電工基礎(chǔ)知識(課件)

《電工基礎(chǔ)知識》課件機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)的意義電工電子自問世以來已經(jīng)延伸到社會的各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)械類產(chǎn)品也慢慢的過度為機(jī)電一體化產(chǎn)品的方向發(fā)展,社會對機(jī)械工人的要求也從機(jī)械類單一工種,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電類復(fù)合人才的要求。因此,電工電子已經(jīng)成為機(jī)械類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程,而且是一門理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的基礎(chǔ)課程。學(xué)校為了能夠滿足專業(yè)和職業(yè)能力的需求,又不能像本科教育那樣,只有立足打好深厚基礎(chǔ)。引言早在公元前6世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了電的存在，從雷電到靜電，從摩擦起電到水力發(fā)電、火力發(fā)電，再到核電站發(fā)電。電以其生產(chǎn)、變換經(jīng)濟(jì)、傳輸、分配容易，使用、控制方便等，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活不可或缺的物質(zhì)，人類社會已步入電的時(shí)代，因而電氣化的程度也成為衡量一個(gè)國家生產(chǎn)力水平和綜合國力的主要標(biāo)志之一。在實(shí)際應(yīng)用中，電總是按照一定的路徑傳輸和運(yùn)行。電按其性質(zhì)分為直流電和交流電，相應(yīng)電路分為直流電路和交流電路。古代發(fā)現(xiàn)

在對電的具體認(rèn)知很多年前，人們就已經(jīng)知道發(fā)電魚（electricfish）會發(fā)出電擊。根據(jù)公元前2750年撰寫的古埃及書籍，這些魚被稱為“尼羅河的雷使者”，是所有其它魚的保護(hù)者。大約兩千五百年之后，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學(xué)者和阿拉伯醫(yī)學(xué)者，才又出現(xiàn)關(guān)于發(fā)電魚的記載。古羅馬醫(yī)生Scribonius

Largus

也在他的大作《Compositiones

Medicae》中，建議患有像痛風(fēng)或頭疼一類病痛的病人，去觸摸電鰩，也許強(qiáng)力的電擊會治愈他們的疾病。阿拉伯人可能是最先了解閃電本質(zhì)的族群。他們也可能比其它族群都先認(rèn)出電的其它來源。早于15世紀(jì)以前，阿拉伯人就創(chuàng)建了“閃電”的阿拉伯字“raad”，并將這字用來稱呼電鰩。在地中海區(qū)域的古老文化里，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦后，會吸引羽毛一類的物質(zhì)。公元前600年左右，古希臘的哲學(xué)家泰勒斯（Thales,640-546B.C.）做了一系列關(guān)于靜電的觀察。從這些觀察中，他認(rèn)為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質(zhì)迥然不同；磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解并不正確。但后來，科學(xué)會證實(shí)磁與電之間的密切關(guān)系。富蘭克林做了多次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步揭示了電的性質(zhì)，并提出了電流這一術(shù)語。富蘭克林對電學(xué)的另一重大貢獻(xiàn)，就是通過1752年著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，“捕捉天電”，證明天空的閃電和地面上的電是一回事。他用金屬絲把一個(gè)很大的風(fēng)箏放到云層里去。金屬絲的下端接了一段繩子，另在金屬絲上還掛了一串鑰匙。當(dāng)時(shí)富蘭克林一手拉住繩子，用另一手輕輕觸及鑰匙。于是他立即感到一陣猛烈的沖擊（電擊），同時(shí)還看到手指和鑰匙之間產(chǎn)生了小火花。他的手被彈開了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：被雨水濕透了的風(fēng)箏的金屬線變成了導(dǎo)體，把空中閃電的電荷引到手指與鑰匙之間。一年后他制造出了世界上第一個(gè)避雷針。他發(fā)明了搖椅，避雷針，改進(jìn)了路燈。發(fā)現(xiàn)了墨西哥灣的海流。制定了新聞傳播法。光學(xué)方面，他發(fā)明了老年人用的雙焦距眼鏡，即能看清楚近處又能看清楚遠(yuǎn)處的事物。最先繪制暴風(fēng)雨推移圖。發(fā)現(xiàn)人們呼出氣體的有害性。最先解釋清楚北極光。被稱為近代牙科醫(yī)術(shù)之父。最先組織了消防廳。創(chuàng)立了近代的郵信制度。創(chuàng)立了議員的近代選舉法。發(fā)現(xiàn)了感冒的原因。發(fā)明了顆粒肥料。設(shè)計(jì)出夏天穿的白色亞麻服裝，設(shè)計(jì)了最早的游泳眼鏡和蛙蹼。此外，他對氣象、地質(zhì)、聲學(xué)及海洋航行等方面都有研究，并取得了不少成就。發(fā)明玻璃琴（GlassHarmonica），于1763年發(fā)明，它是一組放置于水平紡錘中的玻璃器皿，經(jīng)由演奏者的腳踏板使紡錘中充滿水，再經(jīng)由手指精巧的摩擦而發(fā)出聲音。本杰明·富蘭克林是18世紀(jì)美國的實(shí)業(yè)家、科學(xué)家、社會活動家、思想家、文學(xué)家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽(yù)的科學(xué)家和發(fā)明家。本課的主要任務(wù)使學(xué)生了解常用電機(jī)、電器的工作原理，能看懂電器、接觸器控制線路原理圖。學(xué)會使用萬用表示波器等常用儀表和選用常規(guī)電器元件，并能裝調(diào)一般的控制電路。工業(yè)電子學(xué)部分主要講授交、直流放大電路、振蕩電路、脈沖與數(shù)字電路的工作原理及其應(yīng)用。使學(xué)生掌握電子電路的

