電工基礎(chǔ)課件PPT

1、模塊一 電路概念和基本定律,請說出圖示電路有哪幾部分組成，并且各有什么作用。,項(xiàng)目一 電路和電路模型,電路有四部分組成，即：一是電源，它的作用是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。二是負(fù)載，又稱為用電器，即將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置，確切地說，就是消耗電能的裝置。三是控制和保護(hù)裝置，它的作用是接通或斷開電路，或保護(hù)電路不被損壞等四是連接導(dǎo)線，連接電源、負(fù)載及保護(hù)控制裝置，它的作用主要是形成傳輸電能的通道 。,任務(wù)一 了解電路的概念和組成,圖12 手電筒,電路，是指電流通過的路徑，因此，電路也叫做網(wǎng)絡(luò)，它有兩個作用：一是傳輸和轉(zhuǎn)換電能，例如照明電路、電動機(jī)電路和電力傳輸系統(tǒng)等；二是傳遞和處理信號，例如電

2、視機(jī)電路、計(jì)算機(jī)電路以及各種自動控制電路等。,電路通常有三種狀態(tài)，即：通路、開路和短路。 （1） 通路：又稱閉路。電路構(gòu)成閉合回路，有電流通過，負(fù)載正常工作。 （2） 開路：又稱斷路。電路中一處或多處呈斷開狀態(tài)，不能形成閉合回路，電路中沒有電流，負(fù)載不能工作。 （3） 短路：又稱捷路。由于意外或接線錯誤，使電源兩端的導(dǎo)線直接相連，電源輸出的電流不經(jīng)過負(fù)載，只經(jīng)過連接導(dǎo)線直接流回電源，稱為短路。短路時(shí)，電路中的電阻很小，致使電流很大，容易損壞電源和導(dǎo)線，甚至引起火災(zāi)，短路是應(yīng)當(dāng)盡力避免的。,電路的狀態(tài),任務(wù)二 熟悉電路模型,理想元件：將組成電路的實(shí)際元器件加以近似化、理想化，保留它的一個主要性質(zhì)

3、，忽略其次要性質(zhì)，并用一個足以反應(yīng)其主要性質(zhì)的模型來表示，這個模型人們習(xí)慣上稱它為理想元件。,電路模型用理想電路元件表示和代替實(shí)際電路元件，按照實(shí)際電路的邏輯規(guī)律連接，就形成了一種有理想元件構(gòu)成的電路，我們稱之為電路模型,圖13 簡單電路圖,圖14 常用元器件的圖形符號和文字符號,圖15 實(shí)驗(yàn)室電工技能考核裝置,實(shí)驗(yàn)室電工技能考核裝置,項(xiàng)目二 電路的基本物理量,任務(wù)一 認(rèn)識電流,電流：電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動就形成了電流。通常用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少來表示電流的強(qiáng)弱，即電流強(qiáng)度，簡稱電流。,若用q表示在t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，則電流的大小可以表示為,電流是通過導(dǎo)體橫截面的電量

4、對時(shí)間的變化率。如果電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化，則稱為恒定電流。這時(shí)電流的大小可以用下式表示,電流常用的單位還有千安（kA）毫安（mA）和微安（A），它們之間的進(jìn)制為 1kA=103A=106mA =109A,圖1-6 用電流表測量電流,電流的測量：,（ 1） 確定被測量的電流是直流電流還是交流電流，選擇相應(yīng)的直流電流表或交流電流表。 （2） 估測被測量的電流，合理選擇電流表的量程。若用小量程去測大電流，會燒壞電流表，若用大量程測小電流，測量值則誤差大，準(zhǔn)確度低。沒法估計(jì)時(shí)，可先用大量程試測，然后選擇較合適的量程。 （3） 將電流表串接在被測電路中。注意直流電流表接線柱上標(biāo)明的“+”、“”

5、號，要使電流從“+”極流進(jìn)，“”極流出，不能接錯，否則指針會反偏，甚至損壞電流表。,在電工學(xué)中，一般規(guī)定正電荷移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在金屬?dǎo)體中，由于移動的是自由電子，因而其運(yùn)動方向與電流的方向相反，如圖17所示。參考方向：為了研究方便，給電流假設(shè)的一個方向。若求得的值是正值，說明電流的實(shí)際方向與參考方向相同；反之，若求得的值是負(fù)值，說明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。,圖17 金屬導(dǎo)體中電流運(yùn)動方向,圖18 判斷電流方向,如圖18所示，設(shè)流過導(dǎo)體的電流是0.5A，在圖18（a）中，參考方向與實(shí)際方向相同，Iab=0.5A；在圖18（b）中，參考方向與實(shí)際方向相反, Iab =0.5A。,電流

