单击此处编辑母版书名样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,11/30/2024,,364,,出版社 科技分社,,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,,,,,,,,,,单击此处编辑母版书名样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,11/30/2024,,60,,出版社 科技分社,,绪论,一、建筑电工学课程简介,,二、建筑电工电子技术的应用,,三、教学安排,,四、基本要求,绪论,,,绪论一、建筑电工学课程简介绪论,1,一,、建筑,电工学,课程简介,1、课程性质,2、主要内容和任务,,,,,技术基础课研究电磁理论及其在工程技术方面的应用内容包括：电工技术（电路、磁路与变压器、电机与控制）、电子技术（模拟电子技术、数字电子技术）,为学习后续课程，从事相关专业的研究提供必要的基础理论和实验技能一、建筑电工学课程简介1、课程性质技术基础课研究电磁理论及,2,10kV,330kV,10kV,400V,电工电子技术应用举例,1、电力工业（能源、电力、电工制造）,,,电工学科是电力工业主要依靠的技术学科,,,二、电工电子技术的应用,,,10kV330kV10kV400V电工电子技术应用举例1、电,3,电工电子技术应用举例,必不可少的支持技术,电工学科是基础工业,2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械等）,,,电工电子技术应用举例必不可少的支持技术电工学科是基础工业2、,4,电工电子技术应用举例,,3、高新技术,电工电子技术是高新技术,必不可少的组成部分,（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）,,,电工电子技术应用举例 3、高新技术电工电子技术是高新技术,5,4、日常生活（建筑工地）,,在我们日常的生活中，电能就更是不能缺少的了。
例如：我们生活中的最基本的要求就是照明此外，为了提高物质生活,水平，有空调、冰箱、洗衣机、微波炉、电饭煲等丰富精神生活的 电视机、音响、家用PC等电工电子技术应用举例,,,4、日常生活（建筑工地） 在我们日常的生活中，电,6,三、教学安排,1、学时,,,,,,3、考试方式及成绩评定,,,,理论授课 64学时,闭卷 + 综合评定,期末考试成绩(70%）+作业（30％）,多媒体授课，紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，,注意解题方法和技巧2.习题,独立完成作业，按时交作业三、教学安排1、学时理论授课 64学时闭卷 + 综合评定多媒,7,四、基本要求,1、认真听课积极参与课堂讨论,2、按时交作业,3、注意学习方法,预习——听课——笔记——作业,,,,四、基本要求1、认真听课积极参与课堂讨论,8,第一章,,直流电路,,,第一章,9,本章主要介绍电路的基本物理量、电路基本定律、电路的组成及工作状态以及电压、电流、电动势的正方向1.1 电路的组成及电路模型,1.1.1 电路的基本组成,电路即是电流的通路，是由各种电路元件按一定顺序用连接导线依次连接而成的建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,出版社 科技分社,,1 直流电路,,,本章主要介绍电路的基本物理量、电路基本定律、电路的组成及工作,10,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1.实际电路的作用可分为两大类：一种是以电力系统为典型代表的电力电路，用于实现电能的传输和转换,,导线,,发电机,升压,变压器,降压,变压器,电灯,电动机电炉,...,输电线,,,,,放大器,扬声器,话筒,另一种是以收音机电路为典型代表的信号电路，,用于传递和处理信号。
建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学 1.实际电路的作用,11,,电源:,,提供,电能的装置,负载:,取用,电能的装置,中间环节：,传递、分,配和控制电能的作用,,发电机,升压,变压器,降压,变压器,电灯,电动机电炉,...,输电线,,电路的,组成部分,导线,电 路 = 电源 + 中间环节 + 负载,,,电源: 提供负载: 取用中间环节：传递、分发电机升压降压,12,2 、电路模型,实,际电路,都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求如,发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等，但是实际元器件的电磁特性十分复杂为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化）,由,理想电路元件,组成,的电路就是,电路的,电路模型,2 、电路模型实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元件或,13,实际电路：,电路模型：,,,,,,,,,,,,,,,导线,开关,电池,灯泡,,,,,,+,R,0,R,开关,E,干电池,电珠,S,,,,,,,,,,,,,,,,导线,开关,电池,,,,,,,,+,R,0,R,开关,E,干电池,电珠,S,I,3.电路与电路模型,今后分析的都是指电路模型，简称电路。
在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示实际电路：电路模型：导线开关电池灯泡+R0R开关E干电池电珠,14,由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等,电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路,电阻器,电容器,线圈,电池,运算放大器,晶体管,,,由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算,15,,计算机电路计算机电路16,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1）断路(开路）,2）通路,3）短路,,图1.1 电路的表示方法,E—电压源；S—开关；EL—负载,1.1.2 电路的运行状态,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）断路(开路）图1,17,开路工作状态,如图电路：当开关断开时，电路则处于开路(空载)状态R,0,E,U=,U,0,a,b,,,,,,,,R,I= 0,开路时，外电路的电阻为无穷大，电路中的电流,I,为零电源的端电压(称为开路电压或空载电压,U,0,) 等于电源的电动势，电源不输出电能电路开路时的特征为,I,= 0,U,=,U,0,=,E,P,= 0,,,,开路工作状态如图电路：当开关断开时，电路则处于开路(空载,18,短路工作状态,当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短路。
