電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章課件

1、第一章第一章1.了解電路的組成及其基本物理量的意義、單位和符號。2.掌握電壓、電流的概念及其正方向的規(guī)定原則。3.掌握歐姆定律及簡單電路的分析。4.掌握電阻的串、并聯(lián)等效變換的特點(diǎn)及應(yīng)用。5.掌握電能與電功率的計(jì)算方法。6.掌握基爾霍夫定律及其在支路電流法中的應(yīng)用。7.掌握電壓、電流、電阻元件的測量方法及其識別方法。1.學(xué)會用萬用表測量電壓、電流和電阻元件。2.根據(jù)電路圖會正確接線。3.能應(yīng)用電路定律對簡單電路和典型復(fù)雜電路進(jìn)行分析計(jì)算。4.能根據(jù)負(fù)載的額定值作電路的正確連接。一、電路及電路圖二、電路中幾個基本物理量第一章三、電流、電壓、電阻的測量一、部分電路歐姆定律二、全電路歐姆定律三、電路

2、的三種狀態(tài)一、電阻的串聯(lián)電路二、電阻的并聯(lián)電路三、電阻的混聯(lián)電路一、電功與電功率二、電流的熱效應(yīng)三、電氣設(shè)備的額定值一、概述二、基爾霍夫第一定律三、基爾霍夫第二定律第一章四、支路電流法一、電路的基本概念和基本定律二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告4.能根據(jù)負(fù)載的額定值作電路的正確連接。圖1-1應(yīng)用電路a)電力供電網(wǎng)b)計(jì)算機(jī)主板一、電路及電路圖1.組成圖1-2電路和電路圖a)實(shí)物接線圖b)電路圖一、電路及電路圖表1-1電路各部分的名稱及作用名稱作用實(shí)例實(shí)例圖電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能如

3、電燈、電扇、電動機(jī)等開關(guān)用于控制電路的接通或斷開如電鍵開關(guān)、刀開關(guān)、低壓斷路器等連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來，擔(dān)負(fù)著電能的傳輸和分配如各種規(guī)格的銅線、鋁線等一、電路及電路圖2.工作原理二、電路中幾個基本物理量1.電流圖1-3電流的正負(fù)規(guī)定a)I0b)I02.電流密度二、電路中幾個基本物理量圖1-4電場力做功3.電壓二、電路中幾個基本物理量圖1-5電壓的方向a)用箭頭表示b)用極性符號表示4.電位二、電路中幾個基本物理量圖1-6接地與接公共點(diǎn)a)接地b)接公共點(diǎn)或接機(jī)殼二、電路中幾個基本物理量圖1-7(2)以B為參考點(diǎn)二、電路中幾個基本物理量1)電位值是相對的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中各點(diǎn)的電位

4、也將隨之改變。2)電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)的不同而改變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。圖1-8外力克服電場力做功二、電路中幾個基本物理量5.電動勢圖1-9直流電動勢的圖形符號二、電路中幾個基本物理量表1-2幾種材料在20時的電阻率及主要用途材料電阻率/m主要用途純金屬銀161導(dǎo)線鍍銀銅171各種導(dǎo)線鋁291各種導(dǎo)線鎢531白熾燈燈絲、電器觸頭鐵101電工材料合金錳銅（85%銅、12%錳、3%鎳）441標(biāo)準(zhǔn)電阻、滑線電阻康銅（54%銅、46%鎳）501標(biāo)準(zhǔn)電阻、滑線電阻鋁鉻鐵電阻絲121電爐絲半導(dǎo)體硒、鍺、硅等11制造各種晶體管、晶閘管6.電阻二、電路中幾個基本物理量表1-2幾種

5、材料在20時的電阻率及主要用途絕緣體賽璐珞1電器絕緣電木、塑料11電器外殼、絕緣支架橡膠11絕緣手套、鞋、墊二、電路中幾個基本物理量表1-3常用電阻元件的外形、符號、特點(diǎn)與應(yīng)用名稱實(shí)物圖圖形符號文字符號特點(diǎn)與應(yīng)用碳膜電阻R碳膜電阻穩(wěn)定性較高，噪聲也比較低。一般在無線電通信設(shè)備和儀表中做限流、阻尼、分流、分壓、降壓、負(fù)載和匹配等用途金屬膜電阻R金屬膜和金屬氧化膜電阻的用途和碳膜電阻一樣，具有噪聲低，耐高溫，體積小，穩(wěn)定性和精密度高等特點(diǎn)二、電路中幾個基本物理量表1-3常用電阻元件的外形、符號、特點(diǎn)與應(yīng)用實(shí)心碳質(zhì)電阻R實(shí)心碳質(zhì)電阻的用途和碳膜電阻一樣，具有成本低，阻值范圍廣，容易制作等特點(diǎn)，但阻值

