电工技术基础与技能(通用版)-.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,电工技术基础与技能,电子教案,主 编 王国玉,中等职业学校教学用书（电子技术专业）,知识目标,1,掌握电路的组成及其电路的三种状态。,2,掌握电阻、电流、电压、电位、电动势、电能、电功率的概念和基本知识。,3,掌握欧姆定律、电阻定律的基本知识并能熟练应用。,技能目标,1,能够使用验电笔判断物体是否带电、带直流电还是交流电。,2,会正确使用万用表测量电流、电压、电位、电阻等物理量。,3,会使用电度表测量电路所消耗的电能。,项目一 电路的识别,任务一,认识电路,基本知识,一、电路的组成,人们在日常生活中经常用手电筒照明，手电筒由一个灯泡通过导线、开关和几节电池连接起来，就组成一个最简单的直流电路，如图,1-1,所示。当开关闭合时，灯泡就发光，电路中有电路通过；当开关断开时，灯泡熄灭，电路中没有电路通过。,（,a,）实物连接图,（,b,）电路图,图,1-1,电路和电路的组成,通常把这种由电气设备和若干元件按照一定的连接方式构成的电流通路称为电路。也就是说，电路就是电流所流经的路径。,不论结构如何，只要是一个完整的实际电路，一般都是由电源、负载、连接导线和控制装置（开关）等四部分组成的。,1,电源,电源是将其它形式的能转变为电能的装置，如发电机、干电池、光电池等。发电机是将机械能转变为电能的装置，干电池是将化学能转变为电能的装置，光电池是将光能转变为电能的装置。,2,负载,负载是将电能转变为其它形式能量的装置，如白炽灯（灯泡）、电烙铁、电动机、电解槽等都是负载。白炽灯是将电能转变为光能、热能，电烙铁是将电能转变为热能，电动机是把电能转变为机械能，电解槽是将电能转变为化学能。,3,控制装置,用来控制电路的通断，使电路正常工作的装置。如开关、保险丝、继电器等。,4,连接导线,用来传输和分配电能，把电源和负载连接成一个闭合的回路。常用的导线是铜线。,二、电路的工作状态,电路的工作状态常有以下三种：,1,通路,通路是指电源与负载连通的电路，也称闭合电路，这种电路中有工作电流，如图,1-2,（,a,）所示。但须注意，处于通路状态下的各种电气设备的电压、电流、功率等数值不能超过其额定数值。,2,断路（开路）,断路是指电路中某处断开，不能使电路构成通路的状态。,此时电路中没有电流流过，如图,1-2,（,b,）所示。在测试或检修电路时，经常需要将某一部分电路断开进行测试或判断故障。,3,短路,短路是指整个电路或某一部分被导线直接短接，电流直接流经导线而不再经过电路中的元件。这时，电路中的电流往往较大，容易损坏电源或发生火灾，一般应该避免短路的情况发生。但在电子设备的调试过程中，常常遇到将电路的某一部分短路的情况，这是为了使与调试过程无关的部分没有电流通过而采取的一种方法。,（,a,）通路,（,b,）断路,（,c,）短路,图,1-2,电路的三种状态,三、电路图,要说明一个实际电路的结构原理，用图纸来表示往往非常方便，同样，电气工人可根据电路来了解电路的连接方式和电路中各元件的作用，以便进行安装、调试和检修。电路图一般可以分为原理图和装配图两种。原理图只是表示线路的连接方式，并不反映线路的几何尺寸和各零件的实际形状。装配图除了表示电路的实际接法外，还要画出不相关部分的装置和结构，图,1-1,（,b,）表示的就是图,1-1,（,a,）所对应的原理图。,电路图中常用的部分图形符号如表,1-1,所示。,任务二,RC,串联电路的瞬态过程,分析和研究,RC,串联电路的瞬态过程，有充电和放电两种情况。通过分析这两种情况的瞬态过程可以使我们了解充、放电的,RC,元件中的电压和电流变化的基本规律和特点。,基本知识,一、,RC,电路的充电过程的电压和电流,RC,电路的充电过程在零初始状态下，在初始时刻由施加于电路的输入所产生的响应。这一响应与输入有关。如图,10-3,所示的,RC,充放电电路。,图形符号,名称,图形符号,名称,图形符号,名称,电池,电容器,电流表,电阻器,无铁心电感,或,接地,电位器,有铁心电感,不连接交叉导线,开关,电压表,连接交叉导线,表,1-1,部分电工图形符号,基本技能,观察手电筒的构成,在日常生活中，人们会经常用手电筒进行照明，它有一个灯泡通过导线、开关和几节电池连接起来，当开关闭合时，灯泡发光；开关断开时，灯泡熄灭。,一、手电筒简介,普通手电筒的结构有电路元件和非电路元件组成，如图,1-3,所示。