R,0,E,a,b,,,,,,,,R,I,S,,c,d,短路时，可将电源外电阻视为零，电流有捷径流过而不通过负载由于,R,0,很小，所以此时电流很大，称之为短路电流,I,s,U,= 0,I,=,I,s,= E /,R,0,P,=,,P = I,2,R,0,,电路短路时的特征为,,,短路工作状态当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短,19,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1.1.4 线性电阻、线性电容和电感,,图1.2 理想元件及其性能,1.1.3 理想元件和电路模型,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1.1.4 线性电阻,20,伏 - 安 特性,i,u,,R,i,u,u,i,,线性电阻,非线性电阻,1. 电阻,R,（常用单位：,、k、M ）,,,伏 - 安 特性iuRiuui线性电阻非线性电阻1. 电阻,21,2.电感,L,u,,,,,i,（单位：H, mH,,H）,——单位电流产生的磁链,,线圈,匝数,,磁通,,,2.电感 Lui（单位：H, mH, H）——单位电流产生,22,• 电感中电流、电压的关系,u,e,i,,,,当,(直流) 时,,所以，在直流电路中电感相当于短路。
• 电感中电流、电压的关系uei当 (直流) 时,所以，在,23,,线圈,面积,,线圈,长度,,导磁率,• 电感和结构参数的关系,线性电感:,L,=Const (如:空心电感,,不变),非线性电感 :,L,= Const (如:铁心电感,,不为常数),u,e,i,,,,,,线圈线圈导磁率• 电感和结构参数的关系线性电感:L=Con,24,电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：,• 电感的储能,,,电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：• 电感的储能,25,3.电容,C,——单位电压下存储的电荷单位：F,,F, pF）,++ ++,- - - -,+q,-,q,u,i,,电容符号,有极性,无极性,,+,,_,,,3.电容 C——单位电压下存储的电荷单位：F, F,,26,• 电容上电流、电压的关系,当,(直流) 时,,所以，在直流电路中电容相当于断路u,i,C,,,• 电容上电流、电压的关系当 (直流) 时,所以，在直流电,27,,极板,面积,,板间,距离,,介电,常数,• 电容和结构参数的关系,线性电容:,C,=Const (,不变),非线性电容:,C,= Const (,不为常数),u,i,C,,,极板板间介电• 电容和结构参数的关系线性电容:C=Cons,28,• 电容的储能,电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：,,,• 电容的储能电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：,29,,,1、电流,概念:电荷有规则的定向运动,大小:单位时间通过导体横截 面的电荷量,方向:正电荷移动的方向,单位:安培(A),毫安(mA) 微安(,,A),,,,,,,,,a,b,S,I,ab,,i =d,q /,d,t,,I = q,/,t,(,直流),1.2 电路中的基本物理量,1.2.1 电流、电压和电动势,,,1、电流abSIab i =dq / dt1.2 电路中,30,概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用。
如果这个力源是电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物理量——电压,大小：a、b两点间电压 U,ab,在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功也就是单位正电荷在移动过程中所失去的电能2、电压,,,概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用如果这个,31,如图为,关联方向,定义的,电压和电流,,关联方向,,当a、b两点间所选择的电压参考方向由a指向b时，也选择电流的参考方向经电路由由a指向b，这种参考方向的定义方式成为关联方向电路的基本物理量,,,,a,b,I,U,,,,,a,b,I,U,,,,如图为关联方向 当a、b两点间所选择的电压参考方向由a指向,32,方向,：正电荷在电场的作用下，从高电位向低电位移动规定这时正电荷的的移动方向为电压的正方向在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电压的,参考方向,当实际电压方向与参考方向一致时，电压值为正，反之为负单位,：伏特(V),,千伏(kV) 毫伏(mV),,电路的基本物理量,,,方向：正电荷在电场的作用下，从高电位向低电位移动规定这时正,33,正电荷,从高电位,a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电位逐渐降低。
为维持导体中的电流能够连续不断地流过，且应使得导体,a、b两端的电压不致丧失，就要将b端的正电荷移至a端但电场力的作用方向恰好与此相反，因此就必须要有另一种力去克服电场力而使b端的正电荷移至a端电源中必须具有这种力——电源力(非静电力)电路的基本物理量,,,,I,E,ab,U,ab,+,_,a,b,,,电源力,3、电动势,,,正电荷从高电位a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电,34,,大小：电源电动势E,ab,的数值等于电源力把单位正电荷从电源的低电位b端经电源内部移到电源高电位b端所作的功，也就是单位正电荷从电源低电位端移到高电位端多获得得能量方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端在分析问题时可设参考方向,单位：电动势与电压的单位相同为伏特(V),标量性：电动势与电压和电流都是标量电路的基本物理量,,,大小：电源电动势Eab的数值等于电源力把单位正电荷从电源的低,35,,例题,,电路的基本物理量,,,+,R,0,U=2.8V,U =-2.8V,I=0.28A,I =-0.28A,如图所示,E=3V,电动势,为E=3V,方向由负极,,指向正极,,电压,为U=2.8V 由,,指向,,电流,为I=0.28A 由,,流向,,其参考方向为关联方向。
