《電工基礎(chǔ)》(勞動(dòng)第五版)課件-第一章.ppt

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1—1電路和電路圖1—2電流和電壓1—3電阻,1.了解電路的基本組成和基本功能。2.了解電路圖的基本類型。3.能說(shuō)出電路圖中常用電氣元件圖形符號(hào)的含義。,一、電路的基本組成,手電筒電路電風(fēng)扇電路電路的組成,電路由電源、負(fù)載、控制裝置及導(dǎo)線組成。,電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。負(fù)載是消耗電能的裝置,也稱為用電器。負(fù)載的作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量?？刂蒲b置及導(dǎo)線用于連接電源和負(fù)載,使它們構(gòu)成電流的通路,把電源的能量輸送給負(fù)載,并根據(jù)需要控制電路的通、斷。保護(hù)裝置保證電路的安全運(yùn)行。,電路的基本功能有兩大類。一是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。,二、電路的基本功能,電能傳輸示意圖,二是進(jìn)行信息的傳遞和處理。,擴(kuò)音器電路示意圖,三、電路圖,用電氣符號(hào)描述電路連接情況的圖稱為電路原理圖,簡(jiǎn)稱電路圖或原理圖。它主要反映電路中各元件之間的連接關(guān)系,并不考慮各元件的實(shí)際大小和相互之間的位置關(guān)系。,1.電路原理圖,手電筒電路原理圖電風(fēng)扇電路原理圖,原理框圖也簡(jiǎn)稱框圖,它是一種用矩形框、箭頭和直線等來(lái)表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。框圖主要用來(lái)體現(xiàn)電路的大致組成情況和工作流程,更多應(yīng)用于描述較為復(fù)雜的電氣系統(tǒng)。,2.原理框圖,框圖,由于電路板的制作一般先要用印刷油漆的方法將需要保留銅箔處覆蓋,所以這種電路元件的安裝圖稱為印制電路圖。,3.印制電路圖,印制電路圖,在一定條件下對(duì)實(shí)際電氣元件加以理想化,只考慮其中起主要作用的某些性能時(shí),稱其為理想元件。一個(gè)實(shí)際電路由一些理想元件連接而成,成為實(shí)際電路的電路模型。,四、電路原理圖常用圖形符號(hào),常用圖形符號(hào),1—2電路和電路圖,1.了解穩(wěn)恒直流電、脈動(dòng)直流電和交變電流的特點(diǎn)。2.理解電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)的概念。3.理解電流、電壓的參考方向和實(shí)際方向的概念。4.能用萬(wàn)用表正確測(cè)量電流和電壓。,電荷的定向移動(dòng)形成電流,移動(dòng)的電荷又稱載流子。,一、電流,1.電流的方向,金屬導(dǎo)體中電解液中電流的形成,習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，因此電流的方向?qū)嶋H上與自由電子移動(dòng)的方向相反。,電流的大小稱為電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流，是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量,即:式中,I、Q、t的單位分別為安培(A)、庫(kù)侖(C)、秒(s)。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。,2.電流的大小,單位詞頭,若電流的方向不隨時(shí)間的變化而變化，則稱其為直流電流,簡(jiǎn)稱直流，用符號(hào)DC表示。其中，電流大小和方向都不隨時(shí)間變化而變化的電流，稱為穩(wěn)恒直流電；電流大小隨時(shí)間的變化而變化，但方向不變的電流，稱為脈動(dòng)直流電。若電流的大小和方向都隨時(shí)間而變化，則稱其為交變電流，簡(jiǎn)稱交流，用符號(hào)AC表示。,3.直流和交流,穩(wěn)恒直流電脈動(dòng)直流電交流電,,小燈泡電路是由直流電源(干電池)供電的，稱為直流電路；電風(fēng)扇電路是由交流電源供電的，稱為交流電路。,直流電路,交流電路,可先任意假定一個(gè)電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。,電流的參考方向和實(shí)際方向,4.電流的測(cè)量,電流表的接法,電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。電壓?jiǎn)挝坏拿Q是伏特，簡(jiǎn)稱伏，用V表示。,二、電壓、電位和電動(dòng)勢(shì),1.電壓,水壓與水流電壓與電流,電壓的實(shí)際方向即為正電荷在電場(chǎng)中的受力方向。已知電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。,電壓的參考方向有3種表示方法。