6、穩(wěn)定性差，噪聲和溫度系數(shù)大二、電路中幾個基本物理量表1-3常用電阻元件的外形、符號、特點(diǎn)與應(yīng)用繞線電阻RP繞線電阻有固定和可調(diào)式兩種。特點(diǎn)是穩(wěn)定、耐熱性能好，噪聲小、誤差范圍小。一般在功率和電流較大的低頻交流和直流電路中做降壓、分壓、負(fù)載等用途。額定功率大都在1W以上二、電路中幾個基本物理量表1-3常用電阻元件的外形、符號、特點(diǎn)與應(yīng)用電位器RP1）繞線電位器的阻值變化范圍小，功率較大2）碳膜電位器穩(wěn)定性較高，噪聲較小3）推拉式帶開關(guān)碳膜電位器使用壽命長，調(diào)節(jié)方便4）直滑式碳膜電位器節(jié)省安裝位置，調(diào)節(jié)方便二、電路中幾個基本物理量表1-3常用電阻元件的外形、符號、特點(diǎn)與應(yīng)用二、電路中幾個基本物理量

7、圖1-10常用測量儀表a)電流表b)電壓表c)萬用表d)電能表三、電流、電壓、電阻的測量1.電流的測量1)對交、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表。2)電流表必須與被測電路串聯(lián)。3)直流電流表表殼接線柱上標(biāo)明的“”、“”記號，應(yīng)和電路的極性相一致，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，既影響正常測量，也容易損壞電流表。4)使用前應(yīng)根據(jù)被測電流的大小選擇適當(dāng)量程，在無法估計(jì)電流范圍時，應(yīng)選用較大的量程進(jìn)行測量，然后再逐漸減小量程進(jìn)行測量。2.電壓的測量三、電流、電壓、電阻的測量圖1-11電流和電壓的測量1)對交直流電壓分別采用交流電壓表和直流電壓表。2)電壓表必須與被測電路并聯(lián)。三、電流、電壓、電阻的

8、測量3)直流電壓表表殼接線柱上標(biāo)明的“”、“”記號，應(yīng)和被測兩點(diǎn)的電位相一致，即“”端接高電位，“”端接低電位，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會損壞電壓表。4)使用前應(yīng)根據(jù)被測電壓的大小選擇適當(dāng)量程，在無法估計(jì)電壓范圍時，應(yīng)選用較大的量程開始測量，然后再逐漸減小量程進(jìn)行測量。3.電阻的測量1)斷開電路上的電源，如圖1-12a所示。2)使被測電阻的一端斷開，如圖1-12b所示。3)避免把人體的電阻接入，如圖1-13所示。三、電流、電壓、電阻的測量圖1-12用歐姆表測量電阻a)斷開電源b)斷開電阻的一端三、電流、電壓、電阻的測量圖1-13測量電阻時量入了人體電阻1)用萬用表測量電壓或電流時，為什么不

9、能用手觸摸表筆的金屬部分?三、電流、電壓、電阻的測量2)萬用表測量完畢后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于什么擋？圖1-14部分電路二、全電路歐姆定律圖1-15全電路三、電路的三種狀態(tài)1.通路圖1-16電路的三種狀態(tài)三、電路的三種狀態(tài)圖1-17電源的外特性曲線2.斷路(開路)3.短路三、電路的三種狀態(tài)表1-4電路在三種狀態(tài)下各物理量的關(guān)系電路狀態(tài)電流電壓電源消耗功率負(fù)載功率通路I=E/（R+r）U=EIr=EI=UI斷路I=0U=E=0=0短路I=E/rU=0=r=0三、電路的三種狀態(tài)圖1-18(2)開關(guān)接“2”號位置電路處于斷路狀態(tài)，電壓表的讀數(shù)為電源電動勢的數(shù)值，即2V；電流表無電流流過，即I=0。三、電路

10、的三種狀態(tài)(3)開關(guān)接“3”號位置一、電阻的串聯(lián)電路圖1-19電阻的串聯(lián)電路a)串聯(lián)電路b)等效電路一、電阻的串聯(lián)電路1)串聯(lián)電路中，流過各個電阻的電流都相等，即2)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各個電阻兩端的電壓之和，即3)串聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)等于各串聯(lián)電阻之和，即4)每個電阻上分配到的電壓與電阻成正比，即1)用幾個電阻串聯(lián)以獲得較大的電阻。2)采用幾個電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓器，使同一電源能供給幾種不同數(shù)值的電壓；圖1-20是由R1R4組成的串聯(lián)電路，使用同一電源可以輸出4種不同數(shù)值的電壓。3)當(dāng)負(fù)載的額定電壓低于電源電壓時，可用串聯(lián)電阻的方法將負(fù)載接入電源。4)限制和調(diào)節(jié)電路中電流的大小。5