U 与 I 的,参考方向选择亦为关联方向的定义方式而,电压,U 与,电流 I,的参考方向为非关联方向电压和电动势的区别,,,例题电路的基本物理量+R0U=2.8VU =-2.8VI=0,36,a,I,,R,U,b,2.,电功率,的概念,：设电路任意两点间的电压为,,U,,流入此部分电路的电流为,I,， 则这部分电路消耗的功率为:,,功率有无正负？,,如果,U I,方向不一致结果如何？,1.2.3 电能、电功率和效率,1.电能,,,aIRUb2.电功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,,37,开关闭合,接通电源与负载负载端电压,U,=,IR,特征:,①,,电流的大小由负载决定② 在电源有内阻时，,I,,U,或,U,=,E,–,IR,o,UI,=,EI,–,I,²,R,o,P,=,P,E,,–,,P,负载,取用,功率,电源,产生,功率,内阻,消耗,功率,③ 电源输出的功率由负载决定负载大小的概念:,,负载增加指负载取用的,电流和功率增加(电压一定)I,,,,,R,0,,R,,+,,,-,E,U,,,+,,-,I,,,开关闭合,接通电源与负载负载端电压U = IR,38,在,U、 I,正,方向选择一致的前提下，,,I,,R,U,a,b,或,I,,R,U,a,b,“吸收功率”,（负载）,“发出功率”,（电源）,若,P,=,UI,,0,若,P = UI,,0,I,,U,a,b,+,-,根据能量守衡关系,P,（吸收）,=,P,（发出）,,,在 U、 I 正方向选择一致的前提下， IRUa,39,解,(1)电源,,U,＝E,1,－,U,1,＝E,1,－R,01,I,E,1,＝U＋,R,01,I＝220＋0.6,×5=223V,,负载,U,＝E,2,＋,U,2,＝E,2,＋R,0,2,I,E,2,＝U－R,02,I,＝220－ 0.6,×5,＝217V,如图，U＝220V，I＝5A，内阻R,01,＝R,02,＝0.6,,(1)求电源的电动势,E,1,和负载的反电动势,E,2,；,(2)试说明,功率的平衡。
例题,电源,负载,,,,E,1,-,U,1,+,,U,2,E,2,+,_,,R,01,R,02,+,_,+,U,_,,,I,-,+,,,解(1)电源 E1＝U＋R01I＝220＋0.6×5=22,40,（2）由,（1）,中两式得,E,1,＝E,2,＋R,01,I＋R,02,I,等号两边同乘以,I,得,E,1,I＝E,2,I＋R,01,I,2,＋R,02,I,2,223,×5＝217 ×5,＋,0.6 × 5,2,＋,0.6 × 5,2,1115W=1085W＋15W＋15W,E,2,I＝1085W,R,01,I,2,＝15W,R,02,I,2,＝15W,负载取用,功率,电源产生,的功率,负载内阻,损耗功率,电源内阻,损耗功率,,,（2）由（1）中两式得 E1＝E2＋R01I＋R02,41,当 计算的,P,> 0,,时, 则说明,U、I,,的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，,为,负载,所以，从,P,的 + 或 - 可以区分器件的性质，,或是电源，或是负载结 论,在进行功率计算时，,如果假设,U、I,正方向一致,当计算的,P,< 0,,时, 则说明,U、I,,的实际方向相反，此部分电路发出电功率，,为电源,。
当 计算的 P > 0 时, 则说明 U、I 的实际方,42,伏安特性,电压源模型,I,U,E,,,,U,I,,R,O,+,-,E,,R,o,越大,特性越平,1.3 电压源和电流源,1.3.1 电压源和电流源,1）电压源,将任何一个电源，看成是由内阻,R,0,和电动势,E,串联,的电路，即为电压源模型，简称,电压源,实际电压源,,,伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大1.3 电压源,43,理想电压源 （恒压源）:,,R,O,=,0 时的电压源.,特点：,(,1）输出电,压不变，其值恒等于电动势即,U,ab,,,E,；,（3）电源中的电流由外电路决定I,E,,+,_,a,b,U,ab,,,伏安特性,I,U,ab,E,（2）内阻,R,O,=,0,,,理想电压源 （恒压源）: RO= 0 时的电压源.特点：(1,44,恒压源中的电流由外电路决定,设:,,E,=,10V,I,E,,+,_,a,b,U,ab,,,,2,,R,1,当,R,1,,,R,2,,同时接入时：,I,=10A,,R,2,2,,,,例,当,R,1,接入时,：,I,=5A,则：,,,恒压源中的电流由外电路决定设: E=10VIE+_abU,45,对于电压源,U=E-IR,0,当各项除以,R,0,后，,二、电流源,,电源等效变换,,得,或,I,=,I,S,–,I,′,其中：,I,S,=,E,/,R,0,,,I,′=,U,/,R,0,,根据电流关系得到,新的等效电路,—,电流源模型,定值电流,I,S,与内阻,R,0,的并联,,,,E +,R,0,U,R,I,,,,,,R,0,U,R,I,,,,I,S,I,′,电流源是由电流,I,S,和内阻,R,0,并联的电源的电路模型。
对于电压源 U=E-IR0当各项除以R0后，二、电流源电源等,46,,,,,I,S,R,O,a,b,U,ab,I,I,s,U,ab,I,外特性,,电流源模型,,R,O,,R,O,越大,特性越陡,实际电流源,,,ISROabUabIIsUabI外特性 电流源模型RORO,47,理想电流源,（恒流源):,,R,O,=,,时的电流源.,特点：,（1）输出电流不变，其值恒等于电,流源电流,I,S,；,a,b,I,U,ab,,I,s,I,U,ab,I,S,伏,安,特,性,（2）输出电压由外电路决定理想电流源 （恒流源): RO= 时的电流源. 特点：（1,48,恒流源两端电压由外电路决定,I,U,,I,s,,R,设:,I,S,=,1 A,R=,10,,时，,U,=10,,VR=,1, 时，,U =,1,,V则:,,例,,,恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设: IS=1 A,49,由图a：,,U,=,E,－,IR,0,由图b：,U,=,I,S,R,0,–,IR,0,I,R,L,,R,0,,,+,–,E,U,,,+,–,电压源,,,等效变换条件:,E,=,I,S,R,0,,,,R,L,,,R,0,U,R,0,U,,,I,S,I,+,–,电流源,,,,3. 两种电源的等效互换,,,由图a：由图b： IRLR0+EU+–电压源等效变换条件:E,50,② 等效变换,时，两电源的,参考方向,要一一对应。
