电工基础课件PPT.ppt
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1、模块一 电路概念和基本定律电路概念和基本定律 电路和电路模型电路和电路模型项目项目1电阻元件的识别电阻元件的识别项目项目3项目项目2电路的基本物理量电路的基本物理量 请说出图示电路有请说出图示电路有哪几部分组成,并哪几部分组成,并且各有什么作用。且各有什么作用。项目一项目一 电路和电路模型电路和电路模型电路有四部分电路有四部分组成组成,即:一是电源,它的作用是将其他形式的能转化为电,即:一是电源,它的作用是将其他形式的能转化为电能。二是负载,又称为用电器,即将电能转化为其他形式能的装置,确切地能。二是负载,又称为用电器,即将电能转化为其他形式能的装置,确切地说,就是消耗电能的装置。三是控制和保
2、护装置,它的作用是接通或断开电说,就是消耗电能的装置。三是控制和保护装置,它的作用是接通或断开电路,或保护路,或保护电电路不被路不被损损坏等四是坏等四是连连接接导线导线,连连接接电电源、源、负载负载及保及保护护控制装置,控制装置,它的作用主要是形成它的作用主要是形成传输电传输电能的通道能的通道。任务一任务一 了解电路的概念和组成了解电路的概念和组成图图12 手电筒手电筒 电路,电路,是指电流通过的路径,因此,电路也叫做网络,它有两个作用:是指电流通过的路径,因此,电路也叫做网络,它有两个作用:一是传输和转换电能,例如照明电路、电动机电路和电力传输系统等;二是一是传输和转换电能,例如照明电路、电
3、动机电路和电力传输系统等;二是传递和处理信号,例如电视机电路、计算机电路以及各种自动控制电路等。传递和处理信号,例如电视机电路、计算机电路以及各种自动控制电路等。电路通常有三种状态,即:通路、开路和短路。电路通常有三种状态,即:通路、开路和短路。(1)通路:又称闭路。电路构成闭合回路,有电通路:又称闭路。电路构成闭合回路,有电流通过,负载正常工作。流通过,负载正常工作。(2)开路:又称断路。电路中一处或多处呈断开开路:又称断路。电路中一处或多处呈断开状态,不能形成闭合回路,电路中没有电流,负载不能状态,不能形成闭合回路,电路中没有电流,负载不能工作。工作。(3)短路:又称捷路。由于意外或接线错
4、误,使短路:又称捷路。由于意外或接线错误,使电源两端的导线直接相连,电源输出的电流不经过负载,电源两端的导线直接相连,电源输出的电流不经过负载,只经过连接导线直接流回电源,称为短路。短路时,电只经过连接导线直接流回电源,称为短路。短路时,电路中的电阻很小,致使电流很大,容易损坏电源和导线,路中的电阻很小,致使电流很大,容易损坏电源和导线,甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。甚至引起火灾,短路是应当尽力避免的。电路的状态电路的状态 任务二任务二 熟悉电路模型熟悉电路模型 理想元件:理想元件:将组成电路的实际元器件加以近似化、理想化,保留它的一个将组成电路的实际元器件加以近似化、理想化,保留它的一
5、个主要性质,忽略其次要性质,并用一个足以反应其主要性质的模型来表示,这主要性质,忽略其次要性质,并用一个足以反应其主要性质的模型来表示,这个模型人们习惯上称它为理想元件。个模型人们习惯上称它为理想元件。电路模型电路模型用理想电路元件表示和代替实际电路元件,按照实际电路的逻辑用理想电路元件表示和代替实际电路元件,按照实际电路的逻辑规律连接,就形成了一种有理想元件构成的电路,我们称之为电路模型规律连接,就形成了一种有理想元件构成的电路,我们称之为电路模型 图图13 简单电路图简单电路图图图14 常用元器件的图形符号和文字符号常用元器件的图形符号和文字符号 图图15 实验室电工技能考核装置实验室电工
6、技能考核装置实验室电工技能考核装置实验室电工技能考核装置项目二项目二 电路的基本物理量电路的基本物理量 任务一任务一 认识电流认识电流 电流:电流:电荷有规则的定向运动就形成了电流。通常用单位时间内通过电荷有规则的定向运动就形成了电流。通常用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少来表示电流的强弱,即电流强度,简称电流。导体横截面的电荷量的多少来表示电流的强弱,即电流强度,简称电流。若用若用q表示在表示在t时间内通过导体横截面的电量,则电流的大小可以时间内通过导体横截面的电量,则电流的大小可以表示为表示为 电流是通过导体横截面的电量对时间的变化率。如果电流的大小和方向都不电流是通过导体横截面的电