6、的方向,任務(wù)二 認(rèn)識電壓,圖1-9 正電荷在電場中運(yùn)動,電壓又稱為電位差，是衡量電場力做功能力強(qiáng)弱的一個物理量。如圖19所示，若電場力把正電荷q從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，所做的功為WAB，則功與電荷q的比值就稱作AB兩點(diǎn)間的電壓，用UAB表示，即,在國際單位制中，功的單位是焦耳（J），電量的單位是庫侖（C），電壓的單位是伏特（V）。若電場力將1C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功是1J，則AB兩點(diǎn)間的電壓就是1V。電壓常用的單位還有千伏（kV），毫伏（mV）等，其進(jìn)制關(guān)系為 1kV=103V=106mV,圖1-10 用電壓表測量電壓,電路中的電壓的大小可以用電壓表（伏特表）來測量，如圖110所示。測量時(shí)要注

7、意：,（1） 交流、直流電壓的測量分別使用相應(yīng)的交流電壓表和直流電壓表。 （2） 估測被測量電壓時(shí)，合理選擇電壓表的量程。若用小量程去測大電壓，會燒壞電壓表，若用大量程測小電壓，測量值誤差大，準(zhǔn)確度低。沒法估計(jì)時(shí)，可先用大量程試測，然后用選擇較合適的。 （3） 將電壓表并聯(lián)在被測電路中。注意直流電壓表接線柱上標(biāo)明的“+”、“”號，要使電流從“+”號流進(jìn)，“”號流出，不能接錯，否則指針會反偏，甚至損壞電壓表。,電壓的測量,圖1-12 電阻兩端的電壓,電壓的方向在電路中有兩種表示方法，一是用“+” 、“”號表示，如圖111（a）所示；另一種是用箭頭表示，如圖111（b）所示。,對于負(fù)載來說，規(guī)定電

8、流流進(jìn)端為電壓的“+”，電流流出端為電壓的“”；對于用箭頭表示的，箭頭從電流流進(jìn)端指向電流流出端。在實(shí)際方向難以確定的情況下，可以先假設(shè)一個參考方向，計(jì)算所得的值為正，說明參考方向同實(shí)際方向相同；計(jì)算所得的值為負(fù)，說明參考方向同實(shí)際方向相反。對于同一個負(fù)載而言，如圖112所示，有Uab=Uba。,圖111 電壓的方向表示,電壓的方向,電壓的方向,【例11】如圖113所示，若U1=5V，U2=5V，試說明電流I的正負(fù)。,解：在圖113（a）中U1=5V，是正值，說明參考方向同實(shí)際方向相同，電流的實(shí)際方向是從右端流向左端，與參考方向相同，故而，I取正值。同理可知在圖113（b）中，U2=5V，是負(fù)

9、值，說明電壓的參考方向與實(shí)際方向相反，電壓的實(shí)際方向應(yīng)是由右指向左，電流的實(shí)際方向也應(yīng)由右指向左，與參考方向相反，故而I取負(fù)值。,圖113 例11圖,【例題】,任務(wù)三 認(rèn)識電位,如圖19所示，若以B為參考點(diǎn)，電場力將正電荷q從任意點(diǎn)A移到參考點(diǎn)所做的功WA跟電荷量q的比值，稱作A點(diǎn)對參考點(diǎn)B的電位，記作,圖1-9 正電荷在電場中運(yùn)動,電路中任意兩點(diǎn)的電位差就是這兩點(diǎn)間的電壓，即 UABVAVB,參考點(diǎn)選擇好以后，若計(jì)算的電位為正值時(shí)，說明其電位高于參考點(diǎn)電位；電位為負(fù)值時(shí)，說明其電位低于參考點(diǎn)的電位。,【例12】如圖114所示，試分析分別以A、B、C三點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)的VA、VB和VC以及UAB、