11、)擴(kuò)大電壓表量程。一、電阻的串聯(lián)電路圖1-20電阻分壓器一、電阻的串聯(lián)電路圖1-21萬用表頭電路二、電阻的并聯(lián)電路圖1-22電阻的并聯(lián)電路a)并聯(lián)電路b)等效電路1)并聯(lián)電路中，各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓，二、電阻的并聯(lián)電路即2)并聯(lián)電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即3)并聯(lián)電路的總電阻(即等效電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即4)每個電阻分配到的電流與電阻成反比，即1)凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。2)獲得較小的電阻。3)擴(kuò)大電流表的量程。圖1-23三、電阻的混聯(lián)電路圖1-24混聯(lián)電路的簡化過程一、電功與電功率1.電功2.電功率1)當(dāng)負(fù)載電阻一定

12、時，電功率與電流或電壓的二次方成正比。2)當(dāng)流過負(fù)載的電流一定時，電功率與電阻值成正比。3)當(dāng)加在負(fù)載兩端電壓一定時，電功率與電阻的阻值成反比。三、電氣設(shè)備的額定值圖1-25復(fù)雜直流電路一、概述1.支路2.節(jié)點(diǎn)3.回路4.網(wǎng)孔二、基爾霍夫第一定律圖1-26二、基爾霍夫第一定律圖1-27基爾霍夫第一定律的推廣應(yīng)用1)若兩個網(wǎng)絡(luò)之間只有一根導(dǎo)線相連，那么這根導(dǎo)線中一定(填有或沒有)電流通過。二、基爾霍夫第一定律2)若一個網(wǎng)絡(luò)只有一根導(dǎo)線與地相連，那么這根導(dǎo)線中一定(填有或沒有)電流通過。三、基爾霍夫第二定律圖1-28任一回路的各段電壓降代數(shù)和為零三、基爾霍夫第二定律圖1-29基爾霍夫第二定律推廣應(yīng)

13、用1)首先選定各支路電流的方向。2)確定回路的繞行方向是順時針方向，還是逆時針方向。三、基爾霍夫第二定律3)確定電阻上電壓的符號：若通過電阻的電流方向與繞行方向一致，該電阻上的電壓取正號，與繞行方向相反時，取負(fù)號。4)確定電動勢的符號:若電動勢的實(shí)際方向與繞行方向一致，取正號；與繞行方向相反時，取負(fù)號。四、支路電流法1)假設(shè)各支路電流參考方向，對n個節(jié)點(diǎn)列(n1)個獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程。2)按網(wǎng)孔選擇回路繞行方向，對m個網(wǎng)孔就列出m個獨(dú)立的回路電壓方程。3)代入數(shù)據(jù)，求解聯(lián)立方程組，得出各支路電流的大小，并確定各支路電流的實(shí)際方向。2)電路中只有兩個節(jié)點(diǎn)，只能列出一個獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程式。圖1-

14、30四、支路電流法3)代入已知數(shù)，求解聯(lián)立方程式解得一、電路的基本概念和基本定律1)電路是電流流經(jīng)的路徑，一般電路由電源、負(fù)載、開關(guān)和連接導(dǎo)線組成。2)電路的幾個物理量中，電流、電壓和電動勢是有大小和方向的。3)電路中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)對參考點(diǎn)的電壓，電位的數(shù)值隨參考點(diǎn)而變，是相對值；而電路中任意兩點(diǎn)間的電壓是絕對值，與參考點(diǎn)位置無關(guān)。4)電阻是表示物體對電流的阻礙作用大小的物理量，是客觀存在的，其大小與導(dǎo)體的幾何尺寸和材料及溫度有關(guān)。5)電功是指電流做功多少的物理量，定義為W=UQ=UIt。6)電能是反映一定功率的電器在一段時間內(nèi)的用電量。7)部分電路歐姆定律：在不包含電源的電路中，導(dǎo)體通過

15、的電流與這段導(dǎo)體兩端電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，即I=U/R。一、電路的基本概念和基本定律8)全電路歐姆定律的內(nèi)容是：在全電路中，電流與電源的電動勢成正比，與整個電路的內(nèi)外電阻之和成反比，即I=E/(R+r)。9)焦耳-楞次定律：電流通過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量與電流的二次方、導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比，即Q=I2Rt。10)基爾霍夫第一定律：在任一瞬間，流進(jìn)某節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即Ii=Io，I=0。11)基爾霍夫第二定律：在任一閉合回路中各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零，即U=0，E=IR。12)支路電流法是以支路電流為未知量，用基爾霍夫第一、第二定律列方程并求解方程組的