,箭頭表示極性符號(hào)雙下標(biāo)表示參考方向由正指向負(fù)參考方向由a指向b表示,通常規(guī)定交流36V以下及直流48V以下為安全電壓，在潮濕、高溫、有導(dǎo)電塵埃的環(huán)境中應(yīng)使用12V電壓。,在電路中任意選定一點(diǎn)作為參考點(diǎn)(即零電位點(diǎn))，則電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓即為該點(diǎn)的電位。電位的單位是伏特(V)。通常用V或φ表示。,2.電位,電路符號(hào),電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓,即Uab=Ua-Ub,故電壓又稱電位差。,電路中某點(diǎn)的電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，但兩點(diǎn)間的電位差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。,3.電動(dòng)勢(shì),電源力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功稱為電源的電動(dòng)勢(shì)，用E表示，單位為伏特(V)。,電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。,外力克服電場(chǎng)力做功,直流電動(dòng)勢(shì)的方向,4.電壓的測(cè)量,直流電壓表的接法,1—3電阻,1.了解電阻率的概念和電阻的計(jì)算式。2.了解常用電阻器的主要參數(shù)及部分敏感電阻器的特點(diǎn)。3.能用萬(wàn)用表正確測(cè)量電阻,并能用兆歐表正確測(cè)量絕緣電阻。,一、電阻和電阻率,當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于作定向移動(dòng)的電荷會(huì)和導(dǎo)體內(nèi)的帶電粒子發(fā)生碰撞，所以導(dǎo)體在通過(guò)電流的同時(shí)也對(duì)電流起著阻礙作用，這種對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻。,導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積，計(jì)算公式:,式中的比例常數(shù)ρ稱為材料的電阻率，單位名稱為歐姆米,簡(jiǎn)稱歐米，用符號(hào)Ωm表示；l、S的單位分別為m、m2。,電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。電阻率很小、容易導(dǎo)電的物體稱為導(dǎo)體；電阻率很大、幾乎不能導(dǎo)電的物體稱為絕緣體。,典型物質(zhì)的電阻率,有一類導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體，它們的導(dǎo)電性能受外界條件的影響很大，溫度的變化、光照的變化、摻入微量其他物質(zhì)等都可能使其導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化，這類物體稱為半導(dǎo)體。,禁止用濕手去拔插頭或扳動(dòng)電氣開(kāi)關(guān)，也不要用濕毛巾去擦拭帶電的電氣設(shè)備等，以免觸電。一旦發(fā)生電線或電氣設(shè)備起火，在帶電狀態(tài)下，決不能用水或泡沫滅火器滅火，應(yīng)迅速切斷電源，使用不導(dǎo)電的干粉滅火器等進(jìn)行滅火。,電導(dǎo)率電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，用符號(hào)σ表示，單位為西門(mén)子/米(S/m)，它表示電流通過(guò)的難易程度，其數(shù)值越大，表示電流越容易通過(guò)。,二、常用電阻器1.常用電阻器的外形和符號(hào),（1）標(biāo)稱阻值標(biāo)稱阻值即電阻器的標(biāo)準(zhǔn)電阻值。（2）允許偏差允許偏差是指電阻真實(shí)值與標(biāo)稱值之間的誤差值。（3）額定功率額定功率也稱標(biāo)稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。,2.電阻器的主要參數(shù),敏感電阻器是指電阻值隨溫度、電壓、濕度、光照程度、氣體環(huán)境、磁場(chǎng)強(qiáng)度、壓力等狀態(tài)的變化而顯著變化的電阻器，如熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻、光敏電阻等。,三、敏感電阻器,部分敏感電阻器的外形和符號(hào),接觸電阻和絕緣電阻1.接觸電阻通常在分析電路時(shí),都認(rèn)為閉合的開(kāi)關(guān)電阻為零，其實(shí)在開(kāi)關(guān)接觸部分總會(huì)存在一定的電阻，稱為接觸電阻。2.絕緣電阻絕緣體并非絕對(duì)不導(dǎo)電，只不過(guò)它的電阻率很大，可以認(rèn)為幾乎不通過(guò)電流。