電路的基本概念

《電工技術(shù)根底》課程學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握電路的根本概念，識(shí)記電工常識(shí)；能夠?qū)﹄娐返囊恍┪锢砹窟M(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；掌握電路一般的分析方法；學(xué)會(huì)常用電工儀表的使用；第一章電路的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)能說(shuō)出電路的概念及作用。能記住電路的組成局部及各局部在電路中所起的作用。能記住電路中五種根本元件的電路符號(hào)及電磁特性。會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單電路的電路圖。會(huì)判斷電路的工作狀態(tài)。1.1電路的根本概念1.1電路的根本概念一、電路的根本組成電路---電流通過(guò)的路徑。電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載一個(gè)完整的電路,由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)(開(kāi)關(guān)或?qū)Ь€〕按一定方式組成。二、電路的作用實(shí)現(xiàn)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換；發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈機(jī)床電爐…電源輸電線用戶電力電路〔強(qiáng)電電路〕實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理；話筒放大器揚(yáng)聲器信號(hào)源放大電路負(fù)載信號(hào)電路〔弱電電路〕三、電路圖電阻電容電感電源5種根本的理想電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件；電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件；電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件；電壓源和電流源：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。常用電路符號(hào)實(shí)際電路電路模型負(fù)載電源開(kāi)關(guān)連接導(dǎo)線在允許的范圍內(nèi)，通過(guò)將實(shí)際電路用電路模型來(lái)代替，這樣在一定程度上可以簡(jiǎn)化計(jì)算深刻理解電路的工作原理。想一想四、電路的工作狀態(tài)1、通路〔閉路〕電路各局部聯(lián)接成閉合回路，有電流通過(guò)。電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。2、開(kāi)路〔斷路〕電路斷開(kāi)，電路中無(wú)電流通過(guò),也稱為空載。開(kāi)路時(shí)的功率：I=0；R0I=U0

=0根據(jù)

U=E?R0I

U=E

∴PS

=PL

=P0=03、短路電源兩端或電路中某些局部被導(dǎo)線直相連接，短路時(shí)電流很大，會(huì)損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量防止。在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以防止發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。故障電路斷路：短路：電源短路用電器短路電路中電流很大，會(huì)燒壞電源，引起火災(zāi)被短路的用電器不能工作總結(jié)總結(jié)回憶

電路的作用是什么？5種根本電路元件的電磁特性是什么？電路的基本組成部分。

電路中通路、短路、斷路的特點(diǎn)分別是什么？布置作業(yè)練習(xí)冊(cè)：請(qǐng)畫(huà)出教室所有日光燈連接的電路圖。請(qǐng)畫(huà)出實(shí)習(xí)車(chē)間4臺(tái)機(jī)床連接的電路圖。預(yù)習(xí)任務(wù)電流的定義、方向、大小的計(jì)算；電壓的定義、方向、大小的計(jì)算；電動(dòng)勢(shì)的定義及方向；學(xué)習(xí)任務(wù)能說(shuō)出電流的形成原因。會(huì)計(jì)算電流的大小。能判斷電流的方向。能判斷電壓的方向。能運(yùn)用電位的概念來(lái)計(jì)算電壓和電動(dòng)勢(shì)的大小。1.2電路的物理量1.2電路的物理量一、電流電流的形成：帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)。1、電流的大小大小描述：電流強(qiáng)度—衡量電流強(qiáng)弱。電流計(jì)算：恒定電流交變電流2、電流的方向電流的實(shí)際方向：規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。電流的參考方向：電路中假定電流的方向。i參考方向i參考方向?qū)嶋H方向i參考方向?qū)嶋H方向i>0i<0交流電直流電直流電交流電交流電和直流電10V10ABI1I1I2

：電路中電流I的大小為1A，其方向?yàn)閺腁流向B?！泊藶殡娏鞯膶?shí)際方向〕假設(shè)參考方向如I1所示，那么I1=1A假設(shè)參考方向如I2所示，那么I2=?1A因此，同一支路的電流可用兩種方法表示。判斷電流方向二、電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功1、電壓的大小電壓計(jì)算：2、電壓的方向電壓的實(shí)際方向：習(xí)慣上規(guī)定從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，即電壓降的方向。電壓的參考方向：假設(shè)高電位指向低電位的方向。參考方向U>0U<0＋－實(shí)際方向＋－參考方向＋－實(shí)際方向＋－參考方向＋－實(shí)際方向－＋三、電位電位——實(shí)際上就是電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)之間的電壓，通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零。電位與電壓：

A

B某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高。 某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。四、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)——是電源力將單位正電荷從電源負(fù)極移到電源正極所做的功。++AB__負(fù)載

電源導(dǎo)線EBA

移動(dòng)到B極的正電荷借助外力回到A極板1、定義2、大小電動(dòng)勢(shì)eBA表示B點(diǎn)到A點(diǎn)電位的升高：eBA=

A

?

