一级结构工程师职业资格考试辅导资料电气与信息.ppt
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1、一级结构工程师职业资格考试辅导电气与信息,注册工程师职业资格考试辅导,2019/10/23,1,内容:,电场与磁场电路分析方法电机及拖动基础模拟电子技术数字电子技术信号与信息/*计算机知识,2019/10/23,2,8.1 电磁学概念库仑定律电场强度 高斯定理安培环路定理 磁路的欧姆定律,电磁运动是物质的基本运动形式之一,理解和掌握电磁运动规律在理论和实践上有重要的意义!当然也是我们电路电子学科的基础。,2019/10/23,3,、库仑定律_静止点电荷相互作用的关系方向:沿着两个点电荷的连线方向(同性相斥,异性相吸)大小:正比于电荷所带电量大小的乘积 反比于两点距离的平方,2019/10/23
2、,4,、电场强度-电场中某点的电场强度等于单位试验电荷在该点所受的电场力。 定义:,场源是电量为q的点电荷,在观测点p的电场强度为:,电场强度叠加原理:,点电荷系电场中,任意点的电场强度等于各点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和,例8-1,2019/10/23,5,例1,A,2019/10/23,6,、高斯定理-电场强度的分布与场源电荷的关系,真空中通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和除以真空介电常数。,C,2019/10/23,7,、电场力做功,静电场中,两点的电势差U在数值上等于把单位正电荷从点移动到点时,静电场力所做的功。,、电势差:,、电场力做功:,用电势
3、差表示:,,两点的电势差U叫做电压。,2019/10/23,8,磁路:主磁通所经过的路径。,线圈通入电流后,产生磁通,分主磁通和漏磁通。,、磁通、磁感应强度和磁场强度,、磁通,静止的电荷产生静电场,运动的电荷不仅产生电场还会产生磁场。,2019/10/23,9,与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通(磁力线),2019/10/23,10,,则称为磁性材料,,则称为非磁性材料,*磁导率,:表征各种材料导磁能力的物理量,2019/10/23,11,高斯定理的积分形式,对任意闭合曲面,穿入的磁感应线条数与穿出的磁感应线条数相同,因此,通过任何闭合曲面的磁通量为零。,和静电场中的高斯定理比较:,磁场无
4、源场 电场有源场,. 磁场的高斯定理,通过有限曲面的磁通量为:,2019/10/23,12,、安培力磁场中载流导体受到磁场力的作用。,例:长为的通电导线在匀强磁场中受力为,例8-3,2019/10/23,13,、安培环路定律,任何闭合回路磁场强度的线积分,电流方向和磁场强度的方向符合右手定则取正号;否则取负号。,通过这个闭合路径内电流的代数和。,=,2019/10/23,14,例:无分支的均匀磁路(磁路的材料和截面积相同,各处的磁场强度相等)中,安培环路定律可写成:,磁路长度L,线圈匝数N,分析:,2019/10/23,15,对于均匀磁路,磁路的欧姆律:,2019/10/23,16,磁路欧姆定
5、律,磁阻,磁感应强度,安培环路定律,磁 路,I,N,电路欧姆定律,电阻,电流密度,克氏电压定律,克氏电流定律,磁路与电路的比较,电 路,R,+,_,E,I,2019/10/23,17,8.2 电路的基本概念和基本定律,8.2.1、电路作用8.2.2、电路基本元件:有源(电源)元件 无源(负载)元件8.2.3 基本定律 欧姆定律 基尔霍夫定律,2019/10/23,18,8.2.2、电路基本元件、电源元件 1、电压源模型 2、电流源模型 3、两种电源的等效变换,2019/10/23,19,1 电压源模型,20,由上图电路可得: U = IR0,若 R0 = 0,理想电压源 : U ,UO=,电压
6、源的外特性,R0,U,+,电压源是由电压和内阻 R0 串联的电源的电路模型。,若 R0RL ,I IS ,可近似认为是理想电流源。,电流源,2019/10/23,22,理想电流源(恒流源),例4:,23,(2) 输出电流是一定值,恒等于电流 IS ;,(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。,特点:,(1) 内阻R0 = ;,设 IS = 10 A,接上RL 后,恒流源对外输出电流。,当 RL= 1 时, I = 10A ,U = 10 V当 RL = 10 时, I = 10A ,U = 100V,外特性曲线,I,U,IS,O,电流恒定,电压随负载变化。,2019/10/23,23,3
