分别求
34、电压U U和电流和电流I I，并计算电源内部，并计算电源内部的损耗功率和内阻压降，看是否相等？的损耗功率和内阻压降，看是否相等？计算电压计算电压U U和电流和电流I II IE E（R RL LR R）A AU UR RL LI IV VI II IS SR R0 0R RL L计算电压计算电压U U和电流和电流I II II IS SR R（R RL LR R）A AU UR RL LI IV V计算内阻压降和电源内部损耗的功率计算内阻压降和电源内部损耗的功率R RI Iv vI IW W（U UR R）R R.W W解解:+abU2 5V(a)+abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(
35、c)+(b)aU 5A2 3 b+(a)a+5V3 2 U+a5AbU3(b)+【例2】图1-25中，已知US=12V，IS=1A，R1=6，R2=3，R3=4，求流过 R3 上的电流。解：将R1视为12V电压源的内阻，再将电压源化为等效的电流源，然后根据电流源合并的原则，将两个电流源合并成一个电流源。.)(23636/2112RRR运用分流公式求出R3上的电流：)(134223AI)(312112ARUIISSS其中：A1A22228 I例例4 4：解：解：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4AA2A3122 II4 2 1
36、1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A例：求例：求I I、I I1 1、U US S；并判断；并判断20V20V的理想电压源和的理想电压源和5A 5A 的的理想电流是电源还是负载？理想电流是电源还是负载？例：计算电流例：计算电流I I3 3例：计算电压例：计算电压U U5 5例：计算图中例：计算图中2 2电阻中的电流电阻中的电流I I在自然界中，各种事物的运动过程通常都存在着两种状态：在自然界中，各种事物的运动过程通常都存在着两种状态：稳定状态稳定状态和和过渡状态过渡状态。稳态：稳态：在一定条件下的稳定状态叫做稳态。在一定条件下的稳定状态叫做稳态。过渡状
37、态过渡状态：当条件改变时，它将从一种稳态转变到另一种当条件改变时，它将从一种稳态转变到另一种新的稳态，这是需要一定时间的，这个转变过程称为过渡新的稳态，这是需要一定时间的，这个转变过程称为过渡过程。过程。实例实例1 1：电动机从接通电源开始启动，其转速逐渐增加，电动机从接通电源开始启动，其转速逐渐增加，需要经过一段时间才能达到正常稳定运行状态，而拉断电需要经过一段时间才能达到正常稳定运行状态，而拉断电源后，也要有一个减速的过程，才能从正常稳定运行状态源后，也要有一个减速的过程，才能从正常稳定运行状态逐步停下来。逐步停下来。实例实例2 2：电路的暂态与稳态：电路的暂态与稳态当开关断开时，稳态：当
38、开关断开时，稳态：，；当开关闭合时，电路中的电容器被充电。当开关闭合时，电路中的电容器被充电。观察到的现象：观察到的现象：灯泡灯泡H H：开始最亮：开始最亮-变暗变暗-熄灭熄灭电流表：开始最大电流表：开始最大(/)-)-逐渐减小逐渐减小-为零为零电压表：开始为零电压表：开始为零-逐渐增大逐渐增大(=),),电容器两极板带上带上等量而异号电荷的电容器两极板带上带上等量而异号电荷的过渡过程后又达到一种稳态。过渡过程后又达到一种稳态。当开关打到当开关打到2 2位置时，电容器放电。位置时，电容器放电。观察到的现象：观察到的现象：灯泡灯泡H H：开始最亮：开始最亮-变暗变暗-熄熄灭灭电流表：开始最大（电
39、流表：开始最大（/）-逐逐渐减小渐减小-为零（）为零（）电压表：开始为电压表：开始为 逐渐下逐渐下降为零降为零电容器经过两极板所带正负电荷中电容器经过两极板所带正负电荷中和的过渡过程后达到另一种稳态。和的过渡过程后达到另一种稳态。电路为什么会存在暂态过程呢？电路为什么会存在暂态过程呢？具有储能元件、的电路存在暂态过程，具有储能元件、的电路存在暂态过程，是因为电感和电容中所储存的能量不能跃是因为电感和电容中所储存的能量不能跃变。因为变。因为=，能量的跃变意，能量的跃变意味着其功率为无穷大，这实际上是不可能味着其功率为无穷大，这实际上是不可能的。的。电感的储能为电感的储能为电容的储能为电容的储能为