,电路元件：,a,灯泡负极连接环；,b,金属触点；,c,弹簧；,d,金属片；,g,电池；,f,灯泡,非电路元件：,e,手电筒外壳（塑料）；,h,开关按键（塑料）；,i,前盖（玻璃）；,j,灯泡固定件（塑料）,图,1-3,手电筒的结构,当向前推动开关,h,时，使金属片,b,和灯泡负极连接环,a,接触，这样电路元件就构成一个闭合回路，电流经过电池,g,的正极灯泡,f,灯泡负极连接环,a,金属片,d,弹簧,c,电池,g,的负极，构成一个闭合回路，回路中有电流流过，当电流流过灯泡时，灯泡发光。,当把开关,h,向后退时，金属片,b,与灯泡的负极连接环,a,断开，电路因断路没有电流，灯泡熄灭。,电路，根据换路定理可知，,t,=0,+,时电容器两端的电压不能突变则有,，此时电路中的电流为,电阻两端的电压为,。经过无穷大的时间，电容器充满电荷，电路进入了一个新的稳态。在这个状态下，电路中的电压与电流为,；,；,。,下面我们通过一个基本技能训练，来进一步了解,RC,电路的瞬态过程中电容器电压的变化规律,。,下面我们通过一个基本技能训练，来进一步了解,RC,电路的瞬态过程中电容器电压的变化规律。,如图,10-3,所示的电路，,R,=10K,，,C,=100,F,，,U,S,=8V,。具体步骤如下：,（,1,）按图,10-3,连接电路；直流稳压源,U,S,输出调至,U,S,=8V,。,（,2,）将示波器,X,轴时标旋钮调至,0.2s/DIV,，看到示波器上的光点扫描；将输入耦合开关置于“,DC,”,；将,A,、,B,接入,Y,1,或,Y,2,通道，,Y,轴灵敏度旋钮调至,2V/DIV,。,（,3,）接通开关“,1,”,，可观察到电源向,C,的充电波形；,（,4,）将所观察到的充电波形描入出来如图,10-4,所示。此时时间常数,=1s,二、技能练习,1,目的：,了解手电筒的组成元件及元件的作用,2,材料,工具一套，手电筒一个,3,步骤,（,1,）实际操作手电筒，观察操作结果。,闭合手电筒开关，观察灯泡；断开开关，观察灯泡。,（,2,）拆卸手电筒，观察手电筒的构造、组成元件。,（,3,）对照图,1-3,，分析电路的工作原理和元器件的作用。,（,4,）根据电路的工作原理，画出原理图，和图,1-1,对比。,任务二,了解电流产生,基本知识,一、电流的形成,当我们把手电筒的开关闭合，手电筒就会发光，手电筒发光的原因是手电筒里的灯泡通过了合适的电流。那么电流是如何形成的呢？,电荷的定向移动形成了电流。例如金属导体中自由电子的定向移动，电解液中的正负离子沿着相反方向的移动，都形成了电流。,要形成电流，首先要有自由移动的电荷,自由电荷。其次导体两端必须有使电荷移动的动力,电压。这就好比河流的形成，一要有水，二要有地势的高低，水会沿着一定的路径自高向低流动。,在闭合电路中，形成电流的条件是：一方面有自由移动的电荷，另一方面导体两端存在电压。,图,1-4,简单电路中的电流方向,电流实际方向和参考电流方向相同,电流实际方向和参考方向相反,图,1-6,电流方向,三、电流的种类,根据电流的实际用途，电流的种类可以分为三大类，稳恒电流、脉动电流和正弦交流电电流。三种电流的特点见表,1-2,。,表,1-2,三种电流的特点,名称,定义,波形图,稳恒电流,电流的大小和方向都不随时间的改变而改变。,脉动电流,电流的大小随时间的改变而改变，但电流的方向不改变。,正弦交流电电流,电流的大小和方向随时间的变化作正弦函数的变化,四、电流的大小,电流的强弱用电流强度来表示。单位时间内通过导体横截面的电量叫做电流强度，简称电流，用符号,I,表示。如果在时间,t,内，通过导体横截面的电量为,Q,，那么导体中流过的电流,I,为：,I,=,Q,/,t,在国际单位制中，电流的单位是安培（,A,）。如果,1,秒（,s,）内通过导体横截面的电量为,1,库仑（,c,），则规定导体中的电流强度为,1,安培，即,1,安培（,A,）,=1,库仑,(C)/1,秒,(s),常用的电流单位还有毫安（,mA,）、微安,(,A),等，它们之间的换算关系为：,1mA=10,-3,A,，,1,A=10,-6,A,基本技能,验电笔的使用,验电笔是用来判断电路中是否有电的一种工具。分为氖泡式验电笔和数字式验电笔两种。,一、验电笔的基本结构,1,氖泡验电笔,（,1,）氖泡式验电笔的结构,验电笔主要由工作触头、降压电阻、氖泡、弹簧和金属螺丝等部件组成，其结构如图,1-7,所示。各组成部件及其作用见表,1-3,。