《电工学》PPT课件 袁小庆 西北工业大学

 
课件内容： 
绪论 
学习要求：了解电工技术和电子技术的发展历程，了解课程的学习方法。 
1.1 电工学绪论 
电路的基本概念与定律 
1、学习要求：了解电路模型和电路元件意义；理解电压和电流的正方向；掌握实际电源模型和及其等效变换；理解电路有载、开路和短路三种状态特点；理解电功率和额定值意义；掌握电路基本定律应用和电路中各点电位的计算。2、学习指导：本章主要讲述电压和电流的正方向、基尔霍夫定律、电源等效变换、电路中电位的概念与计算等内容。虽然这些内容比较简单，但却包含有不少概念，有些概念在物理学中并未涉及，因而这些概念对电工技术、电子技术其他内容的学习起着极为重要的作用。 本章的难点主要有：电流源和理想电流源，关键在于建立电流源和理想电流源的概念、电路中电流电压的正方向，以及电路中电位的计算。 
2.01电路物理量及其参考方向 
2.02电功率 
2.03 独立电源 
2.04 电压源电流源及其等效变换 
2.05 基尔霍夫定律 
2.06 电路中电位的计算 
电路的分析方法 
1、学习要求：掌握支路电流法、叠加原理、戴维南定理分析电路的方法；了解结点电压法分析电路的方法；了解非线性电阻电路伏安特性、静态电阻和动态电阻，以及非线性电阻电路的图解分析方法。2、学习指导：本章主要介绍电路的几种最基本的分析方法。其中支路电流法是基础，其直接利用基尔霍夫两个定律列出联立方程求解，尽管该方法在电路分析中有时显得较为麻烦，但在电子技术学习中却屡见不鲜。叠加原理和戴维南定理可将复杂电路转化为简单电路来求解，往往可获得事半功倍的效果。在分析电路中具体采用什么方法，要根据具体题目和读者的熟练程度而定。 本章的所介绍电路分析方法不仅适用于直流电路，也适用于交流电路和其他电路。本章的重点内容是叠加原理和戴维南定理。难点内容是戴维南定理中开路电压的计算，还要注意的是在求开路电压时，还可以用其他分析方法，如叠加原理等。 
3.01 支路电流法 
3.02 叠加原理 
3.03 戴维南定理 
3.04 结点电压法 
电路的暂态分析 
1、学习要求：了解电路的暂态、稳态和时间常数的物理意义；理解换路定则和电路初始值的确定；掌握经典法分析一阶线性电路的暂态过程；掌握三要素法分析一阶线性电路的暂态过程；了解微分电路与积分电路。2、学习指导：本章主要分析RC、RL一阶线性电路的暂态过程，它们的分析方法一样。关键是是一阶电路初始值的确定、三要素法分析。重点是换路定则、一阶电路的三要素法和一阶电路的全响应。难点是电路中初始值、时间常数的确定和电压电流的变化曲线。 
4.01 暂态过程的产生 
4.02 换路定则与初始值的确定 
4.03 一阶电路经典分析法 
4.04一阶电路三要素法 
4.05 一阶电路暂态过程的三种响应 
单相正弦交流电路 
1、学习要求：理解正弦量的特征（三要素）和意义；理解电路基本定律的相量形式及阻抗表示方法；掌握计算正弦交流电路的相量分析方法，以及相量图的绘制；掌握有功功率和功率因数的计算；了解电路的频率特性、串并联电路谐振条件和提高功率因数的意义。2、学习指导：主要讨论正弦交流电路中电压和电流间的关系，以及功率关系。通过例题和习题掌握正弦交流电路相量分析方法。重点是正弦交流电路相量分析方法；RLC串并联正弦交流电路电压、电流和功率的计算。难点是单相正弦交流电路相量分析方法、各种功率的计算和电路相量图分析法。 
5.01 正弦电压与电流 
5.02 正弦量的相量表示法  
5.03 单一元件正弦交流电路 
5.04 RLC串联交流电路 
5.05 阻抗的串联与并联 
5.06 电路中谐振 
5.07 功率因数的提高 
三相正弦交流电路 
1、学习要求：了解三相电的产生与电源联接、电流与电压的相互关系；掌握三相四相制电路的正确联接、中线的作用、对称负载中相（线）电压、相（线）电流关系；掌握负载对称电路电压、电流和功率的计算方法。2、学习指导：通过了解三相交流电的特征、对称负载星形和三角形连接时电路分析方法；通过课堂教学内容学习，理解负载不对称星形电路中电压、电流分析方法、中线电流计算方法和中线的作用。难点是负载不对称连接电路的分析方法、中线电流计算。 
