《电工基础课件》劳动版(第五版) 第一章

电工基础电工基础主讲：赵鹏飞04 04 04 04 五月五月五月五月 2024 2024 2024 2024阿克苏地区高级技工学校阿克苏地区高级技工学校阿克苏地区高级技工学校阿克苏地区高级技工学校机电技术系机电技术系机电技术系机电技术系2024/5/41第一章第一章 电路基础知识电路基础知识1-1 电流和电压1-2 电阻1-3 欧姆定律1-4 电功和电功率2024/5/421-1 电流和电压电流和电压2024/5/43一、电路一、电路1.1.电路及其组成电路及其组成电路：电流流通的路径电路：电流流通的路径电路的组成：电源、开关、负载和导线。电路的组成：电源、开关、负载和导线。2024/5/442.2.电路图电路图 用电气符号描述电路连接情况的图，用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理图，简称称电路原理图，简称电路图电路图。实际电路电路图2024/5/453.3.电路的功能电路的功能 进行能量的转换、传输和分配进行能量的转换、传输和分配 实现信息的传递和处理实现信息的传递和处理 电能的传输示意图电能的传输示意图 扩音机电路示意图扩音机电路示意图2024/5/46二、电流二、电流1电流的形成 电荷的定向移动形成电流电流，移动的电荷又称载流子载流子。2电流的方向 习惯上规定正电荷正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与电子移动的方向相反相反。动画动画2024/5/47 在分析和计算较为复杂的直流电路时，经在分析和计算较为复杂的直流电路时，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的这时可先任意假定电流的参考方向参考方向，然后根据，然后根据电流的参考方向列方程求解。电流的参考方向列方程求解。如果计算结果如果计算结果I I 0 0，表明电流的实际方向与表明电流的实际方向与参考方向相同；参考方向相同；如果计算结果如果计算结果I I 0 0，表明电流的实际方向与表明电流的实际方向与参考方向相反。参考方向相反。2024/5/483 3电流的大小电流的大小 在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，就表示流过该导体的电流越强。若在多，就表示流过该导体的电流越强。若在t t时间内时间内通过导体横截面的电荷量是通过导体横截面的电荷量是Q Q ，则电流则电流I I可用下式可用下式表示：表示：式中，式中，I I、Q Q、t t的单位分别为的单位分别为A A、C C、s s。2024/5/494 4电流的测量电流的测量 （1 1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。流电流表测量。（2 2）电流表必串接到被测量的电路中。电流表必串接到被测量的电路中。（3 3）直流电流表表壳接线柱上标明的直流电流表表壳接线柱上标明的“+”+”、“”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。表。动画动画视频：万用表直流电流档的使用视频：万用表直流电流档的使用2024/5/410（4 4）要合理选择电流表的量程。）要合理选择电流表的量程。每个电流表都有一定的测量范围，称为电流每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的表的量程量程。一般被测电流的数值在电流表量程的一半一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上，读数较为准确。因此在测量之前应先估计以上，读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。若无法估计，可先用电流表的最大量程挡若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，当指针偏转不到测量，当指针偏转不到1/31/3刻度时，再改用较小刻度时，再改用较小挡去测量，直到测得正确数值为止。挡去测量，直到测得正确数值为止。2024/5/411三、电压、电位和电动势三、电压、电位和电动势1 1电压电压 电场力将单位正电荷从电场力将单位正电荷从a a点移到点移到b b点所做点所做的功，称为的功，称为a a、b b两点间的两点间的电压电压，用，用U Uabab表示。表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用电压单位的名称是伏特，简称伏，用V V表示。表示。2 2 电位电位 电路中某一点与参考点之间的电压即为电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的该点的电位电位。动画动画2024/5/412 电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab=UaUb，故电压又称电位差电位差。电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。注意2024/5/4133 3电动势电动势 电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极极的能力用的能力用电动势电动势表示，电动势的符号为表示，电动势的符号为E E，单位单位为为V V。电动势的方向规定为在电源内部电动势的方向规定为在电源内部由负极指向由负极指向正极正极。对于一个电源来说，既有电动势，又有端电对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电两端的电压，其方向由正极指向负极。源加在外电两端的电压，其方向由正极指向负极。2024/5/4144.4.电压的测量电压的测量 （1 1）对交、直流电压应分别采用交流电压表和）对交、直流电压应分别采用交流电压表和直流电压表测量。直流电压表测量。（2 2）电压表必须并联在被测电路的两端。）电压表必须并联在被测电路的两端。（3 3）直流电压表表壳接线柱上标明的）直流电压表表壳接线柱上标明的“+”“+”“”记号，应和被测两点记号，应和被测两点 的电位相一致，即的电位相一致，即“+”+”端接高电位，端接高电位，“”端接低电位，不能接错，端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。否则指针要反转，并会损坏电压表。动画动画视频：万用表电压档的使用视频：万用表电压档的使用2024/5/415 （4 4）合理选择电压表的量程，其方法和电）合理选择电压表的量程，其方法和电流表相同。流表相同。2024/5/4161-2 电阻电阻2024/5/417一、电阻与电阻率 导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计算：算：式中式中 称为材料的称为材料的电阻率电阻率，电阻率的大小反映，电阻率的大小反映了物体的导电能力。