初級電工培訓_資料ppt課件

1、1.1 電路及電路模型1.2. 電流、電位、電壓等參數(shù)及相互關系1.3 電路元件1.4 電路定律及電路根本分析方法1.5 電路中的電位及其計算方法第一章 直流電路.1.1電路及電路模型1、導體、絕緣體和半導體原子核 原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。 繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負電。自然界物質(zhì)的電構(gòu)造：電子正電荷負電荷=原子構(gòu)造中：原子核 導體的外層電子數(shù)很少且間隔原子核較遠，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自在電子，即導體的特點就是內(nèi)部具有大量的自在電子。原子核 半導體的外層電子數(shù)普通為4個，其導電性界于導體和絕緣體之間。原子核 絕緣體外層電子數(shù)通常

2、為8個，且間隔原子核較近，因此遭到原子核很強的束縛力而無法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個稱為穩(wěn)定構(gòu)造，這種構(gòu)造中不存在自在電子，因此不導電。.負載：電路的組成與功能電路 由實踐元器件構(gòu)成的電流的通路。電路的組成包括：電源、負載、中間環(huán)節(jié)電路組成電源：電路中提供電能的安裝。如發(fā)電機、蓄電池等。在電路中接納電能的設備。如電動機、電燈等。中間環(huán)節(jié)：電源和負載之間不可短少的銜接、控制和維護部件，如銜接導線、開關設備、丈量設備以及各種繼電維護設備等。.3、電路模型和電路元件電源負載實體電路中間環(huán)節(jié) 與實體電路相對應、由理想元件構(gòu)成的電路圖，稱為實體電路的電路模型。電路模型負載電源開關銜接導線SRL+ UI

3、US+_R0.白熾燈的電路模型可表示為： 實踐電路器件種類繁多，其電磁特性多元而復雜，采取模型化處置可獲得有意義的分析效果iR R L耗費電能的電特性可用電阻元件表征產(chǎn)生磁場的電特性可用電感元件表征由于白熾燈中耗能的要素大大于產(chǎn)生磁場的要素，因此L 可以忽略。 理想電路元件是實踐電路器件的理想化和近似，其電特性獨一、準確，可定量分析和計算。白熾燈電路.RC+ US電阻元件只具耗能的電特性電容元件只具有儲存電能的電特性理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負載共同決議理想電流源輸出電流恒定，兩端電壓由它和負載共同決議L電感元件只具有儲存磁能的電特性IS理想電路元件分有無源和有源兩大類無源二端元件

4、 有源二端元件 . 必需指出，電路在進展上述模型化處置時是有條件的。前提是：實踐電路中各部分的根本電磁景象可以分別研討，并且相應的電磁過程都集中在電路元件內(nèi)部進展，這種電路稱為集總參數(shù)元件的電路。 集總參數(shù)元件的特征1. 在元件中所發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進展，其次要要素可以忽略的理想化電路元件。如前面提到的無源電路元件R，只具有耗能的電特性；L只具有儲存磁場能量的電特性；C只具有儲存電場能量的電特性。2.對于集總參數(shù)元件，任何時辰，從元件一端流入的電流，恒等于從元件另一端流出的電流，并且元件兩端的電壓值是完全確定的。 . 電路可以實現(xiàn)電能的傳輸、 分配和轉(zhuǎn)換。電力系統(tǒng)中：電子技術(shù)中：

5、電路可以實現(xiàn)電信號的傳送、存儲和處置。電路的功能.1.2. 電流、電位、電壓等參數(shù)及相互關系1電流 電流的國際單位制是安培【A】，較小的單位還有毫安【mA】和微安【A】等，它們之間的換算關系為：i dQdt=1-11A=103mA=106A=109nAI Q t=1-2 電荷有規(guī)那么的定向挪動構(gòu)成電流。計量電流大小的物理量稱為電流強度，簡稱電流。定義式為：假設電流的大小、方向均不隨時間變化，那么表達式為： 在電工技術(shù)的問題分析中，僅僅指出電流的大小是不夠的，通常規(guī)定以正電荷挪動的方向為電流的參考正方向。.電流的參考方向. 2.1電位 某一點的電位是指電場力將單位正電荷Q從電場中的某一點移到參考