6.01 三相交流电的产生 
6.02 三相电路中的负载连接方式  
6.03 三相负载星形连接（1） 
6.04 三相负载星形连接（2） 
6.05 对称三相负载三角形连接 
6.06 三相交流电路的功率计算 
非正弦周期交流电路 
1、学习要求：了解非正弦周期交流电路基本概念；理解阻抗、平均值和有效值的计算；掌握非正弦周期交流电路的分析计算方法。2、学习指导：通过数学分析可得到非正弦周期交流电路电流、电压的有效值；由于各次谐波的阻抗不同、故功率功率因数不同，则电路的平均功率等于各次谐波平均功率之和；必须掌握非正弦周期信号作用于线性电路的计算步骤。重点是电路电流电压的有效值和平均功率；难点是非正弦周期电流（线性）电路的叠加原理分析方法。 
7.01 非正弦量及其电路分析 
磁路与变压器 
1、学习要求：了解磁性材料磁性能和磁路基本定律；理解铁心线圈电路的电磁关系和变压器的构造和外特性；掌握变压器的电压、电流和阻抗变换。2、学习指导：通过了解磁性材料的磁性，根据相对磁导率不同可对磁性材料进行分类；通过分析交流铁心线圈电磁关系，掌握交流铁芯线圈电路分析方法；交流铁芯线圈再加一套绕组就是变压器，同样既涉及电路还涉及磁路问题；变压器是将电能转换为电能，绕组和铁芯要引起损耗，必须掌握变压器三个作用。重点是变压器的变比和三个作用。难点是变压器电压多个副边电压、电流的计算；变压器等效阻抗计算。 
8.01磁路与磁性材料 
8.02交流铁芯线圈电路与变压器原理 
8.03变压器作用与特性 
8.04 其他类型变压器 
交流电动机 
1、学习要求：了解三相异步电动机的基本构造、转动原理和铭牌数据、同步转速、转差率；了解转差率对转子频率、转子感抗、电动势、电流和功率因数的影响，以及电源电压和转子电路电阻对电动机转矩的影响；掌握三相异步电动机的机械特性、三个重要转矩，以及三相异步电动机的起动、反转、调速、制动原理和方法；了解单相异步电动机结构和工作原理。2、学习指导：电动机主要有定子和转子，在定子对称三相绕组，接入对称三相电流，产生三相旋转磁场；旋转磁场转速（同步转速）不等于转子转速，两者差值用转差率反映；通过掌握机械特性，故有三个重要转矩；要求必须掌握三相异步电动机的使用。重点是掌握电流和电压关系、机械特性和三个转矩关系式、星-三角形起动分析。难点是三个转矩和星-三角形起动的分析方法。 
9.01 交流电动机结构与工作原理 
9.02 三相异步电动机转动原理与机械特性 
9.03 三相异步电动机铭牌数据 
9.04 三相异步电动机的使用 
9.05 单相异步电动机 
电气自动控制技术 
1、学习要求：了解常用电器的基本结构、工作原理、控制作用和电路符号；掌握三相异步电动机的起动控制、正反转控制、时间控制、行程控制等基本控制电路环节的组成和工作过程，以及自锁、互锁作用和具体应用；理解短路保护、过载保护、失压保护的作用和实现方法；掌握点动、Y−Δ换接起动、各种制动的应用电路控制方法；掌握各种控制电路的读图方法、分析方法、作用原理和具体应用，以及掌握简单控制电路的设计、元器件选择的方法。2、学习指导：控制系统的读图方法和设计原则非常重要，通过学习理解常用电器作用与动作原理，掌握各种电器元件文字和图形符号；通过简单三相异步电动机继电接触器控制系统，了解各种主电路和控制电路中各种保护环节；分析控制系统时，先分析主电路，再分析控制电路，在控制电路中原则上一个接触器（或继电器）就有一条支路。重点是各种控制电路的分析与设计。难点是控制电路中各种保护措施，如自锁、电器互锁与机械互锁等；顺序控制、行程控制和时间控制电路分析。 
10.01 常用控制电器 
10.02 控制系统绘图原则与读图方法 
10.03 三相异步电动机常用控制系统 
10.04 三相异步电动机正反转、行程控制系统 
可编程序控制器原理与应用 