但當(dāng)溫度和濕度上升、工作電壓增大時(shí)，絕緣體的電阻會(huì)減小，漏電流會(huì)增大。,1—4電功和電功率,1.理解電功、電功率的概念。2.掌握電功、電功率和焦耳熱的計(jì)算方法。3.能正確識(shí)讀電氣設(shè)備所標(biāo)額定值的含義。,電流做功的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程。,一、電功,電流所做的功，稱為電功，用字母W表示。電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積,即:,電功的常用單位是千瓦時(shí)，用符號(hào)kWh表示，即通常所說(shuō)的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為:,用來(lái)測(cè)量電流做功多少(也就是電路消耗電能多少)的儀表稱為電能表。,機(jī)械式電能表電子式電能表預(yù)付費(fèi)IC卡式智能電表電能表,二、電功率,電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示，其計(jì)算式為,上式還可以寫(xiě)為,（1）只有在U和I為關(guān)聯(lián)參考方向的情況下，才能應(yīng)用P=UI來(lái)計(jì)算電功率，否則應(yīng)添加一個(gè)負(fù)號(hào),即P=-UI。（2）公式選定后，U和I的代入值應(yīng)包括其正、負(fù)號(hào)。（3）無(wú)論應(yīng)用哪個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果，只要P為正值，就表明元件吸收功率，處于負(fù)載狀態(tài)；若P為負(fù)值，則表明元件發(fā)出功率，處于電源狀態(tài)。,電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。也就是說(shuō)，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)，電流與它流過(guò)導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系可用下式表示Q的單位是焦耳（J），這種熱也稱焦耳熱。,三、電流的熱效應(yīng),【例】某電烤箱電阻是5Ω，工作電壓是220V，將其看作純電阻負(fù)載，通電15min能放出多少能量?消耗的電能是多少度?,解:熱量,電能,電氣設(shè)備長(zhǎng)期安全工作時(shí)各個(gè)參數(shù)所允許的最大值稱為額定值。常見(jiàn)的額定值有額定電流、額定電壓、額定功率等。電氣設(shè)備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài),也稱滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過(guò)載或超載。,四、負(fù)載的額定值,電動(dòng)機(jī)的額定值通常標(biāo)在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。,電燈泡額定值的標(biāo)志電動(dòng)機(jī)的銘牌,【例】額定值為100Ω/1W的電阻,兩端允許加的最大直流電壓為多少?允許流過(guò)的直流電流又是多少?,解:根據(jù)式可得,電阻兩端允許加的最大直流電壓為電阻允許流過(guò)的最大直流電流為,本章小結(jié),1.電路的主要物理量,本章小結(jié),2.形成電流必須具備兩個(gè)條件:要有能自由移動(dòng)的電荷———載流子；導(dǎo)體兩端必須保持一定的電壓,電路必須閉合。3.電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓,故電壓又稱電位差。電位是相對(duì)的數(shù)值,隨參考點(diǎn)的改變而改變,但電壓是絕對(duì)的數(shù)值,不隨參考點(diǎn)的改變而改變。4.電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部,而電壓不僅存在于電源兩端,而且也存在于電源內(nèi)部；在有載情況下,電源端電壓總是低于電源電動(dòng)勢(shì),只有當(dāng)電源開(kāi)路時(shí),電源端電壓才與電源電動(dòng)勢(shì)相等。,本章小結(jié),5.電流所做的功稱為電功,電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率。6.額定值就是保證電氣設(shè)備能長(zhǎng)期安全工作的參數(shù)最大值,最大電壓、最大電流和最大功率分別稱為額定電壓、額定電流和額定功率。只有當(dāng)實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí),實(shí)際功率才等于額定功率,電氣設(shè)備才能安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理地工作。,,