6、點所做的功W。電位用字母V表示 V=W/Q.直流情況下2.2電壓 高中物理學中對電壓的定義：電場力把單位正電荷從電場中的一點移到另一點所做的功。表達式為：留意：物理量用小字表示變量，用大寫表示恒量。 電壓的國際單位制是伏特【V】，常用的單位還有毫伏【mV】和千伏【KV】等，它們之間的換算關系為：1V=103mV=103KV 電工技術(shù)的問題分析中，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱作電壓降。 從工程運用的角度來講，電路中的電壓是產(chǎn)生電流的根本緣由；在數(shù)值上，電壓等于電路中兩點電位的差值。.電阻實際及時間都證明，導體對電流的經(jīng)過有一定的妨礙作用，稱為電阻，用字母R表示 R=。

7、R. 在電路圖上預先標出電壓、電流的參考方向，目的是為解題時列寫方程式提供根據(jù)。由于，只需參考方向標定的情況下，方程式各電量前的正、負號才干確定。I 為什么要在電路圖中預選標出參考方向？ +USR0RI 設參考方向下US=100V，I=5A，那么說明電源電壓的實踐方向與參考方向一致；電流為負值闡明其實踐方向與圖中所標示的參考方向相反。 參考方向一經(jīng)設定，在分析和計算過程中不得隨意改動。方程式各量前面的正、負號均應根據(jù)參考方向?qū)懗?，而電量的真實方向是以計算結(jié)果和參考方向二者共同確定的。. 日常消費和生活中，電能或電功也常用度作為量綱：1度=1KWh=1KVAh電能、電功率和效率1電能 電能的轉(zhuǎn)換

8、是在電流作功的過程中進展的。因此，電流作功所耗費電能的多少可以用電功來量度。電功：式中單位：U【V】；I【A】；t【s】時，電功W為焦耳【J】1度電的概念1000W的電爐加熱1小時；100W的電燈照明10小時；40W的電燈照明25小時。. 電功率是用來表示電流做功快慢的物理量。 用電器正常任務時的電壓叫額定電壓，在額定電壓下的電功率叫做額定功率。2電功率 電工技術(shù)中，單位時間內(nèi)電流所作的功稱為電功率。電功率用“P 表示：國際單位制：U 【V】，I【A】，電功率P用瓦特【W(wǎng)】 實踐加在用電器兩端的電壓叫實踐電壓，在實踐電壓下的電功率叫實踐功率。 只需在實踐電壓恰好與額定電壓相等時，實踐功率才等于

9、額定功率。. 例 如下圖為直流電路, U1=4V, U2=-8V, U3=-6V, I=4A, 求各元件接受或發(fā)出的功率P1、 P2 和 P3, 并求整個電路的功率P。 .解 P1的電壓參考方向與電流參考方向一樣, 故 P1=U1I=44=16W (發(fā)出16W) P2和P3的電壓參考方向與電流參考方向相反, 故 P2=U2I=(-8)4=-32W (吸收32W) P3=U3I=64=24W (吸收24W) 整個電路的功率P, 設發(fā)出功率為正, 吸收功率為 負, 故 P=16-32-24=-40W 所以整個電路為吸收功率的電路.三、電動勢 電源力把單位正電荷從電源的負極移到正極所做的功稱為電源的

10、電動勢，用E表示，即 E=WS/Q四、功率與電能 傳送轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率, 簡稱功率,用p 或P 表示。 . 在直流情況下功率的單位為瓦特, 簡稱瓦, 符號為W,常用的有千瓦kW、兆瓦MW和毫瓦mW等。 從t0到t時間內(nèi), 電路吸收耗費的電能為. 直流時， 有 電能的SI主單位是焦耳, 符號為J, 在實踐生活中還采用千瓦小時kWh作為電能的單位,簡稱為1度電。 一切元件吸收的功率的總和為零。這個結(jié)論叫做“電路的功率平衡。 .練習： 有220V, 100 W燈泡一個, 其燈絲電阻是多少？每天用5h, 一個月按30天計算耗費的電能是多少度？.解 燈泡燈絲電阻為一個月耗費的電能為. 提高電能效率

