《電流和電源》課件

電流和電源課程目標(biāo)1理解電流和電壓的基本概念掌握電流、電壓、電阻和電功率等基本概念，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。2認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電源類型了解干電池、蓄電池、交流電和直流電等電源類型，以及它們的工作原理和特點(diǎn)。3掌握電源的安全使用知識(shí)學(xué)習(xí)電源安全使用知識(shí)，預(yù)防觸電事故，確保人身安全。電流的定義電流是指電荷的有序運(yùn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下，沿一定方向作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，就形成了電流。電流的方向規(guī)定為正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。電流的大小由單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量來(lái)衡量。電流的單位1安培以法國(guó)物理學(xué)家安培命名1000毫安1安培等于1000毫安1,000,000微安1安培等于1,000,000微安電流的測(cè)量電流表使用電流表測(cè)量電流大小。串聯(lián)連接電流表必須串聯(lián)在電路中。量程選擇選擇合適的量程，避免燒壞電流表。電壓的定義電壓是衡量電路中電位差的物理量，表示單位電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)克服電場(chǎng)力所做的功。電壓也稱為電勢(shì)差，是電路中電能轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)力。電壓的單位符號(hào)名稱描述V伏特電壓的基本單位mV毫伏1伏特的千分之一kV千伏1伏特的1000倍電壓的測(cè)量1電壓表2并聯(lián)接入3測(cè)量電壓電壓表用于測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的電壓差，需要將電壓表并聯(lián)接入電路中。電阻的定義電阻是電路元件的一種基本性質(zhì)，衡量材料對(duì)電流阻礙程度的大小。阻值越大，電流越難通過(guò)，反之越容易通過(guò)。電阻是物質(zhì)的一種屬性，它與物質(zhì)的種類、形狀、溫度等因素有關(guān)。歐姆定律1電壓電壓是推動(dòng)電流流動(dòng)的力量，也稱為電勢(shì)差。2電流電流是電荷的流動(dòng)，表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。3電阻電阻是導(dǎo)體對(duì)電流流動(dòng)的阻礙作用，反映了導(dǎo)體阻礙電流流動(dòng)的能力。電功率的定義電功率是指電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，也就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的快慢。電功率的單位是瓦特（W），1瓦特等于1焦耳/秒。電功率越大，電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功越多，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的速度越快。電能的轉(zhuǎn)換1機(jī)械能發(fā)電機(jī)2化學(xué)能電池3光能太陽(yáng)能電池板電能可以通過(guò)多種方式轉(zhuǎn)化而來(lái)，例如，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；太陽(yáng)能電池板將光能轉(zhuǎn)化為電能。電池的構(gòu)造正極正極通常由金屬氧化物或金屬碳酸鹽制成，例如二氧化錳(MnO2)或鋰鈷氧化物(LiCoO2)。負(fù)極負(fù)極通常由金屬或合金制成，例如鋅(Zn)或石墨(C)。電解質(zhì)電解質(zhì)是一種離子導(dǎo)體，允許離子在正極和負(fù)極之間流動(dòng)。常見(jiàn)的電解質(zhì)包括酸性、堿性或鹽溶液。隔膜隔膜是一種多孔的材料，阻止正極和負(fù)極直接接觸，但允許離子通過(guò)。電池的原理電池的工作原理是利用化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池內(nèi)部包含正負(fù)兩個(gè)電極，以及電解質(zhì)溶液。當(dāng)電池連接到電路時(shí)，電解質(zhì)溶液中的離子會(huì)發(fā)生移動(dòng)，形成電流。正極會(huì)失去電子，負(fù)極會(huì)獲得電子，形成電流從正極流向負(fù)極，從而驅(qū)動(dòng)外部電路工作。電池的分類一次電池不可充電，使用完畢后需要更換二次電池可充電，多次使用后需要充電燃料電池利用燃料與氧化劑的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能電池的選擇用途選擇電池首先要考慮其用途，例如手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等。