第1章 电路的基本知识

电工电子技术基础电工电子技术基础《电工电子技术基础》是根据目前职业教育理论知识、以“必需、够用”为度，加强基本技能训练的教学思想，采用理论和实践相结合的教学方式，系统介绍电工、电子技术方面的基本知识和基本技能。全书共10章，主要内容包括：电路的基本知识、直流电路的分析与计算、磁场与电磁感应、电容器、单相交流电路、三相交流电路、常见半导体器件、放大电路、直流稳压电源、数字电路等。本书可作为中等职业学校、技工学校、技师学院和职业院校电工电子课程的教材，也可供相关从业人员参考使用。电工电子技术基础下面提出具体的要求：1、课堂要求不缺课、不迟到、不早退、不讲话、不溜号、不睡觉。①认真听课，积极思考，主动学习，要有意识地锻炼自己分析问题和解决问题的能力②加强习题训练，独立认真完成作业，要养成良好的学习态度和严谨的科学作风；③善于总结，勤于思考，及时答疑。本课程的学习要求电工电子技术基础2、作业本要求每次课后留2~3道题，每周第一次课上课前交作业。每人准备两个作业本，轮换使用。封面上写清班级、学号、姓名。3、对作业的要求：①字迹工整，容易辩认；②步聚清楚、完整。③先抄题、画图，再解题。④画图时一定要用尺画，画上的符号、标记要完整、清晰。⑤可以互相探讨并参考有关资料，但不允许抄作业；对于不符合要求的作业，将给予警告！或不批改！严重者将在作业上注明“重做！”字样，并且，此次作业为无效，视为一次作业未交。电工电子技术基础1.1电路的概念1.2电路中的主要物理量1.3电阻1.4欧姆定律1.5电功与电功率1.6技能训练:验证欧姆定律的接线及测量（包括万用表的原理、使用和电流、电压、电阻等基本物理量的测量方法）电工电子技术基础1、了解电路的组成，理解并熟悉电路中基本物理量的概念和内涵2、掌握电阻定律、欧姆定律和内涵3、掌握电功和功率的概念及计算4、了解电流热效应的应用和可能造成的危害，5、掌握焦耳定律的内涵及热量计算电工电子技术基础1.1.1电路和电路的组成1.1.2电路图随着科学技术的快速发展，电工技术已广泛用于生产、生活的各个方面。尽管目前使用的电气设备种类繁多，但基本上都是由各式各样的基本电路组成的，因此，掌握电路的基本知识十分重要。各种电气设备、电子仪器要工作和运行、都得依靠各种不同的电路来实现，而了解电路的组成是分析和设计电路的基础。电工电子技术基础1.1.1电路和电路的组成电流流经的路径称为电路。它是由各种电气设备和元器件按照一定的连接方式构成的电流通路。电路一般由电源、负载和中间环节（导线和开关）等基本部分组成。这三部分也称为组成电路的“三要素”。手电筒实体电路电路模型电工电子技术基础电路的组成---实例分析手电筒电路电源开关负载连接导线手电筒电路由电池、灯泡、开关和导线等组成一个闭合的电流的通路。电流通过灯泡后发光，它将电能转换成为光能和热能。ELS负载中间环节+-电工电子技术基础图1.1手电筒实物及电路电路的组成---手电筒实物及电路电工电子技术基础电源----是将其他形式的能转换为电能的装置。它的作用是将机械能、化学能、光能、水能等其他形式的能转换为电能。发电机、干电池、蓄电池、太阳能电池、信号发生器等。1）电源☆电路的存在十分普遍，实际电路的种类很多，就其功能大致可分为强电电路（供电电路）和弱电电路（信号电路）。电工电子技术基础电源实物图电源是把其他形式的能转换成电能的装置。实物如下图电工电子技术基础2）负载负载---是将电能转换成其他形式能量的装置。它的作用是将电能转换成光能、热能、机械能等其他形式能量。电动机、灯泡、电炉等。☆在电子电路中，按电流和电压的种类可分为直流电路和交流电路。电工电子技术基础负载实物图负载----它把电能转换成其他形式能量的装置。也称用电设备或用电器，是应用电能的装置。实物如下图所示：电工电子技术基础3）中间环节（导线和开关）中间环节（导线和开关)---导线是用来连接电源和负载的元件，开关是控制电路接通和断开的装置。中间环节在电路中起着传递、控制和分配电能的作用。导线、开关、熔断器、测量仪表等。☆按供电的相数来分可分为单相电路和三相电路。电工电子技术基础常见导线实物图电工电子技术基础控制和保护装置为了使电路安全可靠地工作，电路通常还装有开关、熔断器等器件，对电路起控制和保护作用。