电工电子技术与技能第一章(程周)

电工电子技术与技能（非电类少学时）程周主编中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源122:161直流电路1.1电路1.2电路的常用基本物理量1.3电阻元件与欧姆定律1.4电阻的连接123451.5基尔霍夫定律222:161.1电路观察与思考图1.1手电筒的结构与电路图322:161.1电路观察图1.1可以得到以下结论电流所流过的路径称为电路。它是为了某种需要由电工设备或元件按一定方式组合起来的。电路的基本组成包括：电源、负载、导线及开关。电源：将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。如发电机、电池等。负载：将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如电动机、照明灯等。连接导线：传递信号、传输电能。实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如控制电路通、断的开关及保障安全用电的熔断器等。422:161.1电路电路图中几种常见器件的图形符号及文字符号522:161.2电路的常用基本物理量1.2.1电流电流的定义：电路中带电粒子有规则地定向移动形成电流。电解液中的正、负离子(正、负电荷)带电粒子金属导体中的自由电子(负电荷){规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。622:161.2电路的常用基本物理量1.2.1电流电流的实际方向有时难以确定，为此可以预先假定一个电流方向，称为参考方向，在电路中用箭头标出。求解电路时应根据假定的电流参考方向进行。如果电流值为正，表示电流的实际方向与参考方向一致；如果电流值为负，表示实际方向与参考方向相反，如图1.2所示。电路图中标注的电流方向通常都是参考方向，参考方向可以任意规定。图1.2电流的方向722:161.2电路的常用基本物理量1.2.1电流电流既是一种物理现象，又是一种表示带电粒子定向运动强弱的物理量。电流的大小等于通过导体横截面积的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。tQI电流的单位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106A822:161.2电路的常用基本物理量1.2.1电流电流对负载的作用和效应如表1.2所示922:161.2电路的常用基本物理量1.2.2电位与电压1.电位空间中的每一点都有一定的高度，电路中的每一点都有一定的电位。电位的表示方法：用字母V表示，不同点的电位用字母V加下标表示，如VA。计算电位时应指定一个参考点，规定参考点的电位为0，原则上零电位点是可以任意指定的。在实际应用中，对于强电的电路，以大地为参考点，用符号表示；在弱点中以装置的外壳或底板为参考点，用符号表示。1022:161.2电路的常用基本物理量1.2.2电位与电压2.电压电压的定义：电路中A、B两点之间的电位差称为电压。电压的方向：规定由高电位点（标“＋”）指向低电位点（标“－”）。电压（电位）的单位：国际单位制为伏特（用V表示），常用的还有毫伏（mV）、微伏（μV）。图1.3电压及电动势的方向1122:161.2电路的常用基本物理量例1.1如图1.4所示，求分别以C点和A点为参考点时，A、B、C三点的电位以及UAB。结论：参考点选择不同，电位也不同，但两点之间的电压不变，即电位与参考点有关，而电压与参考点无关。图1.4例1.1附图1222:161.2电路的常用基本物理量1.2.3电动势电动势的定义：在电源内部，非静电力将正电荷从电源负极移到正极所做的功W与其电量Q之比称为电动势，用E表示，即QWEE的单位是伏(V)W的单位是焦(J)Q的单位是库(C)电动势的方向：规定从电源负极指向电源正极即非静电力移动正电荷方向，如图1.5所示。图1.5带电源的电路示意图1322:161.2电路的常用基本物理量1.2.4电能电场力做的功就是电路所消耗的电能。W=QU=UIt电能的单位：焦耳，用J表示；实际应用中也用千瓦时(kWh）（俗称度）表示。1kWh表示功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。1422:161.2电路的常用基本物理量1.2.4电能电能的测量图1.6所示为家用电能表的表盘，它是记录用电设备消耗电能的仪表。图1.6家用电能表及接线1522:161.2电路的常用基本物理量1.2.5电功率RURIUItWP22用电设备单位时间消耗的电能叫做电功率，用字母P表示，即电功率的单位：瓦(W)或千瓦(kW)1622:161.2电路的常用基本物理量1.2.5电功率1722:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.1电阻导体对电流阻碍作用的大小用电阻表示。在温度不变的条件下，电阻R与导体的长度l成正比，与导体的横截面积A成反比，即ρ为比例系数，称为电阻率，单位是欧·米（·m）电阻率ρ与导体的材料和温度有关。导体的电阻率10－6·m，绝缘体的电阻率107·m，半导体的电阻率在10－6·m和107·m之间。