电工基础PPT.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,第二级,第三级,第四级,Page,*,点击此处结束放映,模块一,电路概念和基本定律,电路和电路模型,项目,1,电阻元件的识别,项目,3,项目,2,电路的基本物理量,请说出图示电路有哪几部分组成，并且各有什么作用。,项目一 电路和电路模型,电路有四部分,组成,，即：一是电源，它的作用是将其他形式的能转化为电能。二是负载，又称为用电器，即将电能转化为其他形式能的装置，确切地说，就是消耗电能的装置。三是控制和保护装置，它的作用是接通或断开电路，或保护,电路不被损坏等四是连接导线，连接电源、负载及保护控制装置，它的作用主要是形成传输电能的通道。,任务一 了解电路的概念和组成,图,1,2,手电筒,电路，,是指电流通过的路径，因此，电路也叫做网络，它有两个作用：一是传输和转换电能，例如照明电路、电动机电路和电力传输系统等；二是传递和处理信号，例如电视机电路、计算机电路以及各种自动控制电路等。,电路通常有三种状态，即：通路、开路和短路。,（,1,）通路：又称闭路。电路构成闭合回路，有电流通过，负载正常工作。,（,2,）开路：又称断路。电路中一处或多处呈断开状态，不能形成闭合回路，电路中没有电流，负载不能工作。,（,3,）短路：又称捷路。由于意外或接线错误，使电源两端的导线直接相连，电源输出的电流不经过负载，只经过连接导线直接流回电源，称为短路。短路时，电路中的电阻很小，致使电流很大，容易损坏电源和导线，甚至引起火灾，短路是应当尽力避免的。,电路的状态,任务二 熟悉电路模型,理想元件：,将组成电路的实际元器件加以近似化、理想化，保留它的一个主要性质，忽略其次要性质，并用一个足以反应其主要性质的模型来表示，这个模型人们习惯上称它为理想元件。,电路模型,用理想电路元件表示和代替实际电路元件，按照实际电路的逻辑规律连接，就形成了一种有理想元件构成的电路，我们称之为电路模型,图,1,3,简单电路图,图,1,4,常用元器件的图形符号和文字符号,图,1,5,实验室电工技能考核装置,实验室电工技能考核装置,项目二 电路的基本物理量,任务一 认识电流,电流：,电荷有规则的定向运动就形成了电流。通常用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少来表示电流的强弱，即电流强度，简称电流。,若用,q,表示在,t,时间内通过导体横截面的电量，则电流的大小可以表示为,电流是通过导体横截面的电量对时间的变化率。如果电流的大小和方向都不随时间变化，则称为恒定电流。这时电流的大小可以用下式表示,电流常用的单位还有千安（,kA,）毫安（,mA,）和微安（,A,），它们之间的进制为,1kA=10,3,A=10,6,mA=10,9,A,图,1-6,用电流表测量电流,电流的测量：,（,1,）确定被测量的电流是直流电流还是交流电流，选择相应的直流电流表或交流电流表。,（,2,）估测被测量的电流，合理选择电流表的量程。若用小量程去测大电流，会烧坏电流表，若用大量程测小电流，测量值则误差大，准确度低。没法估计时，可先用大量程试测，然后选择较合适的量程。,（,3,）将电流表串接在被测电路中。注意直流电流表接线柱上标明的“,+”,、“”号，要使电流从“,+”,极流进，“”极流出，不能接错，否则指针会反偏，甚至损坏电流表。,在电工学中，一般规定正电荷移动的方向为电流的方向。在金属导体中，由于移动的是自由电子，因而其运动方向与电流的方向相反，如图,1,7,所示。,参考方向：为了研究方便，给电流假设的一个方向。若求得的值是正值，说明电流的实际方向与参考方向相同；反之，若求得的值是负值，说明电流的实际方向与参考方向相反。,图,1,7,金属导体中电流运动方向,图,1,8,判断电流方向,如图,1,8,所示，设流过导体的电流是,0.5A,，在图,1,8,（,a,）中，参考方向与实际方向相同，,I,ab=0.5A,；在图,1,8,（,b,）中，参考方向与实际方向相反,I,ab=,0.5A,。,电流的方向,任务二 认识电压,图,1-9,正电荷在电场中运动,电压又称为电位差，是衡量电场力做功能力强弱的一个物理量。