40、因为能量不能跃变，故电感电流因为能量不能跃变，故电感电流和电和电容电压容电压只能逐渐变化，不能跃变。只能逐渐变化，不能跃变。UW2CCC21UW2CCC21iW2LLL21换路换路：电路的暂态过程是由于电路状态的改变如电路的接电路的暂态过程是由于电路状态的改变如电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化等原因而产生的，通或断开、电源的变化、电路参数的变化等原因而产生的，我们常把这种电路状态的变化叫做换路。我们常把这种电路状态的变化叫做换路。换路定则换路定则：在换路瞬间，电感电流在换路瞬间，电感电流和电容电压和电容电压不不能跃变，称为换路定则。能跃变，称为换路定则。如果设如果设=0=0时换路时
41、换路 -表示换路前的终了一瞬间表示换路前的终了一瞬间 -表示换路后的初始一瞬间，则换路定则可表表示换路后的初始一瞬间，则换路定则可表示为示为)()()()(0000uuiiCCLL0t0t意义：即从意义：即从 到到 瞬间，电感元件中瞬间，电感元件中的电流和电容元件中的电压不能跃变。利用换路定则，的电流和电容元件中的电压不能跃变。利用换路定则，可以确定换路后的初始瞬间可以确定换路后的初始瞬间 时，电路中储能时，电路中储能元件的电压、电流值，即暂态过程的初始值。元件的电压、电流值，即暂态过程的初始值。0t0t0t什么叫做一阶电路？什么叫做一阶电路？只包含一个储能元件，或者用串、并联方法化简后只包含
42、只包含一个储能元件，或者用串、并联方法化简后只包含一个储能元件的电路称为一阶电路，其暂态过程可用一阶一个储能元件的电路称为一阶电路，其暂态过程可用一阶线性微分方程来描述。线性微分方程来描述。可以证明，对于直流电源作用下的任何一阶电路中的电可以证明，对于直流电源作用下的任何一阶电路中的电流和电压，均可用三要素法来进行分析，写成一般形式流和电压，均可用三要素法来进行分析，写成一般形式为为etffftf.)()()()(0)(tf)(f)(0f暂态过程的三要素：暂态过程的三要素：-表示暂态过程中电路的电压或电流；表示暂态过程中电路的电压或电流；-表示该电压或电流的稳态值；表示该电压或电流的稳态值；-
43、表示换路后一瞬间该电压或电流的初始表示换路后一瞬间该电压或电流的初始值。值。)(0f)(f -初始值可用电路的基本定律及换路定律初始值可用电路的基本定律及换路定律求得；求得；-的计算方法是在换路后的电路中，将电的计算方法是在换路后的电路中，将电容开路，电感短路，再按电阻电路的分析方法求解。容开路，电感短路，再按电阻电路的分析方法求解。时间常数时间常数-RC)()(0ff、小结：小结：1 1、稳态、稳态2 2、暂态（过渡状态）、暂态（过渡状态）3 3、换路、换路4 4、换路定则、换路定则5 5、三要素法、三要素法3 3电路以及电路中设备的工作状态。电路以及电路中设备的工作状态。4 4导线通过电流
44、能力可用标称截面积表示导线通过电流能力可用标称截面积表示1 1电路是由负载、电源、导线及控制部分组成的，将电路中各电路是由负载、电源、导线及控制部分组成的，将电路中各个元件理想化，然后按一定的方式连接便构成了电路图。个元件理想化，然后按一定的方式连接便构成了电路图。2 2电流、电压、电动势是用来描述电路最基本的物理量，它们电流、电压、电动势是用来描述电路最基本的物理量，它们是既有大小，又有方向的物理量。电位相对于参考点而言的，是既有大小，又有方向的物理量。电位相对于参考点而言的，只有大小没有方向只有大小没有方向6 6基尔霍夫定律是分析复杂电路的基本定律，它包含两个定律：基尔霍夫定律是分析复杂电路的基本定律，它包含两个定律：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。5 5电路中的电阻、电容、电感。电路中的电阻、电容、电感。