分析方法，能閱讀電子線路圖，學(xué)會使用常用的電子儀器。第一章電路的基本概念和基本定律第一節(jié)電路和電路模型第二節(jié)電路的基本物理量第一節(jié)電路和電路模型一、電路的組成1.電路的三部分組成：電源（信號源）：供給電路電能（電信號）；負(fù)載：接受電能或電信號；中間部分：控制電路接通和斷開及連接和電流傳輸部分（如開關(guān)，導(dǎo)線等）；2.電路的基本作用：（1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換（2）傳遞和處理信號二.電路模型1.引入電路模型的原因：我們在研究和分析一個(gè)實(shí)際電路時(shí)，對于一些與研究無關(guān)的因素我們無需考慮，比如負(fù)載電源的形狀、大小等等，只考慮其電特性就可以。這樣我們在畫一個(gè)電路圖時(shí)無需把實(shí)物的形狀畫出，可將電源負(fù)載等簡單化，理想化。2.其中各部分的理想化模型如圖所示：電阻電容電感3.電路模型：由理想化元件構(gòu)成的電路。

三、電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài):1、有載狀態(tài)（通路）；2、短路狀態(tài)；3、開路狀態(tài)。如下圖所示：（a)電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過。(b)當(dāng)a、b兩點(diǎn)間用導(dǎo)線相連時(shí)，稱電阻R1被短路。a、b間導(dǎo)線稱為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障短路，故障短路往往會造成電路中電流過大，使電路無法正常工作，嚴(yán)重的會產(chǎn)生事故。(c)開關(guān)S斷開或電路中某處斷開，切斷的電路中沒有電流流過，此時(shí)的電路稱為開路。開路又叫斷路，斷開的兩點(diǎn)間的電壓稱為開路電壓。注：開路也分為正常開路和故障開路。如不需要電路工作時(shí)，把電源開關(guān)打開為正常開路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路，它使電路不能正常工作。第二節(jié)電路的基本物理量一、電流1、定義：電荷的定向運(yùn)動2、電流是一個(gè)矢量,既有大小又有方向方向：正電荷運(yùn)動的方向大?。河秒娏鲝?qiáng)度來表示，電流強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流強(qiáng)度習(xí)慣上又常被簡稱為電流。3.根據(jù)電流的大小和方向隨時(shí)間變化情況，電流的分類：電流恒定電流（穩(wěn)恒電流)時(shí)變電流脈動電流變動電流非周期性變動電流周期性變動電流非交變電流交變電流非正弦交流電正弦交流電恒定電流——大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流，簡稱直流。簡寫作“DC”，用“I”表示。時(shí)變電流——大小和方向或兩者之一，隨時(shí)間變化的電流稱為時(shí)變電流，用“i”表示。脈動電流——方向不變，但大小隨時(shí)間變化的電流，稱為脈動電流。變動電流——大小和方向均隨時(shí)間變化的電流，稱為變動電流。周期性變動電流——每隔一段時(shí)間，總是重復(fù)前面的變化的變動電流，稱為周期性變動電流。交變電流——在一個(gè)周期內(nèi)，電流平均值為零的周期性變動電流稱為交變電流，簡稱交流，簡寫作“AC”。正弦交流電——按正弦規(guī)律變化的交變電流，稱為正弦交電。4.電流的計(jì)算公式:直流的計(jì)算公式：交流的計(jì)算公式：5.電流的單位：安培（A）（國際單位制）,1安培表示1秒內(nèi)通過截面的電荷量為1庫侖。常用單位還有千安kA,毫安mA,微安μA6.參考方向的引入：