,工作触头,绝缘皮,降压电阻,氖泡,金属螺丝,弹簧,塑料外壳,图,1-7,验电笔的结构,表,1-3,验电笔部件及其作用,名称,实物,作用,工作触头,工作时，用工作触头接触待测体，工作触头是由金属导体做成，具有良好的导电性能，并且有足够的机械强度,氖泡,当有电流流过氖泡时，氖泡发光，流过氖泡的电流方向不同，发光部位也不同,降压电阻,降压电阻起到降压限流的作用，使流过氖泡的电流合适，同时对人体不能有任何伤害,弹簧,使工作触头、氖泡、降压电阻、金属螺丝和人体形成良好的闭合回路,金属螺丝,用来固定氖泡、降压电阻和弹簧,（,2,）用氖管式验电笔观察判断电流的产生,正确使用验电笔的方法如图,1-8,，当用验电笔判断被测物体是否带电时，将工作触点接触被测体，如果被测体带电，则被测体通过验电笔、人体、大地形成回路，其漏电电流使氖泡起辉发光而工作。,图,1-8,验电笔的使用,(3,）氖管式验电笔使用技巧,判断交流电与直流电。,电笔判断交直流，如果被测体带交流电，则氖管较明亮，并且氖管通身亮；如果被测体带直流电，则氖管较暗，且氖管只亮一端。,判断直流电正负极方法。用验电笔判断直流电的正负极，此时观察氖管要心细，如果是前端明亮则是负极，如果是后端明亮则为正极。,（,4,）使用低压验电笔（试电笔）应注意以下事项：,测试前应在带电体上进行校核，确认验电笔良好，以防作出错误判断。,使用验电笔时，最好穿上绝缘鞋。,避免在光线明亮的方向观察氖泡是否起辉，以免因看不清而误判。,有些设备，特别是测试仪表，往往因感应而带电。,此外，某些金属外皮也有感应电。在这些情况下，用验电笔,测试有电，不能作为存在触电危险的依据。因此，还必须采,用其他方法（例如用万用表测量）确认其是否真正带电,2,电子验电笔,除了氖泡验电笔以外，目前市场上还有数字式验电笔，,数字验电笔及其使用如图,1-9,所示。,数字验电笔,数字验电笔的使用,数字式验电笔由笔尖（工作触头）、笔身、指示灯、电压显示、电压感应通电检测按钮、电压直接检测按钮、电池等组成，适用于检测,12,伏至,220,伏交直流电压和各种电器。数字式验电笔除了具有氖管式验电笔通用的功能，还有以下特点：,（,1,）当右手指按检测按钮，并将左手触及笔尖时，若指示灯发亮，则表示正常工作；若指示灯不亮，则应更换电池。,（,2,）测试交流电时，切勿按电子感应按钮。将笔尖插入相线孔时，指示灯发亮，则表示有交流电；需要电压显示时，则按检测按钮，最后显示数字为所测电压值；未到高段显示值,75%,时，显示低段值。,二、技能练习,1,目的：,用验电笔判断待测体是否带电。,2,器材：,验电笔、各种电源,3,步骤：,（,1,）判断待测体是否带电。,（,2,）若带电，所带电是直流电还是交流电，若是直流电，被测端是正极还是负极。,任务三,电源及电动势,在电工技术中所涉及到的物理量很多，除了电流以外还有电压、电位、电能、电动势、电功率等等，理解和掌握好这些物理量是学好电工基础的前提条件。,一、电压,我们知道，物体的运动是因为受到力的作用，电荷受到电场力作用作定向移动形成电流。,图,1-10,电场和电荷的运动,图,1-10,电场和电荷的运动,电荷在电场中受到力的作用，这种力叫电场力，在电场力的作用下，电荷沿力的方向移动一段距离，那么电场力就对电荷做了功，如图,1-10,所示。电场力,F,把正电荷,q,从电场中,a,点移动到了,b,点，那么电场力对电荷,q,做的功为,Wab=FLab,，如果在电场中的电荷为,nq,，则受到的电场力为,nF,，电场力所做的功为,nWab,。即电场力所做的功与电荷量之比为一常数，这个常数就是电压。电压是用来衡量电场力移动电荷做功本领的物理量。,所谓电压就是单位正电荷从,a,点移动到,b,点电场力所做的功，用,Uab,表示，即,在国际单位制中，电压的单位为伏（特），符号为,V,，表示的含义为：如果将,1,库仑（,C,）的正电荷从,A,点移动到,B,点，电场力所做的功为,1,焦耳（,J,），则,ab,两点之间的电压为,1,伏特（,V,）。,常用的单位还有千伏（,KV,）、毫伏（,mV,）、微伏（,V,），,。,它们之间的换算关系为：,1,千伏（,KV,）,=10,3,伏（,V,）,1,毫伏（,mV,）,=10,-3,伏（,V,）,1,微伏（,V,）,=10,-3,毫伏（,mV,）,=10,-6,伏（,V,）,和电流一样，电压不仅有大小，也有方向。电压总是对电路中某两点而言，常用双下标表示，如用,Uab,表示,a,、,b,两点之间的电压，,a,表示起点，,b,表示终点。在电路中，任意两点之间的电压的实际方向往往不能预先确定，和电流一样，可以先假设电路中电压的参考方向，并按参考方向进行计算，如果计算结果为正值。