如图,1,9,所示，若电场力把正电荷,q,从,A,点移动到,B,点，所做的功为,W,AB,，则功与电荷,q,的比值就称作,AB,两点间的电压，用,U,AB,表示，即,在国际单位制中，功的单位是焦耳（,J,），电量的单位是库仑（,C,），电压的单位是伏特（,V,）。若电场力将,1C,的电荷从,A,点移到,B,点所做的功是,1J,，则,AB,两点间的电压就是,1V,。电压常用的单位还有千伏（,kV,），毫伏（,mV,）等，其进制关系为,1kV=10,3,V=10,6,mV,图,1-10,用电压表测量电压,电路中的电压的大小可以用电压表（伏特表）来测量，如图,1,10,所示。测量时要注意：,（,1,）交流、直流电压的测量分别使用相应的交流电压表和直流电压表。,（,2,）估测被测量电压时，合理选择电压表的量程。若用小量程去测大电压，会烧坏电压表，若用大量程测小电压，测量值误差大，准确度低。没法估计时，可先用大量程试测，然后用选择较合适的。,（,3,）将电压表并联在被测电路中。注意直流电压表接线柱上标明的“,+”,、“”号，要使电流从“,+”,号流进，“”号流出，不能接错，否则指针会反偏，甚至损坏电压表。,电压的测量,图,1-12,电阻两端的电压,电压的方向在电路中有两种表示方法，一是用“,+”,、“”号表示，如图,1,11,（,a,）所示；另一种是用箭头表示，如图,1,11,（,b,）所示。,对于负载来说，规定电流流进端为电压的“,+”,，电流流出端为电压的“”；对于用箭头表示,的，箭头从电流流进端指向电流流出端。在实际方向难以确定的情况下，可以先假设一个参考方向，计算所得的值为正，说明参考方向同实际方向相同；计算所得的值为负，说明参考方向同实际方向相反。对于同一个负载而言，如图,1,12,所示，有,U,ab,=,U,ba,。,图,1,11,电压的方向表示,电压的方向,电压的方向,【,例,1,1,】,如图,1,13,所示，若,U,1,=5V,，,U,2,=,5V,，试说明电流,I,的正负。,解：在图,1,13,（,a,）中,U,1,=5V,，是正值，说明参考方向同实际方向相同，电流的实际方向是从右端流向左端，与参考方向相同，故而，,I,取正值。同理可知在图,1,13,（,b,）中，,U,2,=,5V,，是负值，说明电压的参考方向与实际方向相反，电压的实际方向应是由右指向左，电流的实际方向也应由右指向左，与参考方向相反，故而,I,取负值。,图,1,13,例,1,1,图,【例题】,任务三 认识电位,如图,1,9,所示，若以,B,为参考点，电场力将正电荷,q,从任意点,A,移到参考点所做的功,W,A,跟电荷量,q,的比值，称作,A,点对参考点,B,的电位,，记作,图,1-9,正电荷在电场中运动,电路中任意两点的电位差就是这两点间的电压，即,U,AB,V,A,V,B,参考点选择好以后，若计算的电位为正值时，说明其电位高于参考点电位；电位为负值时，说明其电位低于参考点的电位。,【,例,1,2,】,如图,1,14,所示，试分析分别以,A,、,B,、,C,三点为参考点时的,V,A,、,V,B,和,V,C,以及,U,AB,、,U,BC,和,U,AC,。,图,1-14,电压的判断,解：以,A,为参考点时有,V,A,0V,，,V,B,3V,，,V,C,4.5V,U,AB,V,A,V,B,3V,，,U,BC,=,V,B,V,C,=1.5V,U,AC,=,V,A,V,C,4.5V,。,同理，当以,B,为参考点时，有,V,B,0V,，,V,A,3V,，,V,C,1.5V,U,AB,V,A,V,B,3V,，,U,BC,=,V,B,V,C,=1.5V,，,U,AC,=,V,A,V,C,4.5V,。,当以,C,为参考点时，有,V,C,0V,，,V,A,4.5V,，,V,B,1.5V,U,AB,V,A,V,B,3V,，,U,BC,=,V,B,V,C,=1.5V,，,U,AC,=,V,A,V,C,4.5V,。,【例题】,任务四 认识电动势,电动势,是衡量电源将其他形式的能转化为电能的能力大小物理量，其定义为：在电源内，非电场力将单位正电荷从电源的负极经电源内部移到电源的正极所做的功，称为电动势。对直流电动势，表示为,电动势的单位是伏特（,V,）。电动势的方向，一般规定为电动势在电源内部由电源负极指向正极。