在分析電路時(shí)，對復(fù)雜電路中某一段電路里電流的實(shí)際方向有時(shí)很難確定，而且有時(shí)電流的實(shí)際方向還在不斷地改變，因此在電路中很難標(biāo)明電流的實(shí)際方向，為了解決這樣的困難，引入了電流的“參考方向”這一概念。參考方向：在一段電路或一個(gè)電路元件中事先選定一個(gè)方向，這個(gè)選定的電流方向就叫做電流的參考方向。7.電流參考方向的表示：1）用實(shí)線箭頭表示AB2）雙下標(biāo)表示，如AB，其參考方向是由A指向B注（1）電流參考方向可以任意選定（2）參考方向一經(jīng)選定，在電路分析和計(jì)算過程中，不能隨意更改（3）所選定的電流參考方向并不一定就是電流的實(shí)際方向i8.參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系規(guī)定：若一致，則電流值為正，即

i>0若相反，則電流值為負(fù)，即i<0即可以在選定的電流的參考方向下，據(jù)電流的正負(fù)來確定出某一時(shí)刻電流的實(shí)際方向二、電壓和電位：（一）電壓1.常用電壓的分類：直流電壓，用U表示交流電壓，用u表示2.電壓的大小：電路中任意A、B兩點(diǎn)間的電壓，在數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)所做的功。電壓定義式：A、B兩點(diǎn)間的直流電壓表示為交流電壓表示為4.電壓的單位：在國際單位制中，電壓的單位是伏特（V）。

物理意義：當(dāng)電場力將1庫侖（C）的電荷量從一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)所作的功為1焦耳（J）時(shí)，則該兩點(diǎn)間的電壓為1伏特（V）。電壓的單位還有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（μV）5.電壓的參考方向用實(shí)線箭頭或雙下標(biāo)表示。3.電壓的實(shí)際方向定義為正電荷在電場中受電場力作用（電場力作正功時(shí)）移動的方向。6.電壓的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：一致時(shí)，電壓值為正值，即u>0相反時(shí)，電壓值為負(fù)值，即u<0如圖所示：（二)電位1.電位的定義：在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，則某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓就叫做這一點(diǎn)（相對與參考點(diǎn)）的電位。2.電位的表示：參考點(diǎn)在電路圖中用符號“┷”表示。3.電位與電壓的關(guān)系：

兩點(diǎn)間的電壓就是該兩點(diǎn)電位之差，電壓的實(shí)際方向是由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，有時(shí)也將電壓稱為電壓降。4.引入電位后電壓的參考方向的另一種表示方法：可以用“參考極性”的標(biāo)注方法來表示，即在電路或元件兩端標(biāo)以“+”“-”符號，“+”號表示假設(shè)的高電位端，“-”號表示假設(shè)的低電位端，由“+”號指向“-”號的方向就是選定的電