1、学习要求：了解PLC的硬件结构和工作原理、PLC的几种基本编程方法；理解PLC常用的编程指令；掌握梯形图的设计原则和方法、梯形图应用程序，以及能够画出相应的外部接线图。2、学习指导：通过学习了解PLC工作原理；PLC内部所谓的各种继电器是由电子元件构成的无触点继电器，因此不是物理继电器；通过理解PLC常用编程指令、能够独立完成将继电接触器控制电路，转换为PLC梯形图；通过课程相关内容学习和习题，熟练掌握梯形图绘制规则与技巧；重点是PLC定时器和计数器指令掌握、梯形图的分析与设计。难点是控制电路转换为梯形图、常用指令编程。 
11.01 可编程控制器结构与工作原理 
11.02 PLC编程方法与原则 
11.03 OMRON CMP1A指令与编程（1） 
11.04 OMRON CMP1A指令与编程（2） 
半导体二极管与整流电路 
1、学习要求：了解晶体二极管、稳压管的工作原理和特性曲线、单相整流和滤波电路工作原理、稳压电路和串联型稳压电路的工作原理；掌握单相桥式直流稳压整电路工作原理、分析计算。2、学习指导：二极管与稳压管的工作状态不同；单相整流电路有半波和全波两种，故整流电压平均值Uo与交流电压有效值U的关系不同；整流后输出电压有一定波动，故需滤波和稳压；有滤波时Uo与U关系还要注意半波和全波的区分；串联型稳压电路是将其输出端与晶体管T基极连接，从发射极输出，可扩大运放输出电流变化范围。重点是掌握二极管在不同情况下所承受的最高反向电压UDRM。 
12.01 本征半导体与掺杂半导体 
12.02 PN结及其单向导电性 
12.03 半导体二极管 
12.04 单向桥式整流电路 
12.05 滤波与稳压电路 
半导体三极管与基本放大电路 
1、学习要求：了解晶体三极管工作原理和特性曲线；理解各种放大电路工作原理，静态工作点估算；掌握放大电路微变等效电路分析方法，输入、输出电阻和放大倍数的计算；了解差动、互补对称功率放大电路工作原理。2、学习指导：通过了解晶体三极管有放大、饱和、截止三种工作状态，能够分析处于放大状态的条件和特点；放大电路有静态和动态分析，静态、动态分析又有图解法和估算法；静态分析是放大电路工作基础，动态分析是放大电路评价指标，重点是静态工作点估算法和动态分析微变等效电路法；多级放大电路输入、输出电阻与放大倍数计算。 
13.01 半导体三极管结构与作用 
13.02 半导体三极管输入输出特性曲线 
13.03 半导体三极管的主要参数 
13.04 共射极放大电路的组成 
13.05 共射极放大电路的电压放大作用 
13.06 共射极放大电路的静态分析 
13.07 共射极放大电路的动态分析（1） 
13.07 共射极放大电路的动态分析（2） 
13.08 温度对共射极放大电路的影响 
13.09 射极输出器 
13.10 多级放大电路 
13.11 差分放大电路 
13.12 互补对称功率放大电路 
集成运算放大电路中的负反馈 
1、学习指导：理解集成运算放大器电压传输特性；掌握“虚断”、“虚短”和“虚地”概念和运算放大电路分析方法；了解运算放大电路中反馈的基本概念；掌握放大电路中直流、交流反馈、正、负反馈判别方法；了解负反馈对放大电路性能的影响。2、学习指导：运算放大器工作在线性区时，有“虚断”和“虚短”；判别反馈性质时，先确定反馈电路（或元件），判别判直流或交流；用瞬时极性法判别正、负反馈；从放大电路输出端（反馈信号输入端）判别电压或电流反馈，从放大电路输入端（反馈信号输出端）判别串、并联反馈。 
14.01 集成运算放大电路基本概念 
14.02 负反馈的类型与判断（1） 
14.02 负反馈的类型与判断（2） 
14.03 负反馈对放大电路性能的影响 
集成运算放大器应用 
1、学习要求：理解集成运算放大器线性区和饱和区的特点；掌握各种运放电路分析和计算；理解电压比较器传输特性；了解信号发生电路输出波形变化特点；了解串联型稳压电路工作原理和应用。2、学习指导：运放线性电路，多采用深度负反馈，输出电压和输入电压为线性放大控制关系，如各种信号运算和处理电路，重点是“虚断”与“虚短”应用；非线性电路，多为开环或引入正反馈，使运放工作饱和状态，输出电压和输入电压是非线性关系，如电压比较器等；串联型稳压电路中的调整管T工作在放大区，其输出电压由基准电压和反馈电压的差值控制。 