,图,1,15,E,和,U,AB,方向的不同 图,1,16,电动势的表示方法,【,例,1,3,】,如图,1,18,所示，已知电动势,E,3V,，试写出电压,U,的数值。,解：图（,a,）中，电压与电动势规定正方向相反时,U,=,E,3V,，,图（,b,）中，电压与电动势规定正方向相同时,U,=,E,=,3V,。,图,1,18,简单的电路,【例题】,任务五 认识电功率,电功率在数值上等于单位时间内电场力所做的功，即,在国际单位中，电压的单位是伏特（,V,），电流的单位是安培（,A,），电功率的单位是瓦特（,W,），简称瓦。常用的单位还有千瓦（,kW,）、毫瓦（,mW,），其进制关系为,1kW=10,3,W=10,6,mW,如图（,a,）所示，选择元件两端电压,U,与流过元件的电流,I,的参考方向一致，称为关联参考方向；如图（,b,）所示，选择元件两端电压,U,与流过元件的电流,I,的参考方向相反，称为非关联参考方向。对于负载而言，常取关联参考方向，对于电源而言，常取非关联参考方向。,通过功率计算判断元件消耗功率还是产生功率：,（,1,）关联参考方向：若,P,=,UI,0,，元件消耗功率，是负载；若,P,=,UI,0,，元件产生功率，是电源。,（,2,）非关联参考方向：若,P,=,UI,0,，元件产生功率，是电源；若,P,=,UI,0,，元件消耗功率，是负载。,关联和非关联参考方向,任务六 认识和测量电能,活动,1,了解电能的定义,电流流过负载或电源时，若一段时间内电路消耗或产生的电能用,W,表示，则有,W,=,Pt,在国际单位制中，电能的单位是焦耳（,J,）。工程应用中，电器设备用电量常用千瓦时（,kWh,）作为单位，俗称“度”，,1,度,1kWh,3.610,6,J,【例,1,5,】某,54cm,彩色电视机的功率是,75W,，平均每天开机,3,小时，设每度电需交,5,角,4,分电费，那么，该用户一个月（,30,天）要交多少电费？,解：消耗电能,W,=,Pt,7510,3330,6.75kWh,需交电费,6.750.543.65,元,活动,2,学习电能的测量,图,1,22,单相电度表,【,电气原理简介,】,1.,单相电度表用来测量在一段时间内负载消耗的电能，其在单相交流电路中的接法采用跳入式，即：电源的进表线接,1,，,3,端钮，出表线分别接,2,，,4,端钮。,2.,利用单相电度表估测负载的有功功率根据电功率和电能的关系可得出,式中，,P,为负载功率，,C,为电,度表每度对应的铝盘转数，,n,为电度表,在,t,时间内转动的圈数。,图,1,23,单相电度表接线示意图,1.,按图,1,23,所示接线，教师检查无误后闭合开关，通电实验。,2.,记下电度表名牌,C,的数值，,c,r/kwh,。,3.,估测标称值为（,220V,40W,）的白炽灯的功率。分别记下铝盘转动,5,，,10,，,15,圈所使用的时间，根据公式计算灯泡消耗功率并取平均值。,铝盘所转圈数,所用时间（秒）,耗电（度）,5,10,15,【电能测量活动步骤】,数据分析表,1,项目三 电阻元件的识别,任务一 认识电阻和电阻定律,导体对电流的阻碍作用称为,电阻,，用文字符号,R,来表示。如图,1,25,所示，图（,a,）是几种常见的电阻实物，图（,b,）是图形符号。电阻单位是欧姆，用符号,表示，除欧姆外，常用的单位还有千欧（,k,）、兆欧（,M,）,其进制关系是,1M,10,3,k,10,6,图,1,25,电阻和电阻符号,导体的电阻在材料确定的情况下，与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，,这个规律称为电阻定律，,用公式表示为,其中，,是导体的电阻率（定义为长为,1m,，截面为,1mm,2,的导体在一定温度下的电阻值），单位是欧姆,米（,m,）；,L,是导体的长度，单位是米（,m,）；,S,是导体的横截面积，单位是平方毫米（,mm,2,）。,电阻定律,电器设备使用时规定的参数限额称为额定值，如,220V,和,100W,分别是额定电压和额定功率。这些限额一般包括额定电压、额定电流和额定功率等。电阻器在使用时，主要考虑额定电阻和额定功率两个因素。