電工基礎(chǔ)52001課件

模塊一電路概念和基本定律電路和電路模型電阻元件的識(shí)別電路的基本物理量電工基礎(chǔ)52001

請(qǐng)說(shuō)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工基礎(chǔ)52001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(shuō)，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1－2手電筒

電路，是指電流通過(guò)的路徑，因此，電路也叫做網(wǎng)絡(luò)，它有兩個(gè)作用：一是傳輸和轉(zhuǎn)換電能，例如照明電路、電動(dòng)機(jī)電路和電力傳輸系統(tǒng)等；二是傳遞和處理信號(hào)，例如電視機(jī)電路、計(jì)算機(jī)電路以及各種自動(dòng)控制電路等。電工基礎(chǔ)52001

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(guò)，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(méi)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(cuò)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(guò)負(fù)載，只經(jīng)過(guò)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)電工基礎(chǔ)52001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(gè)主要性質(zhì)，忽略其次要性質(zhì)，并用一個(gè)足以反應(yīng)其主要性質(zhì)的模型來(lái)表示，這個(gè)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1－3簡(jiǎn)單電路圖圖1－4常用元器件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)電工基礎(chǔ)52001圖1－5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電工基礎(chǔ)52001項(xiàng)目二電路的基本物理量任務(wù)一認(rèn)識(shí)電流

電流：電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)就形成了電流。通常用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量的多少來(lái)表示電流的強(qiáng)弱，即電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流。若用△q表示在△t時(shí)間內(nèi)通過(guò)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(guò)導(dǎo)體橫截面的電量對(duì)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（μA），它們之間的進(jìn)制為1kA=103A=106mA=109μA電工基礎(chǔ)52001圖1-6用電流表測(cè)量電流電流的測(cè)量：

（1）確定被測(cè)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(cè)被測(cè)量的電流，合理選擇電流表的量程。若用小量程去測(cè)大電流，會(huì)燒壞電流表，若用大量程測(cè)小電流，測(cè)量值則誤差大，準(zhǔn)確度低。沒(méi)法估計(jì)時(shí)，可先用大量程試測(cè)，然后選擇較合適的量程。（3）將電流表串接在被測(cè)電路中。注意直流電流表接線柱上標(biāo)明的“+”、“－”號(hào)，要使電流從“+”極流進(jìn)，“－”極流出，不能接錯(cuò)，否則指針會(huì)反偏，甚至損壞電流表。電工基礎(chǔ)52001

在電工學(xué)中，一般規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在金屬?dǎo)體中，由于移動(dòng)的是自由電子，因而其運(yùn)動(dòng)方向與電流的方向相反，如圖1－7所示。參考方向：為了研究方便，給電流假設(shè)的一個(gè)方向。若求得的值是正值，說(shuō)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(shuō)明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。

圖1－7金屬導(dǎo)體中電流運(yùn)動(dòng)方向圖1－8判斷電流方向

如圖1－8所示，設(shè)流過(guò)導(dǎo)體的電流是0.5A，在圖1－8（a）中，參考方向與實(shí)際方向相同，Iab=0.5A；在圖1－8（b）中，參考方向與實(shí)際方向相反,Iab=－0.5A。電流的方向電工基礎(chǔ)52001任務(wù)二認(rèn)識(shí)電壓圖1-9正電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

電壓又稱為電位差，是衡量電場(chǎng)力做功能力強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。如圖1－9所示，若電場(chǎng)力把正電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)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(guó)際單位制中，功的單位是焦耳（J），電量的單位是庫(kù)侖（C），電壓的單位是伏特（V）。若電場(chǎng)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電工基礎(chǔ)52001圖1-10用電壓表測(cè)量電壓

電路中的電壓的大小可以用電壓表（伏特表）來(lái)測(cè)量，如圖1－10所示。測(cè)量時(shí)要注意：

（1）交流、直流電壓的測(cè)量分別使用相應(yīng)的交流電壓表和直流電壓表。

（2）估測(cè)被測(cè)量電壓時(shí)，合理選擇電壓表的量程。若用小量程去測(cè)大電壓，會(huì)燒壞電壓表，若用大量程測(cè)小電壓，測(cè)量值誤差大，準(zhǔn)確度低。沒(méi)法估計(jì)時(shí)，可先用大量程試測(cè)，然后用選擇較合適的。（3）將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路中。注意直流電壓表接線柱上標(biāo)明的“+”、“－”號(hào)，要使電流從“+”號(hào)流進(jìn)，“－”號(hào)流出，不能接錯(cuò)，否則指針會(huì)反偏，甚至損壞電壓表。電壓的測(cè)量電工基礎(chǔ)52001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(hào)表示，如圖1－11（a）所示；另一種是用箭頭表示，如圖1－11（b）所示。