了物体的导电能力。电阻率小、容易导电的物体称为电阻率小、容易导电的物体称为导体导体，电阻率，电阻率大，不容易导电的物体称为大，不容易导电的物体称为绝缘体绝缘体，导电能力介于，导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为导体和绝缘体之间的物体称为半导体半导体。2024/5/418二、电阻与温度的关系 各种材料的电阻率都随温度而变化。各种材料的电阻率都随温度而变化。利用某些材料对温度的敏感特性，可以制成利用某些材料对温度的敏感特性，可以制成热敏电阻热敏电阻。电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度系数的热敏电阻；温度系数的热敏电阻；电阻值随温度升高而增大的热敏电阻称为正电阻值随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数的热敏电阻。温度系数的热敏电阻。2024/5/419三、用万用表测量电阻 测量时注意以下几点：测量时注意以下几点：1.1.准备测量电路中的电阻时应先切断电源，准备测量电路中的电阻时应先切断电源，切不可带电测量。切不可带电测量。2.2.首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零，即将两支表笔相触，旋动调率挡，然后调零，即将两支表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。零电位器，使指针指在零位。3.3.测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。4 4测量电路中某一电阻时，应将电阻的一测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。端断开。视频：万用表电阻档的使用视频：万用表电阻档的使用2024/5/4201-3 欧姆定律欧姆定律2024/5/421一、部分电路欧姆定律一、部分电路欧姆定律 只含有负载而不包含电源的一段电路称为只含有负载而不包含电源的一段电路称为部部分电路分电路。2024/5/422内容：内容：导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。导体的电阻成反比。公式：公式：当电压与电流的参考方向关联时，当电压与电流的参考方向关联时，当电压与电流的参考方向非关联时，当电压与电流的参考方向非关联时，2024/5/423 如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻出电阻的的U/IU/I关系曲线，即关系曲线，即伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是直线时，称为电阻元件的伏安特性曲线是直线时，称为线线线线性电阻性电阻性电阻性电阻，其电阻值可认为是不变的常数。，其电阻值可认为是不变的常数。如果不是直线，则称为如果不是直线，则称为非线性电阻非线性电阻非线性电阻非线性电阻。2024/5/424二、二、全电路欧姆定律全电路欧姆定律全电路全电路是含有电源的闭合电路。电源内部的是含有电源的闭合电路。电源内部的电路称为电路称为内电路内电路。电源内部的电阻称为。电源内部的电阻称为内电阻内电阻，简称内阻。电源外部的电路称简称内阻。电源外部的电路称外电路外电路，外电路中，外电路中的电阻称为的电阻称为外电阻外电阻。2024/5/425内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。公式：2024/5/426全电路欧姆定律又可表述为：电源电动势等于U外和U内之和。2024/5/427三、电源的外特性 电源端电压U与电源电动势E的关系为：U=EIr 可见，当电源电动势E和内阻r一定时，电源端电压U将随负载电 流I的变化而变化。2024/5/428 电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性电源的外特性，其关系特性曲线称为电源的，其关系特性曲线称为电源的外特外特性曲线性曲线。2024/5/429电路的三种不同状态电路的三种不同状态1.1.通路通路通路通路 开关开关SASA接到位置接到位置“3”3”时，电路处于通路状态。电时，电路处于通路状态。电路中电流为路中电流为端电压与输出电流的关系为端电压与输出电流的关系为U U外外 =E=EU U内内 =E EIr Ir2024/5/4302.2.开路开路开路开路（断路）（断路）开关开关SASA接到位置接到位置“2”2”时，电路处于开路状态。时，电路处于开路状态。即：电源的开路电压等于电源电动势。即：电源的开路电压等于电源电动势。2024/5/4313.3.短路短路短路短路 开关开关SASA接到位置接到位置“1”1”时，相当于电源两极被导时，相当于电源两极被导线直接相连。线直接相连。电路中短路电流为电路中短路电流为 由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大。由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大。此时电源对外输出电压此时电源对外输出电压2024/5/4321-4 电功和电功率电功和电功率2024/5/433一、电功一、电功 电流所做的功，简称电功电功（即电能），用字母W表示。电流在一段电路上所作的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即：W=UIt 式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。2024/5/434 电能的另一个常用单位是千瓦时千瓦时（kWh）,即通常所说的1度电度电，它和焦耳的换算关系为 1 kWh=3.6106 J 2024/5/435二、电功率二、电功率电流在单位时间内所作的功称为电流在单位时间内所作的功称为电功率电功率，用，用字母字母P P表示，单位为表示，单位为WW。对于纯电阻电路，上式还可以写为对于纯电阻电路，上式还可以写为2024/5/436三、电流的热效应三、电流的热效应电流通过导体时使导体发热的现象叫电电流的热效应流的热效应。电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示：Q=I2Rt Q的单位是J，这种热也称焦耳热。2024/5/437四、负载的额定值四、负载的额定值 电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为它们的额定电流额定电流、额额定电压定电压和额定功率额定功率。电气设备在额定功率下的工作状态称为额定额定工作状态工作状态，也称满载满载；低于额定功率的工作状态称为轻载轻载；高于额定功率的工作状态称为过载过载或超载超载。由于过载很容易烧坏用电器，所以一般不允许出现过载。2024/5/438