7、电源两种模型的等效变换,24,由图a: U = IR0,由图b: U = ISR0 IR0,I,RL,R0,+,U,+,电压源,2019/10/23,24,25,(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:,当RL= 时,电压源的内阻 R0 中不损耗功率, 而电流源的内阻 R0 中则损耗功率。,(4) 任何一个电动势 和某个电阻 R 串联的电路, 都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。,2019/10/23,25,例5:,26,求下列各电路的等效
8、电源,解:,2019/10/23,26,27,1 电阻元件,描述消耗电能的性质,根据欧姆定律:,即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系,线性电阻,金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关,表达式为:,表明电能全部消耗在电阻上,转换为热能散发。,电阻的能量,、负载元件,2019/10/23,27,在电压和电流的关联方向下u=iR,在电压和电流非关联方向下u= - iR,伏安特性以电压和电流为坐标,画出电压和电流的关系曲线。,2019/10/23,28,电容元件,定义,特性方程,电容元件储存的能量,电容元件在任何时刻t 所储存的电场能量,2019/10/23,29,电感元件的特性方程,
9、电感元件储存的磁场能量,3、电感元件,2019/10/23,30,.电路的基本定律1、欧姆定律 2、基尔霍夫定律、电流定律、电压定律,2019/10/23,31,1 基尔霍夫电流定律(KCL定律),在任一瞬间,流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。,= 0,对结点 a:,I1+I2 I3=0,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。,2 基尔霍夫电压定律(KVL定律),即: U = 0,I1 R1 +I3 R3 1 = 0,I2 R2+I3 R3 2 = 0,2019/10/23,32,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。,推广,I =?,例:,I
10、= 0,IA + IB + IC = 0,广义结点,2019/10/23,33,2005年.图示电路U=12V、UE = 10V , R=0.4k.则电流I等于多少?,(A)0.055 A(B)0.03 A(C)0.025 A(D)0.005A,习题6,2019/10/23,34,习题7:图示电路, S断开后,A点电位VAo; S闭合后,A点电位Uas分别是(a)-4v, 3.6v(b)6v,0v(c)4v, -2.4v(d)-4v, 2.4v,2019/10/23,35,1 、支路电流法2、电源变换法3、叠加原理4、戴维南定理,8.3 电路的基本分析方法,8.3.1 直流电路分析,2019/
11、10/23,36,支路电流法是最基本的解题方法。它直接应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对结点和回路列出所需要的方程组,而后解出各未知支路电流。,1 支路电流法,解题步骤:1. 选定支路并标出各支路电流的参考方向,并对选定的回路标出回路循行方向。 2. 应用KCL列出(n1)个独立的结点电流方程。3. 应用KVL列出b(n1) 个独立的回路电压方程。4. 联立求解 b 个方程,求出各支路电流。,2019/10/23,37,习题8:,2019/10/23,38,电压源模型的外特性和电流源模型的外特性相同。我们可以利用两种电源的模型互相等效求解电路。注意的是:电源变换关系只对外电路等效,对电源内部
12、则不等效。,2 电源变换法应用,习题9 用电源变换法求图示电路的电流I=?,2019/10/23,39,习题3 用电源变换法求图示电路的电流I=?,2019/10/23,40,3 叠加原理,叠加原理:对于线性电路,任何一条支路的电流,都可以看成是由电路中各个电源(电压源或电流源)分别作用时,在此支路中所产生的电流的代数和。,+,=,S1,2019/10/23,41, 叠加原理只适用于线性电路。, 不作用电源的处理: US = 0,即将电压源短路;Is= 0,即将电流源开路 。, 功率 P 不能用叠加原理计算。,注意事项:, 解题时要标明各支路电流、电压的参考方向。 若分电路中电压电流与原电路中
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