15.01 比例运算电路 
15.02 加法和减法运算电路 
15.03 积分和微分运算电路 
15.04 有源滤波电路 
15.05 电压比较电路 
15.06 串联型稳压电路 
正弦波振荡电路 
1、学习要求：了解正弦波振荡电路自激振荡条件、RC和LC振荡电路工作原理；掌握正弦波自激振荡电路的分析方法。2、学习指导：正弦波振荡电路主要由放大电路、选频电路和正反馈三部分组成；自激振荡应满足相位、幅值条件；起振、振荡建立、到达稳定均应具备一定的条件；重点和难点是定性判断电路是否满足正弦波振荡原则，先判别放大电路能否对信号进行有效放大，其次用瞬时极性法判别电路是否满足正反馈条件。 
16.01 正弦波振荡电路 
16.02 RC振荡电路 
16.03 RL振荡电路 
门电路与组合逻辑电路 
1、学习要求：掌握基本门电路的逻辑符号、表达式、真值表和功能；掌握逻辑函数运算法则和卡诺图法化简逻辑函数的方法；掌握分析和设计简单的组合逻辑电路；了解编码器、译码器工作原理。2、学习指导：重点在于掌握与、或、非等几种逻辑运算的有关概念和工作原理；逻辑函数化简应注意最简表达式，所谓最简表达式通常逻辑函数用与或式给出，所谓的最简是指表达式所含的与项个数最少，且每项的变量最少；难点是公式法化简过程正确使用消去法、吸收法、并项法、分配法等，以便获得最简与或表达式；卡诺图化简法可以避免熟记公式，但应清楚卡诺图绘制原则；另外重点就是组合逻辑电路的分析与设计。 
17.01 晶体管的开关作用 
17.02 基本逻辑门电路 
17.03 集成门电路（1）—TTL与非门电路 
17.04 集成门电路（2）—OC与非门电路 
17.05 逻辑函数公式化简法 
17.06 逻辑函数卡诺图化简（1） 
17.06 逻辑函数卡诺图化简（2） 
17.07组合逻辑电路分析 
17.08组合逻辑电路设计 
17.09编码器（1） 
17.09 编码器（2） 
17.10 译码器（1）—二进制译码器 
17.10 译码器（2）—二-十进制译码器 
触发器与时序逻辑电路 
、学习要求：了解各种触发器工作原理，掌握各种触发器逻辑符号、功能；了解各种触发器的相互转换、时序与组合逻辑电路特点和区别；掌握寄存器、计数器的逻辑功能和时序图；掌握时序逻辑电路分析和设计、74LS290和74LS161芯片的应用；了解555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。2、学习指导：双稳态触发器的逻辑符号、功能和翻转条件是正确应用基础；重点是时序逻辑电路的分析和设计；寄存器是用来暂存参与运算数据、结果，要清楚数码和移位寄存器；计数器是由触发器和门电路组成的时序逻辑电路，其可用来进行累计脉冲数目、分频、定时和数学运算；难点是利用74LS290、74LS161设计任意进制计数器，首先要清楚计数器的功能（或几进制）、其次采用反馈清零法和反馈置数法，条件不满足处于计数状态，条件满足开始下一计数循环，原则是既能实现功能，又元器件最少；555组成电路主要有定性、波形分析和定量计算。 
18.01 双稳态触发器（1） 
18.01 双稳态触发器（2） 
18.02寄存器（1）—数码寄存器 
18.02寄存器（2）—移位寄存器 
18.03计数器（1）—二进制计数器 
18.03 计数器（2）—集成计数器 
18.04 集成计数器应用 
18.05 555定时器及其应用 
模拟量与数字量转换 
1、学习要求：了解模拟量与数字量电路的组成和结构类型、逐次逼近型A/D转换电路各部分作用、原理和技术指标；理解倒T型电阻网络D/A转换电路各部分作用、原理和技术指标。2、学习指导：DAC电路组成，其结构主要有权电阻型、R-2RT型和R-2R倒T型等，重点是倒T；ADC电路主要由采样、保持、量化和编码等部分组成，其结构类型有逐次逼近型、双积分型和并行电压比较型等；重点是了解逐次逼近型。 
19.01 T型电阻网络DAC工作原理 
19.02 逐次逼近型ADC工作原理