③,理想电压源与理想电流源之间无等效关系① 电压源和电流源的等效关系只,对,外,电路而言，,对电源,内部则是,不等效的注意事项：,例：当,R,L,=, 时，,电压源的内阻,R,0,中不损耗功率，,而电流源的内阻,R,0,中则损耗功率④ 任何一个电动势,E,和某个电阻,R,串联的电路，,都可化为一个,电流为,I,S,和这个电阻并联的电路R,0,,,+,–,E,,,a,b,I,S,,,R,0,,,a,b,,,R,0,,,–,+,E,,,a,b,I,S,,,R,0,,,a,b,,,,,,② 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应③ 理想电压,51,(3),恒压源和恒流源不能等效互换a,b,I,',U,ab,',,Is,a,,E,+,-,b,I,,（,不存在,）,,,,(3) 恒压源和恒流源不能等效互换abI'Uab'Isa,52,例1:,求下列各电路的等效电源,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1:求下列各电路的等效电源解:+abU25V(a)++,53,例2:,试用电压源与电流源等效变换的方法,计算2,电阻中的电流。
解:,,–,8V,,,,+,–,2,,2,V,,,+,2,,I,(d),,2,,,由图,(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),,,,,例2:试用电压源与电流源等效变换的方法解:–8V+22V+,54,例3：,解：,统一电源形式,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示,电路中1,,电阻中的电流2,,,,+,-,,,,,,+,-,,6V,4V,I,2A,,3,,,4,,,6,,1,,,,,,,,,2A,3,,6,,,,2A,,,I,4,,2,,1,,,1A,,,,,,,,,,,,,I,4,,2,,1,,,1A,,,2,,4A,,,,,,,,,例3： 解：统一电源形式试用电压源与电流源等效变换的方法计,55,,,,解：,,,I,4,,2,,1,,,1A,,,2,,4A,,,,,,,1,,,I,4,,2,,,,1A,2,,8V,,,+,-,,,,,,I,4,,1,,,1A,,,4,,2A,,,,,,,,I,2,,1,,,3A,,,,,解：I4211A24A1I421A28V+I,56,例4:,电路如图。
U,1,＝10V，,I,S,＝2A，,R,1,＝1,Ω，,R,2,＝2,Ω，,R,3,＝5,Ω ，,R,＝1,Ω1) 求电阻,R,中的电流,I,；(2)计算理想电压源,U,1,中的电流,I,U1,和理想电流源,I,S,两端的电压,U,IS,；(3)分析功率平衡解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得：,,,a,,I,R,I,S,,,b,,,I,1,R,1,(c),,I,R1,,,I,R,1,R,,I,S,,,R,3,,,,+,_,I,U1,+_,U,IS,U,R,2,+_,U,1,a,b,(a),,,,,a,,,I,R,1,R,I,S,,,,,+_,U,1,b,(b),,,?并联,,,例4: 电路如图U1＝10V，IS＝2A，,57,(2)由图(a)可得：,理想电压源中的电流,理想电流源两端的电压,I,R3,I,R1,,,I,R,1,R,,I,S,,,R,3,,,,+,_,I,U1,+_,U,IS,U,R,2,+_,U,1,a,b,(a),,,,,,,(2)由图(a)可得：理想电压源中的电流理想电流源两端的电压,58,各个电阻所消耗的功率分别是：,两者平衡：,(60+20)W=(36+16+8+20)W,80W=80W,(3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源,都是电源，发出的功率分别是：,,,各个电阻所消耗的功率分别是：两者平衡：(60+20)W=(3,59,10V,,,,,,+,-,2A,2,,I,,讨论题,,哪,个,答,案,对,?,?,?,,,,+,-,10V,+,-,4V,2,,,,,,,,10V+-2A2I讨论题哪???+-10V+-4V2,60,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1.3 基尔霍夫定律,1.3.1 基本概念,（1）节点,（2）支路,（3）回路,图1.11 电路举例,支路：,电路中的每一个分支。
支路电流:,,一条支路流过一个电流，,节点：,支路与支路的联接点回路：,由支路组成的闭合路径建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1.3 基尔霍夫定律,61,例1：,支路：ab、bc、ca、,…,（共6条）,回路：abda、abca、,adbca …,,（共7 个）,节点,：,a、 b、c、d,,(共4个）,a,d,b,c,E,–,+,G,R,3,R,4,R,1,R,2,I,2,I,4,I,G,I,1,I,3,I,,,,,,,,,,,,,例1：支路：ab、bc、ca、… （共6条）回路：abda、,62,1.4.2,基尔霍夫电流定律(,KCL定律),1．定律,即:,,Ｉ,入,=,,,Ｉ,出,,在任一瞬间，流入任一结点的电流等于流出该结点的电流,实质:,电流连续性的体现或: ,Ｉ,= 0,I,1,I,2,I,3,b,a,+,,,,,-,E,2,R,2,+,,-,,,,,R,3,R,1,,E,1,对结点,a,：,I,1,+,I,2,=,I,3,或,I,1,+,I,2,–,I,3,= 0,基尔霍夫电流定律,（KCL）,反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系1.4.2 基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律 即:,63,,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。