對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)，規(guī)定電流流進(jìn)端為電壓的“+”，電流流出端為電壓的“－”；對(duì)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(gè)參考方向，計(jì)算所得的值為正，說(shuō)明參考方向同實(shí)際方向相同；計(jì)算所得的值為負(fù)，說(shuō)明參考方向同實(shí)際方向相反。對(duì)于同一個(gè)負(fù)載而言，如圖1－12所示，有Uab=－Uba。圖1－11電壓的方向表示電壓的方向電壓的方向電工基礎(chǔ)52001【例1－1】如圖1－13所示，若U1=5V，U2=－5V，試說(shuō)明電流I的正負(fù)。

解：在圖1－13（a）中U1=5V，是正值，說(shuō)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1－13（b）中，U2=－5V，是負(fù)值，說(shuō)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1－13例1－1圖【例題】電工基礎(chǔ)52001任務(wù)三認(rèn)識(shí)電位

如圖1－9所示，若以B為參考點(diǎn)，電場(chǎng)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(duì)參考點(diǎn)B的電位，記作

圖1-9正電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

電路中任意兩點(diǎn)的電位差就是這兩點(diǎn)間的電壓，即UAB＝VA－VB

參考點(diǎn)選擇好以后，若計(jì)算的電位為正值時(shí)，說(shuō)明其電位高于參考點(diǎn)電位；電位為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明其電位低于參考點(diǎn)的電位。電工基礎(chǔ)52001【例1－2】如圖1－14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、UBC和UAC。圖1-14電壓的判斷解：以A為參考點(diǎn)時(shí)有VA＝0V，VB＝－3V，VC＝－4.5V,UAB＝VA－VB＝3V，UBC=VB－VC=1.5V,UAC=VA－VC＝4.5V。同理，當(dāng)以B為參考點(diǎn)時(shí)，有VB＝0V，VA＝3V，VC＝－1.5V,UAB＝VA－VB＝3V，UBC=VB－VC=1.5V，UAC=VA－VC＝4.5V。當(dāng)以C為參考點(diǎn)時(shí)，有VC＝0V，VA＝4.5V，VB＝1.5V,UAB＝VA－VB＝3V，UBC=VB－VC=1.5V，UAC=VA－VC＝4.5V?！纠}】電工基礎(chǔ)52001任務(wù)四認(rèn)識(shí)電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)力將單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極所做的功，稱為電動(dòng)勢(shì)。對(duì)直流電動(dòng)勢(shì)，表示為

電動(dòng)勢(shì)的單位是伏特（V）。電動(dòng)勢(shì)的方向，一般規(guī)定為電動(dòng)勢(shì)在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極。

圖1－15E和UAB方向的不同圖1－16電動(dòng)勢(shì)的表示方法電工基礎(chǔ)52001【例1－3】如圖1－18所示，已知電動(dòng)勢(shì)E＝3V，試寫出電壓U的數(shù)值。解：圖（a）中，電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相反時(shí)U=E＝3V，圖（b）中，電壓與電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向相同時(shí)U=－E=－3V。圖1－18簡(jiǎn)單的電路【例題】電工基礎(chǔ)52001任務(wù)五認(rèn)識(shí)電功率電功率在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，即

在國(guó)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(jiǎn)稱瓦。常用的單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW），其進(jìn)制關(guān)系為1kW=103W=106mW電工基礎(chǔ)52001

如圖（a）所示，選擇元件兩端電壓U與流過(guò)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(guò)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(duì)于負(fù)載而言，常取關(guān)聯(lián)參考方向，對(duì)于電源而言，常取非關(guān)聯(lián)參考方向。

通過(guò)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=UI＞0，元件消耗功率，是負(fù)載；若P=UI＜0，元件產(chǎn)生功率，是電源。（2）非關(guān)聯(lián)參考方向：若P=UI＞0，元件產(chǎn)生功率，是電源；若P=UI＜0，元件消耗功率，是負(fù)載。關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)參考方向電工基礎(chǔ)52001任務(wù)六認(rèn)識(shí)和測(cè)量電能活動(dòng)1了解電能的定義