说明假设的电压参考方向和实际方向一致；若计算结果为负值，说明电压的参考方向和实际方向相反。,二、电位,电压是对电路中的某两点而言的，在电工技术中常常用到。在电子技术中或分析较为复杂的电路时，要求解电路中某两点的电压，常常较为复杂，如果利用电位的概念去分析则十分方便。,如果在电路中选择一点作为参考点，规定参考点的电位为零电位点，那么对于电路中某点的电位，就是电场力移动单位电荷从该点到参考点所做的功，电位的符号用,V,表示，电位的单位也是伏特（,V,）。,参考点为零电位点，电路中的其它点的电位都是针对这个基准点而设置的，而参考点的选择是任意的。在工程技术中选择大地、机壳为参考点；而在电子技术中如果选择较多元器件的交汇点为参考点，往往使分析或计算较为简单。,由电位的定义可知，电位表示的也是电压，这是两者的共同点，不同点是电位是指某点到参考点的电压，而电压则表示的是任意两点之间的电压；某点的电位会随着参考点的不同而改变，具有多值性，而某两点的电压值不会随参考点的不同而改变，具有单一性。电路中任意两点之间的电压可以用这两点之间的电位差来表示。,Uab=Va-Vb,Va,、,Vb,分别表示,a,点、,b,点的电位，,Uab,表示,a,、,b,两点之间的电压，所以电压又叫电位差。,三、电源,当电流流经用电器时，用电器把电能转化为其它形式的能，为了使电路中能够有源源不断的电流，就需要一种把其它形式的能量转化为电能的装置，这种装置就是电源。电源的种类很多，有把化学能转化为电能的干电池或蓄电池，有能把机械能转化成电能的发电机，,也有将太阳能转化成电能的太阳能电池。不论什么类型的电源，其作用都是克服电场力将正电荷从电源的负极移动到电源的正极（或者将负电荷从电源的正极移动到电源的负极）。我们把电源所具有的这种力叫做非电场力（也叫非静电力或电源力），如图,1-13,所示。,图,1-13,电源电路,在电源外部，电场力将正电荷从电源的正极通过用电器移送到电源的负极，将电能转化为其它形式的能，电场力做功，称为电源的外电路。在电源内部，非静电力将正电荷从电源的负极移送到电源的正极，非静电力做功，将其它形式的能转换为电能。称为电源的内电路。这样，电源的外电路和电源的内电路形成一个闭合回路，在闭合回路中就会有持续的电流。,图,1-13,电源电路,图,1-13,电源电路,图,1-13,电源电路,图,1-13,电源电路,四、电源的电动势,在电源内部，非静电力把正电荷从电源的负极移送到电源的正极，为了衡量非静电力做功能力的大小，引入电动势这个物理量。即非静电力将单位正电荷从电源的负极移动到电源的正极所做的功，用,E,表示。,电动势的单位也是伏特。表示把,1,库仑（,C,）的正电荷从电源的负极移动到电源的正极所做的功为,1,焦耳（,J,），则电源的电动势就是,1,伏特（,V,）。,电源的电动势不仅有大小而且有方向，电动势的方向从电源的负极指向电源的正极，其大小等于电源两端的电压。电源的电动势仅决定于电源本身，与外电路无关。,电动势与电压的关系：,电动势和电压的单位都是伏特，都表示做功能力的大小，所不同的是电动势表示电源非静电力做功的本领，而电压表示电场力做功的本领；电动势只存在于电源的内部，电压不仅存在于电源的内部，而且也存在于电源的外部；电动势与电压的方向相反，电动势是从低电位指向高电位，而电压是从高电位指向低电位。,五、电能（电功）,能量转换是我们研究电学的目的，因此电能是一个重要的物理量。假设导体两端的电压为,U,，通过导体的横截面的电量为,q,，根据电压的定义可得出电场力对电荷,q,所做的功，即电路所消耗的电能为,由于,q=It;,可得,W=Uit,上式表示，在一段电路中，电场力移动电荷通过导体所做的功,W,与加在这段电路两端的电压,U,、通过导体的电流,I,和通电时间,t,成正比。电场力做多少功，表示将多少电能转化为其它形式的能。,在国际单位制中，,W,、,U,、,I,、,t,的单位分别是焦耳（,J,）、伏特（,V,）、安培（,A,）和秒（,s,）。在实际生活中，我们常用到电能的另一个单位是千瓦时（,kW,h,），,1 kW,h,就是,1,度电。表示,1,千瓦的用电器工作,1,小时所消耗的电能。,1,度,=1 kW,h=3.6,10,6,J,六、电功率,电功不能表示电流做功的快慢，电功率则是可以表示电流做功快慢的物理量。人们把单位时间内电流所做的功，称为电功率，用字母,P,表示,由于,W=UIt,，代入上式得,式中，,P,、,W,、,t,、,U,、,I,的单位分别是瓦特（,W,）、焦耳（,J,）、秒（,s,）、伏特（,V,）和安培（,A,）。