2．推广,,I,=?,例:,广义结点,I,= 0,I,A,+,I,B,+,I,C,= 0,,,,,,,,A,B,C,I,A,I,B,I,C,,,,2,,+,_,,+,_,,I,,,,5,,1,,1,,5,,6V,12V,,,,,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面,64,解,,I,1,,I,2,,I,3,,I,4,由,基尔霍夫,电流定律,可列出,I,1,－I,2,＋I,3,－I,4,＝0,可得,I,4,＝3A,已知：如图所示，I,1,＝2A，I,2,＝－3A，I,3,＝－2A，,试求,I,4,例题1.4.1,2－（－3）＋（－2）－I,4,＝0,,,解I1I2I3I4由基尔霍夫电流定律可列出可得已知：如图所示,65,在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零1.4.3,基尔霍夫电压定律（,KVL,定律),1．,定律,即：,,U,= 0,在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和对回路1,：,对回路2,：,,E,1,=,I,1,R,1,+,I,3,R,3,I,2,R,2,+,I,3,R,3,=,E,2,或,I,1,R,1,+,I,3,R,3,–,E,1,= 0,或,I,2,R,2,+,I,3,R,3,–,E,2,= 0,I,1,I,2,I,3,b,a,+,,,,,-,E,2,R,2,+,,-,,,,,R,3,R,1,,E,1,1,2,基尔霍夫电压定律,（KVL,）,反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。
在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数,66,1．列方程前,标注,回路循行方向；,2．应用,,,U,= 0,列方程时,，,项前符号的确定：,,,如规定电位降取正号，则电位升就取负号注意：,,,1．列方程前标注回路循行方向；2．应用 U = 0列方程,67,基尔霍夫电压定律的,推广,：,可应用于回路的部分电路,U＝U,A,－U,B,－U,AB,=0,或 U,AB,＝U,A,－U,B,,E－RI －U,,＝0,或 U＝E－RI,,注,列方程时，要,先,在电路图上,标出,电流、电压,或,电动势,的,参考方向基尔霍夫电压定律的推广： 可应用于回路的部分电路U＝UA,68,例：,,,对网孔abda,：,对网孔acba,：,对网孔bcdb,：,R,6,,I,6,R,6,–,I,3,R,3,+,I,1,R,1,= 0,I,2,R,2,–,,I,4,R,4,–,I,6,R,6,= 0,I,4,R,4,–,E,,+,,I,3,R,3,= 0,对回路 adbca，沿逆时针方向循行,：,–,I,1,R,1,+,I,3,R,3,+,I,4,R,4,–,I,2,R,2,= 0,应用,,U,= 0,列方程,对回路 cadc，沿逆时针方向循行,：,–,I,2,R,2,–,I,1,R,1,+,E,,= 0,a,d,b,c,E,–,+,R,3,R,4,R,1,R,2,I,2,I,4,I,6,I,1,I,3,I,,,,,,,,,,,,,例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I6,69,解,由,基尔霍夫,电压定律,可得,（1） U,AB,＋U,BC,＋U,CD,＋U,DA,＝0,即,U,CD,＝2V,（2）U,AB,＋U,BC,＋U,CA,＝0,即,U,CA,＝－1V,已知：下图为一闭合电路，各支路的元件是任意,的，但知U,AB,＝5V，U,BC,＝－4V，U,DA,＝－3V,试求：（1）,U,CD,：（2）,U,CA,。
例题1.4.2,,,,,解由基尔霍夫电压定律可得（1） UAB＋UBC＋UCD＋UD,70,解,对右回路,应用,基尔霍,夫电压定律,列出,E,B,－,U,BE,,－R,B,I,2,＝0,得,I,2,＝0.315mA,对,左回路,E,B,＋U,S,,－ R,1,I,1,,－,R,B,I,2,＝0,得,I,1,＝0.57mA,应用,基尔霍夫电流定律,列出 I,2,－I,1,－I,B,＝0,得,I,B,＝－0.255mA,如图：R,B,＝20K, ，,R,1,＝10K,,，E,B,＝6V，U,S,＝6V，,U,BE,＝－0.3V,；,试求电流,I,B,，,I,2,及,I,1,例题1.4.3,返回,,,,,解对右回路应用基尔霍对左回路应用基尔霍夫电流定律列出,71,1.5.1,电阻的串联,特点:,1)各电阻一个接一个地顺序相联；,,两电阻串联时的分压公式：,R,=,R,1,+,R,2,3)等效电阻等于各电阻之和；,4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比R,1,,U,1,U,R,2,U,2,I,+,–,+,+,–,–,,,,R,,U,I,+,–,,,2)各电阻中通过同一电流；,应用：,降压、限流、调节电压等。
1.5,电阻串并联联接的等效变换,,,1.5.1 电阻的串联特点:两电阻串联时的分压公式：R =,72,1.5.2 电阻的并联,两电阻并联时的分流公式：,(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；,(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比特点:,(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；,R,,U,I,+,–,,,,I,1,I,2,R,1,,U,R,2,I,+,–,,,,(2)各电阻两端的电压相同；,应用：,分流、调节电流等1.5.2 电阻的并联两电阻并联时的分流公式：(3)等效电,73,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,本章主要介绍正弦交流电路的基本概念、基本理论及基本分析方法1.4.1 单相正弦交流电的产生,1 交流电的定义,大小和方向都随时间变动，在一个周期内的平均值等于零的周期电流称为交变电流，简称交流2.单相正弦交流电的产生,1.4 正弦交流电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学本章主要介绍正弦交流,74,0,e,t,,+,_,1,2,3,0,0,,,,,1,2,3,,若线圈从中性面开始转动,若转动角速度为 则,,,0et+_12300123若线圈从中性面开始转动若转动角速度,75,,,e,,,,,,若线圈从与中性面,成一夹角 开始转动,,,e若线圈从与中性面,76,其波形图可用正弦曲线来表示：,0,i, u,t,,若外接负载 ，则有：,,,其波形图可用正弦曲线来表示：0i, ut若外接负载 ，则有：,77,,设正弦交流电流：,角频率：,决定正弦量变化快慢,幅值：,决定正弦量的大小,幅值、角频率、初相位成为正弦量的三要素。