7、量对时间的变化率。如果电流的大小和方向都不随时间变化,则称为恒定电流。这时电流的大小可以用下式表示随时间变化,则称为恒定电流。这时电流的大小可以用下式表示 电流常用的单位还有千安(电流常用的单位还有千安(kA)毫安()毫安(mA)和微安()和微安(A),它们之间),它们之间的进制为的进制为 1kA=103A=106mA=109A图图1-6 用电流表测量电流用电流表测量电流电流的测量:电流的测量:(1)确定被测量的电流是直流电流还是交流电流,选择相应的直流电确定被测量的电流是直流电流还是交流电流,选择相应的直流电流表或交流电流表。流表或交流电流表。(2)估测被测量的电流,合理选择电流表的量程。若
8、用小量程去测大估测被测量的电流,合理选择电流表的量程。若用小量程去测大电流,会烧坏电流表,若用大量程测小电流,测量值则误差大,准确度低。电流,会烧坏电流表,若用大量程测小电流,测量值则误差大,准确度低。没法估计时,可先用大量程试测,然后选择较合适的量程。没法估计时,可先用大量程试测,然后选择较合适的量程。(3)将电流表串接在被测电路中。注意直流电流表接线柱上标明的将电流表串接在被测电路中。注意直流电流表接线柱上标明的“+”、“”号,要使电流从号,要使电流从“+”极流进,极流进,“”极流出,不能接错,极流出,不能接错,否则指针会反偏,甚至损坏电流表。否则指针会反偏,甚至损坏电流表。在电工学中,一
9、般规定正电荷移动的方向为电流的方向。在金属导体中,在电工学中,一般规定正电荷移动的方向为电流的方向。在金属导体中,由于移动的是自由电子,因而其运动方向与电流的方向相反,如图由于移动的是自由电子,因而其运动方向与电流的方向相反,如图17所示。所示。参考方向:参考方向:为为了研究方便,了研究方便,给电给电流假流假设设的一个方向。若求得的的一个方向。若求得的值值是正是正值值,说说明明电电流的流的实际实际方向与参考方向相同;反之,若求得的方向与参考方向相同;反之,若求得的值值是是负值负值,说说明明电电流的流的实际实际方向与参考方向相反。方向与参考方向相反。图图17 金属导体中电流运动方向金属导体中电流
10、运动方向图图18 判断电流方向判断电流方向 如图如图18所示,设流过导体的电流是所示,设流过导体的电流是0.5A,在图,在图18(a)中,参考方向与)中,参考方向与实际方向相同,实际方向相同,Iab=0.5A;在图;在图18(b)中,参考方向与实际方向相反)中,参考方向与实际方向相反,Iab=0.5A。电流的方向电流的方向任务二任务二 认识电压认识电压图图1-9 正电荷在电场中运动正电荷在电场中运动 电压又称为电位差,是衡量电场力做功能力强弱的一个物理量。如图电压又称为电位差,是衡量电场力做功能力强弱的一个物理量。如图19所示,若电场力把正电荷所示,若电场力把正电荷q从从A点移动到点移动到B点
11、,所做的功为点,所做的功为WAB,则功与电荷,则功与电荷q的的比值就称作比值就称作AB两点间的电压,用两点间的电压,用UAB表示,即表示,即 在国际单位制中,功的单位是焦耳(在国际单位制中,功的单位是焦耳(J),电量的单位是库仑(),电量的单位是库仑(C),电压),电压的单位是伏特(的单位是伏特(V)。若电场力将)。若电场力将1C的电荷从的电荷从A点移到点移到B点所做的功是点所做的功是1J,则,则AB两点间的电压就是两点间的电压就是1V。电压常用的单位还有千伏(。电压常用的单位还有千伏(kV),毫伏(),毫伏(mV)等,)等,其进制关系为其进制关系为 1kV=103V=106mV图图1-10
12、用电压表测量电压用电压表测量电压 电路中的电压的大小可以用电压表(伏特表)来测量,如图电路中的电压的大小可以用电压表(伏特表)来测量,如图110所示。所示。测量时要注意:测量时要注意:(1)交流、直流交流、直流电压电压的的测测量分量分别别使用相使用相应应的交流的交流电压电压表和直流表和直流电压电压表。表。(2)估测被测量电压时,合理选择电压表的量程。若用小量程去测大电估测被测量电压时,合理选择电压表的量程。若用小量程去测大电压,会烧坏电压表,若用大量程测小电压,测量值误差大,准确度低。没法估压,会烧坏电压表,若用大量程测小电压,测量值误差大,准确度低。没法估计时,可先用大量程试测,然后用选择较