电工电子技术基础★知识扩展★熔断器，俗称保险丝，是低压供配电系统和控制系统中最常用的安全保护电器，主要用于短路保护，有时也可用于过载保护。电工电子技术基础供电电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：信号电路可以实现电信号的传递、存储和处理。★电路的作用就是实现电能的传输、转换和分配，信号的传输和处理。电工电子技术基础供电电路的作用：1）对电能进行传输、分配和转换。电工电子技术基础信号电路的作用：2）对信号进行传递、存储和处理。电工电子技术基础1.1.2电路图☆用国家统一规定的图形符号画成的电路模型图称为电路图。手电筒实体电路电路模型（1）电路模型是由理想元器件和理想导线的符号构成的电路图。以后书本上所绘的电路图都是由理想元件构成的电路模型。电工电子技术基础（3）电路图绘制的特点（2）理想元器件在实体电路中使用的元器件较为复杂，为便于对电路进行分析和研究，为了绘图方便和标准化，国家规定了各种电气元器件的图形符号，称为理想元器件。电路图并不反映电路的几何尺寸和设备的具体结构，也不反映设备和元件的真实位置，不要求按比较绘制。它只反映电路中电气方面相互联系的实际情况，便于对电路进行分析和计算。电工电子技术基础交流电动机直流电动机交流发电机电灯二极管直流发电机熔断器电压表抽头线圈不连接导线电流表铁芯线圈连接导线电容线圈接地电位器电池接机壳电阻开关交直流电交流电直流电电工电子技术基础电工电子技术基础电工电子技术基础电工电子技术基础在今后学习中，我们在课堂上所分析和计算的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件用规定的图形符号表示。如常用的手电筒，其电路模型如下图所示，电路中灯泡用电阻元件表示，其参数为电阻R，电池是电源元件，其电动势可用E，电池与灯泡的连接还有导线和开关，其电阻微小忽略不计，认为是一个无电阻的理想导体。4）电路图的绘制电工电子技术基础用规定的图形符号表示电路连接情况的图称为电路图。【实训练习】绘制电路图想一想电工电子技术基础电路由哪几部分组成？试述电路的功能？绘制电路图时常采用哪几种符号？它们代表什么含义？何谓电路模型？理想电路元件与实际元器件有何不同？如何判断元件是电源还是负载？学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个基本关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。电工电子技术基础第1.1小节学习结束。Goodbye!电工电子技术基础1.2电路中的主要物理量1.2.1电流1.2.2电压和电位1.2.3电动势引子：水在水管中沿着一定方向流动，水管中就有了水流。电荷在电路中沿一定方向移动，电路中就有了电流。本节主要学习电流、电压、电位、电动势等几个电路中常用物理量。电工电子技术基础1.2.1电流（I---代表符号）1）电流的定义电荷的定向移动形成电流。因此，要形成电流必须要有可自由移动的电荷。金属导体中带负电的电子，电解液中的正、负离子就是自由移动的电荷。电流的方向：人们习惯上把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子实际定向移动的方向相反。电工电子技术基础在金属导体中，电流的方向与自由电子实际定向移动的方向相反。2）导体中电流的方向电工电子技术基础3）电流的大小电流有大小之分，电流的大小取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量。若在时间t内，通过导体横截面的电量为Q，则电流的大小为：式中：I-----代表电流。单位为安（A）Q-----代表电荷量。单位为库仑（C）t-----代表时间。单位为秒（S）电工电子技术基础4）电流的单位：在国际单位制中，电流的单位是安培【A】，简称安。实际应用单位有千安【kA】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】。