10、UBC和UAC。,圖1-14 電壓的判斷,解：以A為參考點(diǎn)時(shí)有 VA0V，VB3V，VC4.5V, UABVAVB3V，UBC=VBVC=1.5V, UAC=VAVC4.5V。 同理，當(dāng)以B為參考點(diǎn)時(shí)，有 VB0V，VA3V，VC1.5V, UABVAVB3V，UBC= VBVC=1. 5V，UAC=VAVC4. 5V。 當(dāng)以C為參考點(diǎn)時(shí)，有 VC0V，VA4. 5V，VB1. 5V, UABVAVB3V，UBC=VBVC=1. 5V，UAC=VAVC4. 5V。,【例題】,任務(wù)四 認(rèn)識電動勢,電動勢是衡量電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力大小物理量，其定義為：在電源內(nèi)，非電場力將單位正電荷從

11、電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極所做的功，稱為電動勢。對直流電動勢，表示為,電動勢的單位是伏特（V）。電動勢的方向，一般規(guī)定為電動勢在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極。,圖115 E和UAB方向的不同 圖116 電動勢的表示方法,【例13】如圖118所示，已知電動勢E3V，試寫出電壓U的數(shù)值。,解：圖（a）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時(shí)U=E3V， 圖（b）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時(shí)U=E=3V。,圖118 簡單的電路,【例題】,任務(wù)五 認(rèn)識電功率,電功率在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)電場力所做的功，即,在國際單位中，電壓的單位是伏特（V），電流的單位是安培（A），電功率的單位是瓦特（W），簡稱瓦

12、。常用的單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW），其進(jìn)制關(guān)系為 1kW=103W=106mW,如圖（a）所示，選擇元件兩端電壓U與流過元件的電流I的參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向；如圖（b）所示，選擇元件兩端電壓U與流過元件的電流I的參考方向相反，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。對于負(fù)載而言，常取關(guān)聯(lián)參考方向，對于電源而言，常取非關(guān)聯(lián)參考方向。,通過功率計(jì)算判斷元件消耗功率還是產(chǎn)生功率： （1） 關(guān)聯(lián)參考方向：若P=UI0 ，元件消耗功率，是負(fù)載；若P=UI0，元件產(chǎn)生功率，是電源。 （2） 非關(guān)聯(lián)參考方向：若P=UI0 ，元件產(chǎn)生功率，是電源；若P=UI0，元件消耗功率，是負(fù)載。,關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向,任務(wù)六

13、 認(rèn)識和測量電能,活動1 了解電能的定義,電流流過負(fù)載或電源時(shí)，若一段時(shí)間內(nèi)電路消耗或產(chǎn)生的電能用W表示，則有 W=Pt 在國際單位制中，電能的單位是焦耳（J）。工程應(yīng)用中，電器設(shè)備用電量常用千瓦時(shí)（kWh）作為單位，俗稱“度” ，1度1kWh3. 6106J,【例15】某54cm彩色電視機(jī)的功率是75W，平均每天開機(jī)3小時(shí)，設(shè)每度電需交5角4分電費(fèi)，那么，該用戶一個月（30天）要交多少電費(fèi)？ 解：消耗電能W=Pt751033306. 75kWh 需交電費(fèi)6. 750. 543. 65元,活動2 學(xué)習(xí)電能的測量,圖122 單相電度表,【電氣原理簡介】 1. 單相電度表用來測量在一段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消

14、耗的電能，其在單相交流電路中的接法采用跳入式，即：電源的進(jìn)表線接1，3端鈕，出表線分別接2，4端鈕。 2. 利用單相電度表估測負(fù)載的有功功率根據(jù)電功率和電能的關(guān)系可得出,式中，P為負(fù)載功率，C為電度表每度對應(yīng)的鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)，n為電度表 在t時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。,圖123 單相電度表接線示意圖,1. 按圖123所示接線，教師檢查無誤后閉合開關(guān)，通電實(shí)驗(yàn)。 2. 記下電度表名牌C的數(shù)值，c r/kwh。 3. 估測標(biāo)稱值為（220V,40W）的白熾燈的功率。分別記下鋁盤轉(zhuǎn)動5，10，15圈所使用的時(shí)間，根據(jù)公式計(jì)算燈泡消耗功率并取平均值。,【電能測量活動步驟】,數(shù)據(jù)分析表1,項(xiàng)目三 電阻元件的識別,任務(wù)