B

電壓uAB

表示A點(diǎn)到B點(diǎn)電位的降低：uAB=

A

?

B

3、方向電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：從低電位端指向高電位端，是電位升的方向?？偨Y(jié)電路根本物理量的實(shí)際方向物理量實(shí)際方向單位電流I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向kA

、A、mA、μA電壓U高電位

低電位（電位降低的方向）kV

、V、mV、μV電動(dòng)勢(shì)E低電位

高電位（電位升高的方向）kV

、V、mV、μV學(xué)習(xí)任務(wù)會(huì)計(jì)算電路中電功的大小。能在電路中正確的連接電能表。能計(jì)算電路的電功率，并判斷電氣設(shè)備是否能夠正常工作。1.3電功與電功率1.3電功與電功率一、電功在時(shí)間t內(nèi)電荷受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)經(jīng)負(fù)載移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所作功，即t時(shí)間內(nèi)所消耗〔或吸收〕的電能。1、定義W=QU=UIt2、單位國(guó)際單位制下，電功的單位是焦耳(J)，也用千瓦時(shí)(kW?h，俗稱度)表示。1kW

h=1000W

3600s

=3.6

106

J3、電能表的安裝家庭電路讀表練習(xí)kW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄電能。V、A、Hz值是電壓電流和頻率的使用條件。2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(shí)(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)2500轉(zhuǎn)。[例]

額定功率120W彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)0.45元，工作5小時(shí)電費(fèi)為多少？[解]電費(fèi)=0.12

5

0.45元=0.27元例有一功率為60W

的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?解：該電燈平均每月工作時(shí)間t=430=120h，那么：W=P·t=60

120=7200W·h=7.2kW·h即每月消耗的電能為7.2度，約合為：3.6

106

7.2

2.6

107J二、電功率電功率(簡(jiǎn)稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。1、定義功率的國(guó)際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)。2、單位1mW=10

3

W；1kW=103

W[例]

額定電壓220V，電流5A的電爐功率為多大？

[解]

P=UI=220

5W=1100W[例]某家庭平時(shí)常用的主要電器有：220V60W日光燈4只，220V1200W電飯鍋1只，220V250W電視機(jī)1臺(tái)，220V1500W電水壺1個(gè)，220V2000W電熱水器1只，請(qǐng)選用哪個(gè)電表最適宜？

表1：220V3A50Hz；

表2：220V5A50Hz

表3：220V50A50Hz三、電氣設(shè)備的額定值額定電壓—電氣設(shè)備或元器件所允許施加的最大電壓。額定電流—電氣設(shè)備或元器件允許通過(guò)的最大電流。額定功率—在額定電壓和額定電流下消耗的功率，即允許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)—電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。輕載狀態(tài)—電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或無(wú)法正常工作。過(guò)載(超載)狀態(tài)—電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)，過(guò)載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。例標(biāo)有100

、4W的電阻，如果將它接在20V或40V的電源上，能否工作？解：額定功率為4W，假設(shè)電阻消耗的功率超過(guò)4W就會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象甚至燒毀。(1)在20V電源作用下：P=PN

可以正常工作(2)在40V電源作用下：

實(shí)際功率遠(yuǎn)大于額定值(P>>PN)，此時(shí)極易燒毀電阻使其不能正常工作。學(xué)習(xí)任務(wù)能說(shuō)出電路的概念及作用。能記住電路的組成局部及各局部在電路中所起的作用。能記住電路中五種根本元件的電路符號(hào)及電磁特性。會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單電路的電路圖。能運(yùn)用各種狀態(tài)下電路的特點(diǎn)判斷電路的工作狀態(tài)。1.4電阻及電阻的連接形式1.4電阻及電阻的連接形式一、電阻1、電阻的根本概念電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)對(duì)電流的阻礙作用就稱為電阻。電阻的單位：ΩR2、電阻定律3、常見(jiàn)電阻的應(yīng)用接口鍍金或銀，以增強(qiáng)導(dǎo)電性能半導(dǎo)體材料制成的集成電路絕緣材料制成底板橡膠絕緣體金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體塑料絕緣體橡膠絕緣體木柄、絕緣金屬、導(dǎo)電金屬、導(dǎo)電塑料、絕緣常用電工工具4、電阻的額定值阻值、功率二、電阻器電阻器的尺寸主要取決于什么？貼片電阻體積小重量輕可靠性高碳膜電阻阻值范圍寬價(jià)格低廉金屬膜電阻穩(wěn)定性高精度高線繞電阻功率大三、電阻的串聯(lián)