初相位：,决定正弦量起始位置,,,,,I,m,,2,T,i,O,1.4.2正弦交流电的三要素,,,设正弦交流电流：角频率：决定正弦量变化快慢幅值：决定正弦量的,78,瞬时值和幅值,瞬时值：,正弦量任意瞬间的值幅值（最大值）：,瞬时值中的最大值,有效值,,有效值,是从电流的热效应来规定的1 幅值与有效值,设一交流电流和一直流电流流过相同的电阻,R，,如果在交流电的一个周期内交流电和直流电产生的热量,相等，则交流电流的,有效值,就等于这个直流电电流,I,用小写字母表示，如,i、u、e,等如,I,m、,U,m、,E,m,等,瞬时值和幅值瞬时值：正弦量任意瞬间的值幅值（最大值）：瞬时,79,则,,交流,直流,根据热效应相等有,：,同理，电压和电动势的有效值为：,当,可得：,,有效值必须大写,,注意：,交流电压、电流表测量数据为有效值,交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值,,,则交流直流根据热效应相等有：同理，电压和电动势的有效值为：当,80,2,频率与周期,周期,T,：,正弦量变化一次所需的时间 （s）,角频率：,正弦量每秒钟变化的弧度数,（rad/s）,频率,f,：,每秒内变化的次数,（Hz）,T,,*,电网频率：,我国,50 Hz,，美国,,、日本,60 Hz,,,,i,,,,O,例,：,已知,f,=50Hz,,求,T,和ω。
小常识：,[,解],T,=1/,f,=1/50=0.02(s),ω=2π,f,=2×3.14×50＝314(rad/s),,,2 频率与周期周期T：正弦量变化一次所需的时间 （s,81,相位,表示正弦量的变化进程，也称,相位角,相位：,相位：,初相位,,当,t,=0,时的相位,初相位： 0,初相位：,,,,,初相位,给出了观察正弦波的起点或参考点，常用于描述多个正弦波相互间的关系,说明,3 初相位与相位差,,,相位 表示正弦量的变化进程，也称相位角相位：相位：初相位,82,相位差,两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差正弦交流电路中电压和电流的频率是相同的，但初相位不一定相同，设电路中电压和电流为：,则,u,和,i,的,相位差,为：,当,ψ,１,>,ψ,2,时，,u,比,i,超前 角，,i,比,u,滞后 角相位差两个同频率的正弦量的相位之差或初相位之差 正弦交流,83,电流超前电压,电压与电流,同相,,电流超前电压,,,,电压与电流反相,,u,i,,,,ω,t,u,i,,,,O,,u,i,,,,ω,t,u,i,,,,90,°,O,u,i,,,,,ω,t,u,,i,O,,,,ω,t,u,,,i,u,i,O,,,电流超前电压电压与电流同相 电流超前电压 电压与,84,② 不同频率的正弦量比较无意义。
① 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，,与计时的选择起点无关注意:,,, t,,,,,,,,,O,,,② 不同频率的正弦量比较无意义注意: tO,85,1.正弦量的三种表示方法：,三角函数式,：,★,★,波形图：,★,相量法：,用复数的方法表示正弦量,1.5,正弦量的相量表示法,i,,,,O,前两种不便于运算，重点介绍相量表示法1.正弦量的三种表示方法：三角函数式：★★波形图：★ 相量法,86,+j,+1,A,b,a,r,,0,1.5.1,正弦量的相量表示,复数表示形式,设,A,为复数:,(1) 代数式,A,=,a +,j,b,,复数的模,复数的辐角,实质：用复数表示正弦量,式中:,(2) 三角式,由欧拉公式:,,,+j+1Abar01.5.1 正弦量的相量表示复数表示形式设,87,,,,(3) 指数式,,,可得:,,设正弦量:,相量: 表示正弦量的复数称相量,电压的有效值相量,(4),极坐标式,相量表示:,,相量的模=正弦量的有效值,,相量辐角=正弦量的初相位,,,(3) 指数式 可得: 设正弦量:相量: 表示正弦,88,,,电压的幅值相量,①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。
注意:,？,=,②只有正弦量才能用相量表示，,非正弦量不能用相量表示③,只有,同频率,的正弦量才能画在同一相量图上相量的模=正弦量的最大值,,相量辐角=正弦量的初相位,或：,,,电压的幅值相量①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量注意:？,89,,⑤相量的书写方式,,,模,用最大值表示 ，则用符号：,④相量的两种表示形式,,相量图:,,把相量表示在复平面的图形,,实际应用中，模多采用有效值，符号：,可不画坐标轴,,如：已知,则,或,相量式:,把表示同频率的各个正弦量的有向线段画在一起，它可以形象地表示出各正弦量的大小和相位关系⑤相量的书写方式 模用最大值表示 ，则用符号：④相量,90,？,正误判断,1.,已知：,？,有效值,？,3.,已知：,复数,瞬时值,j45,,•,？,最大值,？,？,,负号,2.,已知：,4.,已知：,,,？正误判断1.已知：？有效值？3.已知：复数瞬时值j45•,91,,,,,,落后于,,超前,落后,？,解:,(,1) 相量式,(2) 相量图,例,1:,,将,u,1,、,u,2,,用相量表示,+1,+j,,,落后于超前？解: (1) 相量式(2) 相量图例1: 将,92,例2:,已知,有效值,I,=16.8 A,求：,,,例2: 已知有效值 I =16.8 A求：,93,例3:,,图示电路是三相四线制电源，,已知三个电源的电压分别为：,试求,u,AB,，并画出相量图。
N,C,A,N,B,,,,,,,,,,,,,,,+,–,+,+,-,+,–,–,–,解,:,(,1) 用相量法计算：,,,,例3: 图示电路是三相四线制电源，,94,(2) 相量图,由KVL定律可知,,,,(2) 相量图由KVL定律可知,95,1.5.2正弦量用旋转有向线段表示,,ω,设正弦量:,若:有向线段长度,=,ω,,有向线段以速度,,,按逆时针方向旋转,则:该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值有向线段与横轴夹角,=,初相位,u,0,,,x,y,O,,,O,,,1.5.2正弦量用旋转有向线段表示ω设正弦量:若:有向线段长,96,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.3 单一参数的交流电路,2.3.1 电阻电路,1）电流、电压的关系,,图2.8 用相量表示的电阻电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.3 单一参数的交,97,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2）瞬时功率、平均功率,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,98,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.3.2 电感电路,1）自感现象,2）电感电路中电流、电压瞬时值的关系,,图2.9 