若电流在,1s,内所做的功为,1J,，则电功率就是,1W,。常用的电功率的单位还有千瓦（,kW,）、毫瓦（,mW,）等。,1,千瓦（,kW,）,=10,3,瓦特（,W,）,1,毫瓦（,mW,）,=10,-3,瓦特（,W,）,用电器上所标明的电压、功率为用电器的额定电压和额定功率，所谓额定电压是指用电器长期工作时所允许加的最高电压。额定功率是指在额定电压下，用电器所消耗的功率。如灯泡上的,220V,、,40W,即为额定电压和额定功率。,基本技能,一、万用表测量电压,万用表是一种可以测量多种物理量、具有多个量程的便携式仪表，万用表一般情况下主要测量电压、电流和电阻，有的还可以测量晶体管、电容、电感、频率等。常用的万用表有机械式和数字式两种。这里我们主要学习用机械式万用表的电压测量。,图,1-14,是某种,M47,机械式万用表，图（,a,）是其整体图，图（,b,）是其表盘，图（,c,）是操作盘。,a,整体图,b,表盘,c,操作盘,图,1-14,机械式万用表,1,万用表的使用方法,使用万用表前做到：（,1,）万用表水平放置。（,2,）应检查表针是否停在表盘左端的零位。如有偏离，可用小螺丝刀轻轻转动表头上的机械零位调整旋钮，使表针指零。,（,3,）将红表笔插入标有,“,”,号的插孔，黑表笔插入标有,“,”,号的插孔。,（,4,）将选择开关旋到相应的项目和量程上，就可以使用了。,万用表使用后，应做到：,（,1,）拔出表笔。,（,2,）将选择开关旋至,“,OFF”,档，若无此档，应旋至交流电压最大量程档，如,“,1000V”,档。,（,3,）若长期不用，应将表内电池取出，以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。,2,用万用表测量直流电压,测量步骤是：（,1,）选择量程。万用表直流电压档标有,“”,，有,0.25,伏、,1,伏、,2.5,伏、,10,伏、,50,伏、,250,伏、,500,伏、,1000,伏和,2500,伏共九个,量程。测量电压（或电流）时要选择好量程，如果用小量程去测量大电压，则会有烧表的危险；如果用大量程去测量小电压，那么指针偏转太小，无法读数。量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的,2/3,左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程挡，然后逐渐减小到合适的量程。,（,2,）测量方法。万用表应与被测电路并联。红表笔应接被测电路高电位处，黑表笔应接低电位处。,（,3,）正确读数。仔细观察表盘，直流电压档刻度线是第二条刻度线，用某一档时，可用刻度线下第三行数字读出相应的数值，然后乘以倍率即是被测电压值。注意读数时，眼睛视线应正对指针。,3,用万用表测量交流电压,测量步骤是：,（,1,）选择量程。万用表交流电压档标有“,”，有,10,伏、,50,伏、,250,伏、,500,伏和,1000,伏共五个量程。量程的选择和测量直流电,压时相同。,（,2,）测量方法。万用表应与被测电路并联，但没有高低电位之分。,（,3,）正确读数。同测量直流电压。,二、技能练习,用万用表测量电压,1,目的：学会用万用表测量电压,2,器材：电池一块、稳压源一个、开关一个、电阻两个、导线若干，万用表,3,步骤：（,1,）电池电压的测量。（,2,）稳压电源电压测量。,（,3,）交流电压的测量。（,4,）电压、电位的测量。（,5,）测量结束后，应拔出表笔，将选择开关置于交流电压最大档位，收好万用表。,任务四,识别电阻,一、电阻,1,物质的分类,根据物体的导电能力的强弱，一般可分为导体、绝缘体和半导体。其中导电性能良好的物体叫导体，导体内部有大量的自由电荷，如银、铜、铝等都是导体；导电能力很差的物体叫绝缘体，绝缘体中几乎没有自由电荷存在，如玻璃、胶木、陶瓷等都是绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物体叫半导体，半导体的导电能力随外界条件变化导电能力有较大的变化，如硅、锗等。,2,电阻,导体中存在着大量的自由电荷，自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。但在自由电荷移动的过程中不断的其他原子发生碰撞，阻碍了自由电荷的定性运动。这种导体对自由电荷运动的阻碍作用叫电阻，用字母,R,表示。