1822:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.1电阻1922:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.1电阻2022:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.2常用电阻元件图1.7常见电阻元件的外形2122:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.2常用电阻元件2222:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.2常用电阻元件图1.8色环标记表示电阻参数2322:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.3欧姆定律1.欧姆定律：由实验可知，电阻元件中的电流与电阻两端的电压成正比，与其电阻值成反比。2422:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.3欧姆定律2.电阻元件的电流、电压关系图1.9电阻的电流、电压关系特性2522:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.4线性电阻和非线性电阻如果电阻是固定值，遵循欧姆定律，这样的电阻称为线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数，否则就是非线性电阻。图1.10线性电阻和非线性电阻的电流、电压特性2622:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.4线性电阻和非线性电阻热敏电阻和压敏电阻是非线性电阻图1.11热敏电阻2722:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.4线性电阻和非线性电阻热敏电阻有负温度系数电阻(NTC)和正温度系数电阻(PTC)温度电阻值NTCPTCNTC电阻在一定的温度范围内具有大的负温度系数，其电阻值具有随温度升高而急剧下降的特性。PTC电阻在一定的温度范围内具有大的正温度系数，其电阻值具有随温度升高而急剧增大的特性。2822:161.3电阻元件与欧姆定律1.3.4线性电阻和非线性电阻压敏电阻的阻值随电压的增大而急剧减小。压敏电阻在低压时具有较大的电阻。当电压较大时，电流则增大许多倍，即电阻变小。压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两端，当出现过电压时，其电阻急剧减小，将电流风流，起到保护并联在一起的元件的目的。图1.12压敏电阻2922:16温故知新1.欧姆定律内容是什么？2.欧姆定律的数学公式3.欧姆定律公式中各物理量的单位4.欧姆定律的两个变形公式RUIIRUIUR3022:16串联电路图连接要点：在串联电路中，电流从电源的正极出发，依次经过开关、灯泡，最后接到电源的负极.实物图：电路图：学习探究313122:16电阻依次首尾相接，没有分支的连接方式，称作串联。R1R2R3R3R1R2学习探究323222:16思考实验现象（1）观察1：当合上开关，两个灯泡有什么变化？学习探究333322:16实验（1）结果两灯泡都亮学习探究3422:16思考实验现象（2）观察2：当调换开关S的位置时，两个灯泡有什么变化？学习探究3522:16观察实验现象（2）调换开关位置后，两灯都亮学习探究3622:16串联电路的特点1）电流只有一条路径，通过一个元件的电流同时也通过另一个。2）电路中只需要一个开关，且开关的位置对电路没有影响。[思考]学习探究3722:161.4电阻的连接1.4.1电阻的串联串联电路的规律图1.14电阻的串联3822:16实际应用有一个电铃，它的电阻是10欧，正常工作电压是6伏。现在把它接到电压是9伏的电源上，应该怎么做？串联一个5欧的电阻3922:164022:16练一练下图所示的电路中，若流过电路的总电流,3个电阻值分别为。试求：（1）串联后的等效电阻；（2）每个电阻两端的电压及电路的总电压。AI5.002510、、4122:16像这样把元件并列地连接起来的电路，——称并联电路。SS1S2L1L2把两只灯泡并列地接在电路中，并各自安装一个开关。并联电路的定义实验演示：学习探究4222:161.4电阻的连接1.4.2电阻的并联并联电路的规律图1.16电阻的并联4322:161.4电阻的连接1.4.2电阻的并联4422:161.4电阻的连接1.4.2电阻的并联4522:16下列电路图中两灯属于串联的正确电路是()DABCC4722:161.4电阻的连接1.4.3电阻的混联串联和并联同时存在的电路称为混联电路4822:161.4电阻的连接AARUI2.03064922:161.5基尔霍夫定律1.5.1基尔霍夫第一定律——电流定律（KCL）支路：一段不分叉的电路。节点：三条或三条以上支路的连接点。KCL定律的内容：对于电路中的任意节点上，任一瞬时，电路在该节点处电流的代数和为零，即[例]列出图1.21中所示电路中节点A的基尔霍夫第一定律表达式。[解]对于节点A上的电流，假设流入节点电流为正，流出节点电流为负，那么，根据公式(1.18)可得0)(321III或321IIIKCL定律的另一种描述：流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。5022:161.5基尔霍夫定律1.5.2基尔霍夫第二定律——电压定律（KVL）回路：在电路中由支路组成的任一闭合路径。KVL定律的内容：任一瞬时沿回路绕行一周，各段电路（或各元件）电压的代数和等于零。注意事项：使用时应先选定回路的绕行方向，可以是顺时针，也可以是逆时针若电压的参考方向与回路的绕行方向一致，则该项电压取正，反之取负。如图1.21所示，回路Ⅰ的KVL方程5122:165222:16