15、一 認(rèn)識電阻和電阻定律,導(dǎo)體對電流的阻礙作用稱為電阻，用文字符號R來表示。如圖125所示，圖（a）是幾種常見的電阻實(shí)物，圖（b）是圖形符號。電阻單位是歐姆，用符號表示，除歐姆外，常用的單位還有千歐（k）、兆歐（M）,其進(jìn)制關(guān)系是 1M103k106,圖125電阻和電阻符號,導(dǎo)體的電阻在材料確定的情況下，與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，這個規(guī)律稱為電阻定律，用公式表示為,其中，是導(dǎo)體的電阻率（定義為長為1m，截面為1mm2的導(dǎo)體在一定溫度下的電阻值），單位是歐姆米（m）；L是導(dǎo)體的長度，單位是米（m）；S是導(dǎo)體的橫截面積，單位是平方毫米（mm2）。,電阻定律,電器設(shè)備使用時(shí)規(guī)定的參數(shù)

16、限額稱為額定值，如220V和100W分別是額定電壓和額定功率。這些限額一般包括額定電壓、額定電流和額定功率等。電阻器在使用時(shí)，主要考慮額定電阻和額定功率兩個因素。,任務(wù)二 掌握電阻器的識別與測試,活動1 電阻器的三種標(biāo)稱方法,如圖127所示，電阻值用數(shù)字與文字直接標(biāo)出。,圖127 用數(shù)字與文字直接標(biāo)出電阻,1. 直標(biāo)法,用文字、數(shù)字和數(shù)字符號有規(guī)律地組合在一起標(biāo)志在產(chǎn)品表面，表示電阻值。阻值標(biāo)志單位符號有：歐姆、千歐k、兆歐M、吉?dú)WG、太歐T。例如，如圖128中“4K7”表示4. 7k，0. 33可以標(biāo)成33，5. 1標(biāo)成51，2. 7M標(biāo)成2M7。,2. 文字符號法,圖128 用文字符號標(biāo)出

17、電阻,用電阻上不同顏色環(huán)來表示不同標(biāo)稱阻值和允許偏差。如圖129所示。,3. 色標(biāo)法,圖1129 色標(biāo)法標(biāo)注電阻,附表1不同顏色所表示的數(shù)值和允許偏差,標(biāo)稱阻值為2710327 00027k,色標(biāo)舉例,活動2 用萬用表測試電阻器,一、用指針式萬用表測量電阻的方法： 1、取一色環(huán)電阻，估計(jì)它的數(shù)值，選擇合適的倍率擋（讀數(shù)時(shí)以指針在刻度盤中間位置為最好），將轉(zhuǎn)換開關(guān)指向“”項(xiàng)目內(nèi)的相應(yīng)倍率擋，如圖131右上角所示。 2、將表筆短接，檢查指針是否指在右端零刻度處，如圖131左上角所示；若不指零，應(yīng)調(diào)節(jié)“電阻調(diào)零旋鈕”使指針指零，如圖131右下角所示。,圖132 測量方法和讀數(shù),3、將表筆接被測電阻兩

18、端，此時(shí)指針?biāo)缚潭瘸艘运x定擋位的倍率即為被測電阻的阻值，如圖132所示。,圖131選量程和調(diào)零,將數(shù)字萬用表的黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“V”插孔；把量程開關(guān)置于“”范圍內(nèi)2K擋位，按下數(shù)字萬用表的電源開關(guān)進(jìn)行測量，在液晶顯示器直接窗口讀出數(shù)值。若顯示屏左端出現(xiàn)“1”，表示測 量結(jié)果已超出該擋最大值，應(yīng)轉(zhuǎn)換一個更大量程擋測量如圖133所示。,二、用數(shù)字式萬用表測量電阻的方法：,圖133選量程、調(diào)零與測試,（a）測色環(huán)電阻,（b）測電烙鐵的電阻,任務(wù)二 熟悉歐姆定律,部分電路的歐姆定律：電路中的電流強(qiáng)度I跟加在這段電路兩端的電壓U成正比，跟這段電路的電阻R成反比，我們稱之為歐姆定律用公式表示如下,圖1-35 包含電源在內(nèi)的閉合電路,全電路歐姆定律：閉合電路中的電流強(qiáng)度跟電源電動勢成正比，跟電路的總電阻（外電阻R和內(nèi)電阻r之