電壓電池的電壓必須與設(shè)備的電壓相匹配，才能保證設(shè)備正常工作。容量電池的容量決定了其能夠儲(chǔ)存的電量，電池容量越大，續(xù)航時(shí)間越長(zhǎng)。尺寸電池的尺寸必須適合設(shè)備，否則無(wú)法安裝或使用。干電池的使用1正確安裝注意電池的正負(fù)極2避免短路不要用金屬物連接電池兩極3及時(shí)更換當(dāng)電池電量不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換蓄電池的特點(diǎn)可充電與一次電池不同，蓄電池可以通過(guò)外部電源進(jìn)行充電，并重復(fù)使用。能量密度高蓄電池可以儲(chǔ)存大量的電能，適用于需要長(zhǎng)時(shí)間供電的設(shè)備。循環(huán)壽命長(zhǎng)蓄電池可以進(jìn)行多次充放電循環(huán)，使用壽命較長(zhǎng)。蓄電池的充放電1充電通過(guò)外部電源將電能儲(chǔ)存在蓄電池中。2放電將蓄電池中儲(chǔ)存的電能釋放出來(lái)，為負(fù)載供電。交流電和直流電的區(qū)別1電流方向交流電的方向周期性變化，直流電的方向固定不變。2電壓變化交流電的電壓隨時(shí)間變化，直流電的電壓穩(wěn)定。3應(yīng)用場(chǎng)景交流電廣泛應(yīng)用于家庭、工廠等，直流電用于電池、電子設(shè)備等。交流電的特點(diǎn)周期變化交流電的方向和大小不斷變化，形成周期性的波動(dòng)。易于變壓交流電可以方便地通過(guò)變壓器改變電壓，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。廣泛應(yīng)用交流電廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)、家用電器等領(lǐng)域。電源的分類交流電源交流電源通常指家庭用電，它是指電壓和電流方向隨時(shí)間周期性變化的電流。直流電源直流電源通常指電池，它是指電壓和電流方向保持不變的電流。開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源是一種通過(guò)開(kāi)關(guān)器件來(lái)控制電流的高效電源，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。電源的選擇負(fù)載需求選擇電源時(shí)，首先要考慮負(fù)載的功率需求。電源的輸出功率必須大于或等于負(fù)載的功率需求，才能保證設(shè)備正常工作。電壓和電流電源的輸出電壓和電流也必須與負(fù)載的要求相匹配。例如，如果負(fù)載需要12V直流電，那么電源也必須提供12V直流電。效率和散熱選擇高效率的電源可以減少能量損耗，降低功耗和熱量。電源的散熱性能也是一個(gè)重要的考慮因素。安全性選擇具有過(guò)壓、過(guò)流、短路保護(hù)功能的電源，可以有效地保護(hù)設(shè)備和人身安全。線性電源的工作原理1交流電輸入從電源插座獲取交流電2整流將交流電轉(zhuǎn)換為直流電3濾波去除直流電中的波動(dòng)4穩(wěn)壓確保輸出電壓穩(wěn)定開(kāi)關(guān)電源的工作原理直流轉(zhuǎn)換首先，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并通過(guò)濾波器進(jìn)行處理，以消除噪聲和紋波。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源使用開(kāi)關(guān)器件（如MOSFET）快速開(kāi)關(guān)，以調(diào)節(jié)輸出電壓。脈沖寬度調(diào)制(PWM)通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉時(shí)間，可以控制輸出電壓的平均值。濾波和整流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)后的脈沖電壓需要通過(guò)濾波器和整流器，以得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。電源的效率開(kāi)關(guān)電源效率更高電源的安全使用檢查電源線電源線是否有破損，插頭是否牢固，插座是否松動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)更換或修理。避免潮濕環(huán)境電源插座和電源線應(yīng)遠(yuǎn)離水源，避免潮濕環(huán)境，防止觸電事故。定期清潔電源插座和電源線應(yīng)定期清潔，防止灰塵積累，造成短路或火災(zāi)。正確使用電源插座應(yīng)合理使用，不要超負(fù)荷使用，也不要將電源線纏繞在物體上，防止電源線過(guò)熱。常見(jiàn)故障及維修過(guò)熱線路過(guò)載，散熱不良，檢查并更換損壞元件。保險(xiǎn)絲燒斷電源短路，電流過(guò)大，檢查線路，更換保險(xiǎn)絲。接觸不良連接松動(dòng)，氧化腐蝕，清潔接觸面，重新連接。本章小結(jié)電流是電荷的定向移動(dòng)，電壓是使電荷定向移動(dòng)的能量，電阻是阻礙電流流動(dòng)的因素。電池是一種化學(xué)電源，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。蓄電池可以反復(fù)充放電。交流電和直流電是兩種不同