千安(kA)、安培(A)、毫安(mA)、微安(μA)它们之间的换算关系是：1kA=1000A1A=1000mA1mA=1000μA备注：1A（安培）=1C(库仑)/s(秒)想一想！320uA的电流相当于多少mA?电工电子技术基础在进行电路分析计算时，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电流参考方向（也称正方向），并在电路中用箭头标出。当电流的实际方向与参考方向一致时，则电流为正值，即“+”号；反之，电流为负值，即“－”号。因此，只有在参考方向选定之后，电路值才有正负之分。5）电流的参考方向电工电子技术基础直流：凡大小和方向都不随时间变化的电流称为直流电流，用“I”表示。6）电流的种类电子电路按电流与电压的种类可分为直流电和交流电两种交流：凡大小和方向都随时间变化的电流称为交流电流，用“i”表示。交流电在工业生产和日常生活中应用极为广泛，如电网供给的照明用电、动力设备用电等都是交流电。电工电子技术基础sIQt405.160得解：由式,tQI【例1.1】已知流经某导体横截面的电流为1.5A，问在多少时间内通过导体横截面的电量为60C？7）电流、电量、时间的计算实例若一根导线截面上每秒恒定通过的电荷量为2C，那么通过导线的电流为多大？若2s内通过的电荷量为2C，导线的电流又为多少？想一想电工电子技术基础1.2.2电压和电位1.电压（U---为代表符号）电压是衡量电场力做功大小的物理量，用字母U表示。单位为伏特（V），简称伏。如图所示，在电路中，电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功Wab，定义为a、b两点间的电压Uab。电工电子技术基础电压与电位电压就是衡量电场力做功能力大小的物理量。电工电子技术基础1.2.2电压水的流动水泵电流的产生电池IIU在电路中，电流之所以能够持续的产生，是因为有相当于水泵一样功能的干电池存在，电池具有持续产生电压的能力。电压在电路中的作用相当于水压的作用，所以能保证电流的持续流通，不断地为负载提供能量，使电路正常工作。电压是一个既有大小又有方向的量，通常用正负极性表示电压的方向，电压的大小一般用U表示。电工电子技术基础2）电压的定义公式式中：Wab---是电场力将正电荷从a点移到b点所做的功，单位是焦耳（J）。Q---为被移动的正电荷量，单位是库仑（C）。Uab---为a、b两点间的电压，记为Uab。单位是伏特（V），简称伏。电压Uab就是电场力把单位正电荷Q从a点移到b点所做的功Wab电工电子技术基础3）电压的单位换算电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有千伏【KV】毫伏[mV]和微伏【μV】。等，换算关系为：1KV=1000V1V=1000mV1mV=1000uV即：1kV=103V=106mV=109μV想一想练一练！0.56V的电压相当于多少mV?电工电子技术基础在分析与计算电路时，按照所选定的参考方向电压为正值（U＞0），表明电压的实际方向与参考方向一致，电压为正值，即“+”号；电压为负值（U＜0），表明电压的实际方向与参考方向相反，电流为负值，即“－”号。电压同电流一样，也先要任意选定其参考方向，电压的参考方向可用箭头在图上表示，由起点指向终点；也可用双下标表示，前一个下标代表起点，后一个下标代表终点，如图（a)；电压的方向还可以在起点标正号（+）、终点标负号（-）表示，如图（b）。3）电压的参考方向电工电子技术基础如果在电路中选定一个参考点，则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。单位：伏特（V）。bobaoaUVUV,4）电位的定义如右图所示：若取O点为参考点，则计算电位时，必须先任意选定电路中的某一点作为参考点，并规定该点的电位为零（参考点就是零电位点）。电工电子技术基础如上图所示，由于Uao=Uab+Ubo，若取O点为参点，则Va=Uab+Vb故Uab=Va-Vb5）电压与电位的关系结论：电路中任意两点间的电位之差就等于这两点之间的电压，故电压又称电位差