11、能大幅度節(jié)約投資。據(jù)專家測算，建立1千瓦的發(fā)電才干，平均在7000元左右；而節(jié)約1千瓦的電力，大約平均需求投資2000元，不到建立投資的1/3。經(jīng)過提高電能效率節(jié)約下來的電力還不需求添加煤等一次性資源投入，更不會添加環(huán)境污染。3效率 電氣設備運轉(zhuǎn)時客觀上存在損耗，在工程運用中，常把輸出功率與輸入功率的比例數(shù)稱為效率，用“表示： 所以，提高電能效率與加強電力建立具有一樣的重要位置，不僅有利于緩解電力緊張局面，還能促進資源節(jié)約型社會的建立。 .電氣設備的額定值及電路的任務形狀1. 電氣設備的額定值電氣設備長期、平安任務條件下的最高限值稱為額定值。 電氣設備的額定值是根據(jù)設計、資料及制造工藝等要素，

12、由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。2. 電路的三種任務形狀a開路U=USI0S USRSRL U=USIRS U=0IUS/RSIUS(RSRL)b通路S USRSRLS USRSRLc短路.1.3 電路元件1. 電阻元件R線性電阻元件伏安特性0ui 由電阻的伏安特性曲線可得，任一瞬時，電阻元件上電壓和電流的關系為即時對應關系，即：因此，電阻元件稱為即時元件。即時 電阻產(chǎn)品實物圖 電阻元件圖符號元件上的電壓、電流關系遵照歐姆定律。電阻元件經(jīng)過電流就要發(fā)熱，耗費的能量為：.2. 電感元件L線性電感元件韋安特性0i 對線性電感元件而言，任一瞬時，其電壓和電流的關系為微分(或積分)的動態(tài)關系，即： 顯然，只

13、需電感元件上的電流 電感產(chǎn)品實物圖 電感元件圖符號發(fā)生變化時，電感兩端才有電壓。因此，我們把電感元件稱為動態(tài)元件。動態(tài)元件可以儲能，儲存的磁能為：.3. 電容元件線性電容元件庫伏特性0qu 對線性電容元件而言，任一瞬時，其電壓、電流的關系也是微分(或積分)的動態(tài)關系，即：電容元件的任務方式就是充放電。C 電容產(chǎn)品實物圖 電容元件圖符號因此，只需電容元件的極間電壓發(fā)生變化時，電容支路才有電流經(jīng)過。電容元件也是動態(tài)元件，其儲存的電場能量為：.4. 電源元件 任何電源都可以用兩種電源模型來表示，輸出電壓比較穩(wěn)定的，如發(fā)電機、干電池、蓄電池等通常用電壓源模型(理想電壓源和一個電阻元件相串聯(lián)的方式)表示

14、；柴油機組汽油機組蓄電池 各種方式的電源設備圖 輸出電流較穩(wěn)定的：如光電池或晶體管的輸出端等通常用電流源模型(理想電流源和一個內(nèi)阻相并聯(lián)的方式)表示。US+_R0ISR0.理想電壓源的外特性0UI電壓源模型的外特性0UI理想電壓源和實踐電壓源模型的區(qū)別S USR0URL U電壓源模型輸出端電壓I 理想電壓源內(nèi)阻為零，因此輸出電壓恒定； 實踐電壓源總是存在內(nèi)阻的，因此當負載電流增大時，內(nèi)阻上必定添加耗費，從而呵斥輸出電壓隨負載電流的增大而減小。即實踐電壓源的外特性應是一條略微向下傾斜的直線，如右圖所示。. 理想電流源的內(nèi)阻 R0I(相當于開路)，因此內(nèi)部不能分流，輸出的電流值恒定。理想電流源的外