电感线圈,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.3.2 电感电路,99,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图2.10 电感中正弦电流及电压的波形,3）电流和电压有效值的关系、感抗,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图2.10 电感中正,100,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,,4）瞬时功率和感性无功功率,,,,,,,5）相量表达式,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,101,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图2.11 用相量表示的电感电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图2.11 用相量表,102,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,6）结论,2.3.3 电容电路,1）电容器,,,2）电容器上电流、电压瞬时值的关系,,,3)电流和电压有效值的关系、容抗,图2.12 电容电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6）结论图2.12,103,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,4）瞬时功率和容性无功功率,,,,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,104,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,5）相量表达式,图2.13 电容电压、电流及功率波形图,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学5）相量表达式图2.,105,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,6）结论,2.4 RLC串联电路,图2.14 用相量表示的电容电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学6）结论图2.14,106,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.4.1 RLC串联电路中电压与电流的关系,,图2.15 RLC串联电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.1 RLC串,107,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.4.2 阻抗三角形与电压三角形,,图2.16 阻抗三角形和电压三角形,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.2 阻抗三角,108,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.4.3 电路的功率,,,,2.4.4 串联谐振,1）串联谐振的条件,,2）串联谐振的特征,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.4.3 电路的功,109,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3）串联谐振的应用,,图2.19 谐振的应用,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）串联谐振的应用图,110,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.5 阻抗的串并联电路、并联谐振,2.5.1 阻抗的串联电路,,图2.20 串联电路的等效阻抗,图2.21 并联电路的等效阻抗,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.5 阻抗的串并联,111,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.5.3并联谐振,1）并联谐振的条件,图2.22 电感线圈与电容器并联电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.5.3并联谐振图,112,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2）并联谐振的特征,,,,3）并联谐振的应用,2.6 功率因数及功率补偿,2.6.1 功率因数的定义,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）并联谐振的特征,113,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2.6.2 电力系统中功率因数低的原因及影响,1）原因,2）影响,①增加变配电设备的容量。
②增加供配电系统的损耗③增加电压损失④降低发电机的效率2.6.3 提高功率因数的方法,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2.6.2 电力系统,114,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,(1）选择自然功率因数高的用电设备，减少设备轻载运行几率2）进行功率因数补偿,2.6.4 补偿电容的计算,,图2.23 补偿电容的计算,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学(1）选择自然功率因,115,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,本章主要介绍对称三相电动势的产生、三相电路的星形连接和三角形连接、对称三相电路和不对称三相电路的概念、对称三相电路的计算、不对称三相电路的概念、三相电路的功率及计算方法3.1 对称三相电势的产生、三相交流电路,三相电路在生产上应用最为广泛，发电、输配电和主要电力负载一般都采用三相制3 三相交流电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学本章主要介绍对称三相,116,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3.1.1 单相电动势的产生——交流发电机原理,设单相交流发电机模型为单匝绕组线圈（AX），嵌在定子线槽中，磁极为旋转磁极（NS），如图3.1所示。