,式中,R,导体的电阻，单位是欧姆，符号为,；,电阻率，导体的电阻率是由导体本身的性质决定的，单位是欧姆米，符号是,m,，常见导体的电阻率见表,1-4,；,L,导体的长度，单位是米，符号为,m,；,S,导体的横截面，单位是平方米，符号是,m,2,。,在国际单位制中，电阻的常用单位还有千欧（,kK,）和兆欧（,M,）；,1k=10,3,1M=10,3,k=10,6,表,1-4 20,0,C,时材料的电阻率,材料名称,2,0,的电阻率,（,m,）,电阻温度系数,（,1,/,）,导体材料,银,1.,6,10,-8,0.0036,铜,1.,7,10,-8,0.0041,金,2.2,10,-8,0.00365,铝,2.,9,10,-8,0.0042,电阻材料,钨,5.,3,10,-8,0.0044,铂,1.,0,10,-7,0.0039,锰铜（铜,86%,、,12%,锰、,2%,镍）,4,10,-7,0.00002,康铜（铜,54%,、镍,46%,）,5,10,-7,0.00004,镍铬（镍,80%,、铬,20%,）,1.,1,10,-6,0.00007,碳,1.1,10,-6,-0.0005,绝缘材料,橡胶,10,13,10,16,塑料,10,15,10,16,陶瓷,10,12,10,13,云母,10,11,10,15,由表,1-1,可知，银的导电性能最好，但银的价格昂贵，用它做导线不太经济，只作一些电器设备的触点使用，在现实生活中常用铜做导线。,二、电阻与温度的关系,实验表明，导体的电阻还与温度有关。人们把温度升高,1,时，导体电阻的变化与原电阻的比值称为温度系数，用字母,表示，单位是,1/,。,如果在温度为,t,1,时，导体的电阻为,R,1,；在温度为,t,2,时，导体的电阻为,R,2,，那么电阻的温度系数是,在通常情况下，几乎所有的金属材料的电阻率都随温度的升高而增大，即,0,，称为正温度系数。由于电阻率较小，当温度变化较小时，对电阻的影响不大，一般不予考虑。但当温度变化较大时，温度对电阻的影响不容忽视。有些材料（如碳）在,温度升高时，当温度升高时，导体的电阻值反而减小，即,0,，称为负温度系数。具有负温度系数的电阻在电路中常用作温度补偿用。还有些 合金材料（如猛铜、康铜等）的电阻温度系数很小，导体的电阻几乎不随温度的变化而变化，常用来制造标准电阻用。此外，有些稀有材料及其合金在超低温下，失去了对电流的阻碍作用，这种现象称为超导现象，随着科学技术的发展，超导技术逐步应用到电子通信、医疗卫生等方面。,基本技能,常用电阻器的识别和测量,一、常用电阻器的识别,在日常的生产生活中会用到各种各样的电阻，有些设备需要电阻值较大的电阻，有些设备需要功率值较大的电阻，这就需要制作一些电阻元件。利用导体的电阻性能，将一些电阻率较高的材料制成具有一定阻值的实体元件，用它来控制电,路中的电流电压的大小，我们称之为电阻器，常常简称为电阻，它是构成电路最基本的元件之一。,1,电阻器的分类,电阻器一般分为固定电阻器和可变电阻器两大类，固定电阻器和可变电阻器的符号见表,1-1,。常用的固定电阻器有线绕电阻、薄膜电阻和实心电阻三种。可变电阻器的阻值可在一定范围内变化，如电位器、电阻箱。常用的电阻器外形如图,1-16,所示。,1.,微调硬膜电位器,2.,线绕电位器（带开关）,3.,滑线变阻器,4.,硬膜电位器,5.,线绕电阻器,6.,实心电阻器（带散热器）,7.,线绕电阻器,8.,硬质电阻器和薄膜电阻器,图,1-16,常见电阻器外形,常用固定电阻器的构造特点见表,1-5.,表,1-5,常用固定电阻器的构造特点,分类,构造,阻值大小,特点,线绕电阻,由镍铬、康铜等电阻丝绕在瓷管上制成，外涂保护层,由电阻丝的长度、粗细和电阻率决定,功率较大，稳定性高，但阻值较小,薄膜电阻,由瓷棒上涂一层碳膜或金属模并刻以槽纹制成,由薄膜材料、厚度、槽纹长度决定,稳定性好、误差小、阻值大；功率较小,实心电阻,由炭黑、石墨、黏土、石棉等按比例混合压制而成,由材料比例、电阻的几何尺寸等因素决定,阻值较大、功率较小，稳定性差,电阻器的主要指标,电阻器的指标有标称阻值、允许偏差、标称功率、最高工作电压、稳定性、温度等，其中主要指标包括标称值、允许偏差（误差）和标称功率。,（,1,）标称阻值,标称阻值是指根据国家的统一阻值标准而生产的电阻器阻值，表,1-6,列出了,E24,系列的标称系列值，电阻器的标,称值为表中所列之中的,10,n,倍，,n,为整数。,表,1-6,电阻的标称系列值,系列,偏差,标称系列值,E24,5%,1.0,1.1,1.2,1.3,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.7,3.0,3.3,3.6,3.9,4.3,4.7,5.1,5.6,6.2,6.8,7.5,8.2,9.1,（,2,）允许偏差,允许偏差表示电阻器的精度，常用百分数表示，是指电阻器实际值和标称值的差值，与标称值相除的百分数。