16、方法。二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)表格連接方式串聯(lián)并聯(lián)電流=I+=I電壓+=U=U電阻+=R各電阻相等時R=n（為其中一個電阻值）+=各電阻相等時R=（為其中一個電阻值）分壓或分流兩個電阻串聯(lián)時分壓公式=U=U兩個電阻并聯(lián)時分流公式=I=I二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1.試述電位、電壓與電動勢的異同點(diǎn)。2.電路主要由哪幾部分組成？它們在電路中各起什么作用？3.某導(dǎo)體在5min內(nèi)均勻通過的電荷量為4.5C，試求導(dǎo)體中的電流值是多少？4.某照明電路中需要通過21A電流，都應(yīng)采用多粗的銅導(dǎo)線(設(shè)銅導(dǎo)線的允許電流密度為6A/mm2)？5.要使4A的電流通過55的電阻，試問需要在該電阻兩端加多大的電壓？題圖

17、1-1二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)6.有一條長300m的銅導(dǎo)線，其橫截面積是12.75mm2，如果導(dǎo)線兩端的電壓為8V，求通過這根導(dǎo)線中的電流有多少安？7.如題圖1-1所示，已知：E=10V，r=0.1,R=9.9。8.已知某電池的電動勢E=1.65V，在電池兩端接上一個的電阻，實(shí)測得電阻中的電流I=300mA。9.要把一額定電壓為24V、電阻為240的指示燈接到36V電源中使用，應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？10.如題圖1-2所示，已知：流過R2的電流I1=2A，R1=1，R2=2，R3=3，R4=4。11.如題圖1-3所示，已知：R1=10，R2=20，R3=5。二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-2二、

18、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-312.如題圖1-4所示，已知：R1=400，R2=R3=600，R4=300。二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)13.在題圖1-5所示，已知：R1=30，R2=20，R3=60，R4=10，求等效電阻RAB的值。題圖1-4二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-514.如題圖1-6所示，R1=20，R2=40，R3=50，電流表讀數(shù)為2A，求總電壓U、R1上的電壓U1及R2上的功率P2。二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-6二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-715.如題圖1-7所示，表頭滿偏電流100A，內(nèi)阻1k。16.已知：R1=R2=5，R3=10，試畫出草圖說明，把它們按

19、不同方式連接，一共有幾種方式？并計(jì)算各種接法的等效電阻。17.已知某電阻絲的長度為2m，橫截面積為1mm2，流過電流為3A。二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)18.某負(fù)載的額定值為1600W/220V，求接入110V電源時，實(shí)際消耗的功率是多少？19.已知某電烘箱的電阻絲通過5A電流時，每分鐘可放出1.2106J熱量。20.有一臺直流電動機(jī)，端電壓550V，通過電動機(jī)線圈的電流為2.73A，試求電動機(jī)運(yùn)行3h消耗多少電能？題圖1-8二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)21.額定值分別為220V/60W和110V/40W的白熾燈各一只。1)把它們串聯(lián)后連接到220V電源上時哪只燈亮？為什么？2)把它們并聯(lián)后連接到

20、48V電源上時哪只燈亮？為什么？22.在題圖1-8中，試問該電路有幾個節(jié)點(diǎn)？幾條支路？幾個回路？幾個網(wǎng)孔？23.在題圖1-9中，已知E1=120V，E2=130V，R1=10，R2=2，R3=10。24.在題圖1-10中，已知E1=15V，E2=3V，R1=1，R2=6，。題圖1-9二、電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)題圖1-10二、實(shí)驗(yàn)器材1.萬用表(MF47型)1塊2.干電池(1號電池或5號電池)1節(jié)3.直流(穩(wěn)壓)電源1臺4.電阻R1(20)1只5.被測電阻(電位器)RP(0300k)1只三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.直流電源(干電池)開路電壓的測量1)測量原理如實(shí)驗(yàn)圖1-1所示。2)將萬用表的量程轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“V”(直流電壓測量)擋。3)測量直流電壓時，將紅表筆接電池的正極(高電位a端)；黑表筆接電池的負(fù)極(低電位b端)。4)記錄所測電源開路電壓的數(shù)值，E=V。2.負(fù)載電壓的測量1)測量原理如實(shí)驗(yàn)圖1-2所示。實(shí)驗(yàn)圖1-1三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)圖1-22)接通