电工学(ⅰ)：电工技术

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1、电工学(Ⅰ)：电工技术电工学（Ⅰ）：电工技术第1章电路的基本概念与分析方法第1章电路的基本概念与分析方法电路的基本概念与基本定律是分析和计算电路的基础。本章以电阻电路为例，讨论几种常用的电路分析方法，如电源等效变换法、支路电流法、结点电压法、叠加法、戴维宁定理及诺顿定理等。1.1电路1.1.1电路的基本组成及其作用1.电路的组成电路是由电源、负载和中间环节组成的。最简单的电路模型如图11所示。其中电池是电源，它们把其他形式的能量转变为电能，供给用电负载——电珠。图11最简电路模型在实际应用中，发电机是电源，给电路及用电设备提供能量；电灯、电动机、电炉等是负载，

2、它们取用电能，分别把电能转变为光能、机械能、热能等。变压器和输电线及开关等中间环节是联接电源和负载的部分，它们起传输分配和控制电能的作用。2.电路的作用(1)利用电路可以实现能量的传输、分配和转换。例如，在电力系统中，发电机组把热能、水能、原子能转换成电能，通过变压器、输电线路和开关输送和分配到用户，用户根据实际需要又把电能转换成机械能、光能和热能等。(2)电路的另一重要作用是传递和处理信号。通过电路元件，可以将信号源施加的信号变换或加工成所需要的输出信号。例如，电子设备中放大器的作用是把微弱的输入信号加以放大，成为满足工作需要的输出强信号。无论电能的传输、分配和

3、转换，还是信号的传递和处理，其中电源或信号源的电压(电流)称为激励，它驱动电路工作；在激励作用下，电路中某一元件上的电压或通过元件的电流称为响应。激励表示电源供给电路的能量，响应表示在电路某一元件上消耗的能量。1.1.2电路的基本物理量1.电流电流是电荷有规则的定向运动而形成的，在数值上它等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。设在时间dt内通过某一导体横截面S的电荷量为dq，则电流为i＝dqdt(11)如果dqdt为常数，即电流不随时间而变化，则称之为恒定电流，常用大写的字母I表示，即I=Qt(12)式中，Q是在时间t内通过导体横截面S的电荷量。电流的单位

4、是安［培］，用符号A表示。如果每秒钟有1C(库［仑］)的电量通过导体某一横截面，则这时的电流就是1A。电流的较小单位是mA(毫安)或μA(微安)，在电力工程中，有时用到较大的电流单位是kA(千安)，它们之间的换算关系如下：1mA＝10-3A，1μA＝10-6A，1kA＝103A习惯上规定正电荷运动的方向（或负电荷运动的相反方向）为电流的实际方向。但在分析较为复杂的直流电路时，往往难于事先判断某支路中电流的实际方向；对于交流电路而言，其方向随时间变化，在电路图上无法用一个箭标来表示它的实际方向。因此，在电路分析中，常常任意选定某一方向作为电流的正方向，称为参考方向。

5、所选电流的参考方向并不一定与电流的实际方向一致。当电流的实际方向与其参考方向一致时，电流为正值；反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，电流为负值。本书中电路图上所标的电流方向都是参考方向。电流的参考方向除用箭标表示外，还可用双下标表示，如Iab表示电流的参考方向由a向b。如果参考方向选定为由b向a，则为Iba，两者间相差一个负号，即Iab＝-Iba(13)在图12所示的电路中，选取电流I的参考方向从a到b，若计算结果I＞0，则表示电流的实际方向与参考方向相同，如图12(a)所示；若计算结果I＜0，则图12电流的参考方向与实际方向表示电流的实际方向与参考

6、方向相反，如图12(b)所示。参考方向是电路中一个非常重要的概念，在学习中应注意以下几点：(1)电流的实际方向是客观存在的，而参考方向则是根据分析计算的需要任意选取的，参考方向一经选定后，在全部分析计算过程中就必须以此为依据，不能随意变动。(2)同一电流，若参考方向选择不同，则二者数值相等而符号相反，即Iab＝-Iba。因此，电流值的正负只有在选定参考方向下才有意义。(3)电路中的基本公式和结论，都是在一定的参考方向下得出来的。因此，在应用这些公式和结论时，必须注意参考方向的选择。2.电压在电场中，如果电场力使电荷移动一段距离，则电场力对电荷做了功。为了衡量电场

7、力对电荷做功的能力，引入电压这一物理量，用字母U或u表示。电压的定义是：如果电场力把正电荷Q从A点移到B点所做的功为W，则电场中A点到B点的电压为UAB＝WQ(14)电压的单位是伏［特］，用V表示。对于较高或较低的电压，工程上还常用kV（千伏）、mV(毫伏)或μV(微伏)做单位，它们之间的换算关系如下：1kV＝103V，1mV＝10－3V，1μV＝10－6V电压也有正、负之分，这是因为如果单位正电荷从A点移到B点是电场力做功，那么单位正电荷从B点移到A点必定是外力克服电场力做功，或者说电场力做了负功。二者相差一个负号。电场力移动单位正电荷做功如图13所示。电场

8、强度方向从