電流流過(guò)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(guó)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)（kW·h）作為單位，俗稱“度”，1度＝1kW·h＝3.6×106J【例1－5】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(gè)月（30天）要交多少電費(fèi)？解：消耗電能W=Pt＝75×10－3×3×30＝6.75kW·h需交電費(fèi)6.75×0.54≈3.65元電工基礎(chǔ)52001活動(dòng)2學(xué)習(xí)電能的測(cè)量圖1－22單相電度表【電氣原理簡(jiǎn)介】1.單相電度表用來(lái)測(cè)量在一段時(shí)間內(nèi)負(fù)載消耗的電能，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(cè)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(duì)應(yīng)的鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)，n為電度表在t時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。

電工基礎(chǔ)52001圖1－23單相電度表接線示意圖1.按圖1－23所示接線，教師檢查無(wú)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(cè)標(biāo)稱值為（220V,40W）的白熾燈的功率。分別記下鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)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。鋁盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)所用時(shí)間（秒）耗電（度）51015【電能測(cè)量活動(dòng)步驟】數(shù)據(jù)分析表1電工基礎(chǔ)52001項(xiàng)目三電阻元件的識(shí)別任務(wù)一認(rèn)識(shí)電阻和電阻定律

導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用文字符號(hào)R來(lái)表示。如圖1－25所示，圖（a）是幾種常見(jiàn)的電阻實(shí)物，圖（b）是圖形符號(hào)。電阻單位是歐姆，用符號(hào)Ω表示，除歐姆外，常用的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）,其進(jìn)制關(guān)系是1MΩ＝103kΩ＝106Ω圖1－25電阻和電阻符號(hào)電工基礎(chǔ)52001

導(dǎo)體的電阻在材料確定的情況下，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，這個(gè)規(guī)律稱為電阻定律，用公式表示為

其中，ρ是導(dǎo)體的電阻率（定義為長(zhǎng)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（Ωm）；L是導(dǎo)體的長(zhǎng)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)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(gè)因素。電工基礎(chǔ)52001任務(wù)二掌握電阻器的識(shí)別與測(cè)試活動(dòng)1電阻器的三種標(biāo)稱方法如圖1－27所示，電阻值用數(shù)字與文字直接標(biāo)出。圖1－27用數(shù)字與文字直接標(biāo)出電阻1.直標(biāo)法電工基礎(chǔ)52001

用文字、數(shù)字和數(shù)字符號(hào)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(hào)有：歐姆Ω、千歐kΩ、兆歐MΩ、吉?dú)WGΩ、太歐TΩ。例如，如圖1－28中“4K7”表示4.7kΩ，0.33Ω可以標(biāo)成Ω33，5.1Ω標(biāo)成5Ω1，2.7MΩ標(biāo)成2M7。2.文字符號(hào)法圖1－28用文字符號(hào)標(biāo)出電阻電工基礎(chǔ)52001

用電阻上不同顏色環(huán)來(lái)表示不同標(biāo)稱阻值和允許偏差。如圖1－29所示。3.色標(biāo)法圖11－29色標(biāo)法標(biāo)注電阻電工基礎(chǔ)52001顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許偏差/％黑色0100棕色1101±1紅色2102±2橙色3103黃色4104綠色5105±0.5藍(lán)色6106±0.25紫色7107±0.1灰色8108白色9109+50/－20金色10－1±5銀色10－2±10無(wú)色±20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27×103＝27000Ω＝27kΩ色標(biāo)舉例電工基礎(chǔ)52001活動(dòng)2用萬(wàn)用表測(cè)試電阻器一、用指針式萬(wàn)用表測(cè)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“Ω”項(xiàng)目?jī)?nèi)的相應(yīng)倍率擋，如圖1－31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1－31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1－31右下角所示。圖1－32測(cè)量方法和讀數(shù)3、將表筆接被測(cè)電阻兩端，此時(shí)指針?biāo)缚潭瘸艘运x定擋位的倍率即為被測(cè)電阻的阻值，如圖1－32所示。圖1－31選量程和調(diào)零電工基礎(chǔ)52001

將數(shù)字萬(wàn)用表的黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“V·Ω”插孔；把量程開關(guān)置于“Ω”范圍內(nèi)2KΩ擋位，按下數(shù)字萬(wàn)用表的電源開關(guān)進(jìn)行測(cè)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(cè)量結(jié)果已超出該擋最大值，應(yīng)轉(zhuǎn)換一個(gè)更大量程擋測(cè)量如圖1－33所示。二、用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)量電阻的方法：圖1－33選量程、調(diào)零與測(cè)試（a）測(cè)色環(huán)電阻（b）測(cè)電烙鐵的電阻電工基礎(chǔ)52001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