常见的误差值见表,1-5,。,（,3,）标称功率,标称功率是指电阻器允许承受的最大功率。,在电路图中,通常不加功率标注的电阻均为,1/8W,的，如果电路对电阻的功率值有特殊要求,就按图,1-17,所示的符号标注,或用文字说明。实际中不同功率的电阻体积是不同的，一般来说，功率越大，电阻的体积就越大。大家可以参考图,1-18,进行学习。,图,1-17,电阻功率标注,图,1-18,不同功率的电阻体积实物对比,电阻器的标称方法,标称阻值的常见表示方法有直标法、色标法和数码法。,（,1,）直标法：就是在电阻的表面直接用数字和单位符号标出产品的标称阻值,其允许误差直接用百分数表示,如图,1-19,所示。它的优点是直观,一目了然。但体积小的电阻则无法这样标注。,图,119,电阻的直标法,（,2,）色标法：用不同色环标明阻值及误差,具有标志清晰、从各个角度都容易看清标志的优点。各种颜色表示的数值应符合表,1-7,的规定,。,颜色,第,1,数字,第,2,数字,第,3,数字（五环）,乘数,误差,黑,0,0,0,10,0,棕,1,1,1,10,1,1%,红,2,2,2,10,2,2%,橙,3,3,3,10,3,黄,4,4,4,10,4,绿,5,5,5,10,5,0.5%,蓝,6,6,6,10,6,0.2%,紫,7,7,7,10,7,0.1%,灰,8,8,8,10,8,白,9,9,9,10,9,金,注：第三数字是五环电阻才有！,10,-1,5%,银,10,-2,10%,色环电阻的识别方法见表,1-8,，注意电阻的标称值的单位是欧姆,(),。,表,1-8,色环电阻的识别方法,环数,四环电阻的识别,五环电阻的识别,图示,阻值,第一、二色环数值组成的两位数,第三色环表示的倍率（,10,n,）,第一、二、三色环数值组成的三位数,第四环倍率（,10,n,）,误差,误差：第四色环代表误差,误差：第五色环代表误差,举例,例：四环电阻四环颜色为：蓝、灰、棕、金。阻值为：,6,80,，误差,5%,例：五环电阻四环颜色为：蓝、紫、绿、黄、棕,阻值为：,6.75M,，误差,1%,（,3,）数码法,对于体积较小的电阻（如贴片电阻），由于体积较小，无法用上述两种方法表示其阻值，其阻值常用数码法表示。,数码法表示电阻的方法是：用一个三位有效数字表示电阻值的大小，如,472,，其中前两位数字表示数值的大小，第三位数字表示,0,的个数（如果是,9,，表示,0.1,倍），单位为,。如,472,表示,4700,，,119,表示,1.1,。,二、常用电阻器的测量,在任务三中我们练习过用万用表测量电压，现在我们来学习如何用万用表测量电阻的阻值。,万用表测量电阻阻值的档位叫欧姆档，共有,1,、,10,、,100,、,1K,和,10K,五个档位，用万用表测量电阻时，应按下列步骤进行：,二、常用电阻器的测量,在任务三中我们练习过用万用表测量电压，现在我们来学习如何用万用表测量电阻的阻值。,万用表测量电阻阻值的档位叫欧姆档，共有,1,、,10,、,100,、,1K,和,10K,五个档位，用万用表测量电阻时，应按下列步骤进行：,（,1,）机械调零。在使用之前，应该先调节指针定位螺丝使电流示数为零，避免不必要的误差。,（,2,）选择合适的倍率档。万用表欧姆档的刻度线是不均匀的，所以倍率档的选择应使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，且指针越接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的,1/32/3,间。,（,3,）欧姆调零。测量电阻之前，应将,2,个表笔短接，同时调节,“,欧姆（电气）调零旋钮,”,，使指针刚好指在欧姆档刻度线右边的零位。如果指针不能调到零位，说明电池电压不足。并且每换一次倍率档，都要再次进行欧姆调零，以保证测量,三、技能练习,电阻的识别、测量,1,目的：识别电阻阻值、功率；用万用表测量电阻的阻值,2,材料：阻值、功率不同的电阻,10,个，万用表一块,3,步骤：（,1,）电阻的识别 阻值的识别 功率的识别,（,2,）电阻的测量 将万用表按要求调整好，并置于,R100,档，将欧姆档进行调零。分别测量上述识别的,10,只电阻，将数值填入表,1-9,。测量时注意读数应乘以倍率。若测量时指针偏角太大或太小，应换档后再测。