15、特性0IU電流源模型的外特性0IUU+_RLR0IISI電流源模型 實踐電流源的內(nèi)阻總是有限值，因此當負載增大時，內(nèi)阻上分配的電流必定添加，從而呵斥輸出電流隨負載的增大而減小。即實踐電流源的外特性也是一條略微向下傾斜的直線。理想電流源和實踐電流源模型的區(qū)別.兩種電源之間的等效互換Us = Is R0內(nèi)阻改并聯(lián)Is = UsR0 兩種電源模型之間等效變換時，電壓源的數(shù)和電流源的數(shù)值遵照歐姆定律的數(shù)值關系，但變換過程中內(nèi)阻不變。bIR0Uab+_US+_aIS R0US bIR0Uab+_a 等效互換的原那么：當外接負載一樣時，兩種電源模型對外部電路的電壓、電流相等。內(nèi)阻改串聯(lián).1.4 電路定律及

16、電路根本分析方法RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2電阻的串聯(lián)電阻的并聯(lián)等效電路串聯(lián)各電阻中經(jīng)過的電流一樣。并聯(lián)各電阻兩端的電壓一樣。假設兩個串聯(lián)電阻有：R1R2，那么RR1假設兩個并聯(lián)電阻有：R1R2，那么RR21、電阻的串聯(lián)與并聯(lián).電阻的混聯(lián)計算舉例解： Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看， R2和R3，R4和R5均銜接在一樣的兩點之間，因此是并聯(lián)關系，把這4個電阻兩兩并聯(lián)后，電路中除了a、b兩點不再有結(jié)點，所以它們的等效電阻與R1和R6相串聯(lián)。 電阻混聯(lián)電路的等效電阻計算，關鍵在于正確找出電路的銜接點，然后分別把兩兩

17、結(jié)點之間的電阻進展串、并聯(lián)簡化計算，最后將簡化的等效電阻相串即可求出。 分析：.2、電路名詞支路：一個或幾個二端元件首尾相接中間無分岔，使各元件上經(jīng)過的電流相等；支路銜接于電路中兩點之間。(m)結(jié)點：三條或三條以上支路的聯(lián)接點。n回路：電路中的恣意閉合途徑。l網(wǎng)孔：其中不包含其它支路的單一閉合途徑。m=3abl=3n=2112332網(wǎng)孔=2+_R1US1+_US2R2R3.例支路：共 ？條回路：共 ？個節(jié)點：共 ？個6條4個網(wǎng)孔：？個7個有幾個網(wǎng)眼就有幾個網(wǎng)孔abcdI3I1I2I5I6I4R3US4US3_+R6+R4R5R1R2_電路中的獨立結(jié)點數(shù)為n-1個，獨立回路數(shù)=網(wǎng)孔數(shù)。.3、基爾

18、霍夫電流定律KCL 基爾霍夫定律包括結(jié)點電流定律和回路電壓兩個定律，是普通電路必需遵照的普遍規(guī)律。 基爾霍夫電流定律是將物理學中的“液體流動的延續(xù)性和“能量守恒定律用于電路中，指出：任一時辰，流入任一結(jié)點的電流的代數(shù)和恒等于零。數(shù)學表達式：I1I2I3I4aI1 + I2 I3 I4 = 0 假設以指向結(jié)點的電流為正，背叛結(jié)點的電流為負，那么根據(jù)KCL，對結(jié)點 a 可以寫出：.例：解：求左圖示電路中電流i1、i2。i1i4i2i3整理為： i1+ i3= i2+ i4可列出KCL：i1 i2+i3 i4= 0例：i1i2+10 +(12)=0 i2=1A 4+7+i1= 0 i1= 3A 7A4Ai110A-12Ai2其中i1得負值，闡明它的實踐方向與參考方向相反。.基氏電流定律的推行I=?I1I2I3例例I1+I2=I3I=0IU2+_U1+_RU3+_RRR廣義節(jié)點電流定律還可以擴展