图3.1 单相交流发电机模型,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.1 单相电动,117,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3.1.2 三相电动势的产生及表示方法,1）三相交流发电机模型,2）三相电动势的产生,图3.2 三相交流发电机模型,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.2 三相电动,118,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3）三相电动势的波形图和相量图,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）三相电动势的波形,119,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3.1.3 三相交流电的应用,在发电机尺寸相同时，三相发电机比单相发电机输出功率高；三相电动机比单相电动机运行平稳可靠且节能；输送电能时，,图3.3 三相电动势,图3.4 对称三相电动势的图形,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.1.3 三相交流,120,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,采用三相制可比单相制节约有色金属25%～50%3.1.4 三相电源的星形接法,1）三相对称电源,2）三相电源的连接方式,图3.5 三相,电源的连接,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学 采用三相制可比单,121,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3）参考方向的规定,3.1.5 三相电源的星形接法,1）星形接法,2）线电压、相电压的参考方向（见图3.7a）,3）线电压与相电压的关系,3.1.6 三相电源的三角形接法,1）三角形接法,2)线电压与相电压的关系,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3）参考方向的规定,122,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图3.6 电压、电动势参考方向的规定,图3.7 三相电源的星形接法与三角形接法,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.6 电压、电动,123,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,3.2 三相负载,3.2.1 基本概念,三相负载——需要三相电源才能工作的负载，如三相交流异步电动机，三相电炉等。
三相负载使用三相电源（通常为380 V）图3.8 三相电源的错误接法,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学3.2 三相负载图3,124,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,单相负载——需要单相电源的负载，如各类照明灯具、电风扇、洗衣机、电冰箱、电磁炉等大多数家用电器等1）三相负载的星形接法,2）Y形接法时，相电流、线电流及其相互关系,3）中性线电流,,3.2.2 负载的三角形接法,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学单相负载——需要单相,125,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图3.9 三相负载的Y形接法及接入电源方式,图3.10 负载的三角形接法,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.9 三相负载的,126,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1）三角形接法的特点,2）三角形接法时相电流与线电流的关系,3.3 三相电路的计算,3.3.1 对称三相电路的计算,图3.11 电流相量图,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）三角形接法的特点,127,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,1）基本概念,2）对称三相电路的特点,3）对称三相电路的计算,3.3.2 不对称三相电路的计算,1）不对称三相电路的概念,（1）无中性线时的不对称电路,（2）有中性线时的不对称电路,2）不对称三相电路的计算,（1）三相四线制系统（有中性线系统）,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学1）基本概念,128,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图3.12 不对称三相电路,图3.13 有中性线,的不对称三相电路,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.12 不对称三,129,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,（2）三相三线制系统（无中性线系统）,,,,,,,3.3.3 三相电路的功率,,图3.14 无中性线的不对称三相电路,图3.15 例3.4电路图,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学（2）三相三线制系统,130,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,2）不对称三相电路的功率,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学2）不对称三相电路的,131,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学,图3.16 例3.6电路图,,,建筑环境与设备工程系列教材——建筑电工学图3.16 例3.6,132,建筑环。