换档后应再次调零才能使用。相互检查。,10,只电阻中你测量正确的有几只？将测量值和标称值相比较了解各电阻的误差。,（,3,）测量结束后，应拔出表笔，将选择开关置于交流电压最大档位，收好万用表。,任务五,欧姆定律应用,一、部分电路欧姆定律,大量实验表明，在一段不包括电源的电路中，通过导体的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。这个结论是物理学中一个十分重要的定律，是德国物理学家欧姆首先在,19,世纪初期用实验的方法研究得出的，叫做部分电路欧姆定律。它揭示了一段电路中电阻、电压、电流三者之间的关系。,如果用,I,表示通过导体的电流，,U,表示导体两端的电压，,R,表示这段导体两端的电阻，那么部分电路欧姆定律可以表示为,式中，电流（,I,）的单位是安培（,A,）；电压（,U,）的单位是伏特（,V,）；电阻（,R,）的单位是欧姆（,）。,值得注意的是，电阻值不随电压、电流的变化而变化的电阻叫线性电阻，如线绕电阻，金属膜电阻等，线性电阻的阻值只与元件本身的材料和尺寸有关系，由线性电阻组成的电路叫线性电路。阻值随电压、电流的变化而变化的电阻，叫非线性电阻，如半导体二极管，含有非线性电阻的电路叫非线性电路。欧姆定律只适用于线性电路。,一般把电阻两端的电压,U,和通过电阻的电流,I,之间的对应变化关系，称为伏安特性，表示两者之间变化关系的曲线称为伏安特性曲线。,如果以电压、电流分别做为坐标轴，可以得到线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线，如图,1-20,所示。,二、全电路欧姆定律,全电路是指含有电源的电路，如图,1-21,所示，图中虚线框内代表一个电源，电源的内部一般都有电阻，这个电阻称为电源内阻，用,r,表示，事实上内阻在电源内部，与电源不分开，因而不单独画出，在电源符号边注明电阻值就可以了。电源内部的电路叫内电路，电源以外的电路叫外电路。,线性电阻伏安特性曲线,非线性电阻伏安特性曲线,图,1-20,电阻伏安特性曲线,图,1-21,全电路,图,1-21,全电路,在开关,S,闭合时，负载电阻,R,上有电流，这是因为电阻两端有电压的原因，这个电压由电源电动势,E,产生，称为负载电压,U,R,，而电源两端的压降称为电源的路端电压，此时两者的大小相等，为,U=U,R,=IR,，在开关断开时,U=E,（在数值上），在开关闭合时，,U,R,E,，这是为什么呢？,这是因为在电流流过电源内部时，在内阻上产生了电压降,Ur,，,Ur=Ir,。可见在电路闭合时，,U,与,E,之间的关系为,即,式中，电流、电动势（电压）、电阻的单位分别是安培（,A,）、伏特（,V,）和欧姆（,）。,也就是说，在一个闭合电路中，电流强度的大小与电源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比。这个规律称为全电路欧姆定律。,三、电源的外特性,由公式,可知，电路的路端电压与电源的电动势,E,、电路中的电流,I,和电源的内阻,r,三个量有关系。在通常情况下，电源的电动势和电源的内阻都可以认为是不变的，并且,r,R,，因而电路中的电流主要受,R,变化的影响。当外电阻,R,较大时，电路中的电流,I,较小，路端电压较高，此时我们称电路的负载较轻，当外电阻为时，此时电路的电流为,0,，路端电压,U=E,，称为空载。反之，当外电阻,R,较小时，电路中的电流,I,较大，路端电压较低，此时我们称电路的负载较重，如果外电阻,R,为,0,，此时电路中的电流很大，可能损坏电源设备，过载是指电路中的电流超过了电路所允许的电流。为了防止短路事故，在电路中串接有保险丝，同时绝对不允许将一根导线或将电流表直接接在电源的两端。人们把电源端电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性，绘成的曲线称为外特性曲线，如图,1-22,所示。,图,1-22,电路的外特性,图,1-22,电路的外特性,四、电阻元件上消耗的能量与功率,电流做功的过程就是将电能转化成其他形式的能的过程，我们在任务三中已学过电功和电功率的计算方法，结合部分电路欧姆定律的知识，我们可以推导出当负载是纯电阻时电功和电功率的计算方法。,已知电功的计算公式为,将部分电路欧姆定律,代入,可得出电阻,R,上消耗的电功为,代入,可得出电阻,R,上消耗的电功为,代入,可得出电阻,R,上消耗的电功为,在国际单位制中,U,、,I,、,R,、,t