13、合适的。计时,可先用大量程试测,然后用选择较合适的。(3)将电压表并联在被测电路中。注意直流电压表接线柱上标明的将电压表并联在被测电路中。注意直流电压表接线柱上标明的“+”、“”号,要使电流从号,要使电流从“+”号流进,号流进,“”号流出,不能接错,否则指针号流出,不能接错,否则指针会反偏,甚至损坏电压表。会反偏,甚至损坏电压表。电压的测量电压的测量图图1-12 电阻两端的电压电阻两端的电压 电压的方向在电路中有两种表示方法,一是用电压的方向在电路中有两种表示方法,一是用“+”、“”号表示,如号表示,如图图111(a)所示;另一种是用箭头表示,如图)所示;另一种是用箭头表示,如图111(b)所
14、示。)所示。对于负载来说,规定电流流进端为电压的对于负载来说,规定电流流进端为电压的“+”,电流流出端为电压的,电流流出端为电压的“”;对于用箭头表示;对于用箭头表示的,箭的,箭头头从从电电流流流流进进端指向端指向电电流流出端。在流流出端。在实际实际方方向向难难以确定的情况下,可以先假以确定的情况下,可以先假设设一个参考方向,一个参考方向,计计算所得的算所得的值为值为正,正,说说明明参考方向同参考方向同实际实际方向相同;方向相同;计计算所得的算所得的值为负值为负,说说明参考方向同明参考方向同实际实际方向相方向相反。反。对对于同一个于同一个负载负载而言,如而言,如图图112所示,有所示,有Uab
15、=Uba。图图111 电压的方向表示电压的方向表示电压的方向电压的方向电压的方向电压的方向【例例11】如图如图113所示,若所示,若U1=5V,U2=5V,试说明电流,试说明电流I的正负。的正负。解:在图解:在图113(a)中)中U1=5V,是正值,说明参考方向同实际方向相同,是正值,说明参考方向同实际方向相同,电流的实际方向是从右端流向左端,与参考方向相同,故而,电流的实际方向是从右端流向左端,与参考方向相同,故而,I取正值。同理可取正值。同理可知在图知在图113(b)中,)中,U2=5V,是负值,说明电压的参考方向与实际方向相,是负值,说明电压的参考方向与实际方向相反,电压的实际方向应是由
16、右指向左,电流的实际方向也应由右指向左,与参反,电压的实际方向应是由右指向左,电流的实际方向也应由右指向左,与参考方向相反,故而考方向相反,故而I取负值。取负值。图图113 例例11图图【例题例题】任务三任务三 认识电位认识电位 如图如图19所示,若以所示,若以B为参考点,电场力将正电荷为参考点,电场力将正电荷q从任意点从任意点A移到参考点移到参考点所做的功所做的功WA跟电荷量跟电荷量q的比值,称作的比值,称作A点对参考点点对参考点B的电位的电位,记作,记作 图图1-9 正电荷在电场中运动正电荷在电场中运动 电路中任意两点的电位差就是这两点间的电压,即电路中任意两点的电位差就是这两点间的电压,
17、即UABVAVB 参考点选择好以后,若计算的电位为正值时,说明其电位高于参考点电参考点选择好以后,若计算的电位为正值时,说明其电位高于参考点电位;电位为负值时,说明其电位低于参考点的电位。位;电位为负值时,说明其电位低于参考点的电位。【例例12】如图如图114所示,试分析分别以所示,试分析分别以A、B、C三点为参考点时的三点为参考点时的VA、VB和和VC以及以及UAB、UBC和和UAC。图图1-14 电压的判断电压的判断解:以解:以A为参考点时有为参考点时有VA0V,VB3V,VC4.5V,UABVAVB3V,UBC=VBVC=1.5V,UAC=VAVC4.5V。同理,当以同理,当以B为参考点
18、时,有为参考点时,有VB0V,VA3V,VC1.5V,UABVAVB3V,UBC=VBVC=1.5V,UAC=VAVC4.5V。当以当以C为参考点时,有为参考点时,有VC0V,VA4.5V,VB1.5V,UABVAVB3V,UBC=VBVC=1.5V,UAC=VAVC4.5V。【例题例题】任务四任务四 认识电动势认识电动势 电动势电动势是衡量电源将其他形式的能转化为电能的能力大小物理量,其定是衡量电源将其他形式的能转化为电能的能力大小物理量,其定义为:在电源内,非电场力将单位正电荷从电源的负极经电源内部移到电义为:在电源内,非电场力将单位正电荷从电源的负极经电源内部移到电源的正极所做的功,称为
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