,任务二 掌握电阻器的识别与测试,活动,1,电阻器的三种标称方法,如图,1,27,所示，电阻值用数字与文字直接标出。,图,1,27,用数字与文字直接标出电阻,1.,直标法,用文字、数字和数字符号有规律地组合在一起标志在产品表面，表示电阻值。阻值标志单位符号有：欧姆,、千欧,k,、兆欧,M,、吉欧,G,、太欧,T,。例如，如图,1,28,中“,4K7”,表示,4.7k,，,0.33,可以标成,33,，,5.1,标成,51,，,2.7M,标成,2M7,。,2.,文字符号法,图,1,28,用文字符号标出电阻,用电阻上不同颜色环来表示不同标称阻值和允许偏差。如图,1,29,所示。,3.,色标法,图,11,29,色标法标注电阻,颜色,有效数字,乘数,允许偏差,/,黑色,0,10,0,棕色,1,10,1,1,红色,2,10,2,2,橙色,3,10,3,黄色,4,10,4,绿色,5,10,5,0.5,蓝色,6,10,6,0.25,紫色,7,10,7,0.1,灰色,8,10,8,白色,9,10,9,+50/,20,金色,10,1,5,银色,10,2,10,无色,20,附表,1,不同颜色所表示的数值和允许偏差,标称阻值为,2710,3,27 000,27k,色标举例,活动,2,用万用表测试电阻器,一、用指针式万用表测量电阻的方法：,1,、取一色环电阻，估计它的数值，选择合适的倍率挡（读数时以指针在刻度盘中间位置为最好），将转换开关指向“,”,项目内的相应倍率挡，如图,1,31,右上角所示。,2,、将表笔短接，检查指针是否指在右端零刻度处，如图,1,31,左上角所示；若不指零，应调节“电阻调零旋钮”使指针指零，如图,1,31,右下角所示。,图,1,32,测量方法和读数,3,、将表笔接被测电阻两端，此时指针所指刻度乘以所选定挡位的倍率即为被测电阻的阻值，如图,1,32,所示。,图,1,31,选量程和调零,将数字万用表的黑表笔插入“,COM”,插孔，红表笔插入“,V”,插孔；把量程开关置于“,”,范围内,2K,挡位，按下数字万用表的电源开关进行测量，在液晶显示器直接窗口读出数值。若显示屏左端出现“,1”,，表示测 量结果已超出该挡最大值，应转换一个更大量程挡测量如图,1,33,所示。,二、用数字式万用表测量电阻的方法：,图,1,33,选量程、调零与测,试,（,a,）测色环电阻,（,b,）测电烙铁的电阻,任务二 熟悉欧姆定律,部分电路的欧姆定律,：电路中的电流强度,I,跟加在这段电路两端的电压,U,成正比，跟这段电路的电阻,R,成反比，我们称之为欧姆定律用公式表示如下,图,1-35,包含电源在内的闭合电路,全电路欧姆定律：,闭合电路中的电流强度跟电源电动势成正比，跟电路的总电阻（外电阻,R,和内电阻,r,之和）成反比。这一规律，称为全电路欧姆定律。,项目四 认识电压源和电流源,在电路中，常用来表示实际电源的，一种是理想电压源串联内电阻的模型，称为电压源模型；另一种是理想电流源并联内电阻的模型，称为电流源模型。,任务一 认识电压源模型,电源两端保持固定电压值的电源就称为理想电压源，图,1,37,所示的两种表示方法。图,1,38,所示是直流理想电压源的伏安特性曲线，是一条与横轴平行的直线。,图,1,37,理想电压源 图,1,38,直流理想电压源特性曲线,我们常把实际电压源等效成一个理想电压源,E,（或,U,s,）和一个内阻,r,串联的形式，我们称这种电路模型为电压源模型，如图,1,39,所示。,图,1-39,电压源模型,图,1,40,不间断电源,电压源模型,任务二 认识电流源模型,能够对外电路提供一定电流的装置，我们就可以称它为电流源。一个理想的电流源将对外输送稳定数值的电流，且不受外电阻的影响。理想电流源的特点是：它的电流是定值，其端电压可以是任意值，而且它的端电压由与之相连的外电路决定。理想电流源的表示方法如图,1,41,（,a,）所示，,图,1,41,（,b,）是其伏安特性曲线，从图中可以看出，它的伏安特性曲线也是一条平行于横轴的直线。,图,1,41,理想电流源,通常把实际的电流源看作是一个理想电流源,I,S,和内电阻,r,并联的模型，我们称为电流源模型,如图,1,42,所示。实际电流源的伏安特性曲线如图,1,43,所示。,电流源模型,图,1,42,电流源模型,图,1,43,电流源的伏安特性曲线,