电工与电子技术基础第1章电路的基本概念电子教案.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,第五级,2020年5月29日星期五,#,10 十一月 2026,电工与电子技术基础第1章电路的基本概念电子教案,电工与电子技术基础（第2版）,第1章 电路的基本概念,第2章 直流电路,第3章 正弦交流电路,第4章 三相供电电路及安全用电,第5章 变压器,第6章 三相异步电动机及控制电路,第7章 半导体二极管及应用电路,第8章 半导体三极管及放大电路,第9章 集成运算放大器及应用,第10章 数字电路的基本知识,第11章 组合逻辑电路,第12章 时序逻辑电路,第1章 电路的基本概念,1.1 电流,1.2 电压与电位,1.3 电源,1.4 电阻、导体与绝缘体,1.5 电阻、电流及电压测量实验,1.1 电流,1.1.1 导体中的电流,1.1.2 电流的大小和方向,1.1.1 导体中的电流,自由电子在电场力的作用下，作定向运动形成电流。,1.1.2 电流的大小和方向,电流的大小定义为单位时间内通过导体截面的电量。,设在时间,t,内通过导体截面,S,的电量为,Q,，则电流为,I,=Q/t,电流的单位是A(安培)。在1秒内通过导体横截面的电荷为1C(库仑)时，其电流则为1A。,计算微小电流时,电流的单位用mA(毫安)、A(微安）或nA(纳安），其换算关系为：,1mA=10,-3,A，1A=10,-6,A，1nA=10,-9,A,正电荷运动方向规定为,电流的实际方向,。,电流的方向用一个箭头表示。,任意假设的电流方向称为,电流的参考方向,。,如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。,1.2 电压与电位,1.2.1 电压的大小和方向,1.2.2 电位,1.2.1 电压的大小和方向,1.电压大小,电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B所做的功W,AB,称为A、B间的电压,用,U,AB,表示，即,U,AB,=W,AB,/Q,电压的单位为V(伏特)。如果电场力把1C电量从点A移到点B所作的功是1J(焦耳)，则A与B两点间的电压就是1V。,计算较大的电压时用kV(千伏），计算较小的电压时用mV(毫伏）、微伏（,V）。其换算关系为：,1kV=10,3,V，1mV=10,-3,V，1,V=10,-6,V,2.电压的方向,电压不但有大小也有方向，电压的实际方向为正电荷的运动方向，即电压的方向是由正极到负极，如图示。,在电路分析中，也经常规定电压的参考方向，在参考方向下计算出电压为正，说明电压的参考方向与实际方向相同；计算电压为负时，电压的参考方向与实际方向相反。,1.2.2 电位,在分析电路时，经常用到电位这个物理量，以便分析各点之间的电压。在电路中任选一点作为参考点，参考点的电位为零，电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压，所以电位的基本单位也是伏特,点位常用,V,表示。,在电路中任意两点的电位之差，等于这两点之间的电压，因此电压也称为电位差。电压的实际方向是由高电位指向低电位，电流的实际方向与电压的实际方向一致，由高电位流向低电位。,1.3 电源,1.3.1 电源,1.3.2 电动势,1.3.1 电源,电源是一种能量转换装置，它将机械能、化学能及光能等转换为电能，如发电机、干电池和光电池等。在各种电源中，有一个共同点，即在电源的内部移动电荷，使电源的一个极具有一定数量的正电荷，另一个极具有一定数量的负电荷，这样就在两极之间形成电场，产生电位差。电源内部这种能移动电荷的作用力叫做电源力。电源力能够不断地将正电荷从负极移动到正极，从而保持了两极之间的电位差，使电流在电路中持续不断地流通。,1.3.2 电动势,电源的电动势是衡量电源力对电荷做功能力大小的物理量，当电源力把单位正电荷从电源的低电位端B经电源内部移到高电位端A所做的功，称为电源的电动势,E,BA,。当电源力将正电荷,Q,从负极B移到正极A所做的功为,W,BA时，则电源的电动势为,E,BA,=,W,BA,/,Q,其中当,W,BA,的单位是焦耳、,Q,的单位是库仑时，,E,BA,的基本单位与电压相同也是伏特。,1.4 电阻、导体和绝缘体,1.4.1 电阻,1.4.2 电阻的计算,1.4.3 电导,1.4.4 导体、绝缘体和半导体,1.4.1 电阻,导体中的自由电子在电场力的作用下，产生定向运动形成电流。当电流通过导体时也会受到阻力，因为自由电子在运动中不断与导体内的原子、分子发生碰撞，使自由电子受到一定的阻力。导体对电流的这种阻力叫做电阻，电阻用,R,表示。,电阻的单位是欧姆（,），大电阻用千欧（k,）或兆欧（M,）做单位。它们的换算关系如下,1k,=1000,=10,3,1M,=1000k,=10,3,k,=10,6,1.4.2 电阻的计算,导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的截面积成反比，还与导体的材料有关。导体电阻可以由下式计算,R,=,l,/,S,式中,R,导体电阻（,）,l,导体长度（m）,S,导体截面积（mm,2,）,导体电阻（,mm,2,/m）,表1-1 常用导电材料的电阻率,材 料 名 称,电阻率（,mm,2,/m）,材 料 名 称,电阻率（,mm,2,/m）,银,0.0165,钢,0.13,铜,0.0175,铸铁,0.50,铝,0.026,锰铜合金,0.42,钨,0.049,镍铬合金,1.5,1.4.3 电导,导体对电流有一定的阻力，同时导体也具有传导电流的能力。电导就是用来表示导体传导电流能力大小的参数。,导体的电阻越大，其传导电流的能力就越差，说明导体的电导越小。反之如导体的电阻越小，则电导就越大，所以电导与电阻互为倒数关系。电导用,G,表示，即,G,=1/,R,电导的基本单位是西门子（S）。,1.4.4 导体、绝缘体和半导体,电工材料按其导电性能可分为导体、绝缘体和半导体三类，各种材料的导电性能可以用电阻或电导表示。,导体具有良好的导电性能，即电导大，电阻小的材料。导体材料的电阻率一般在10,-2,1范围内，金属材料中绝大部分为良导体，如银、铜和铝等。金属导体在电工、电子技术中得到广泛应用,通常将电阻极大，导电能力非常差，电流几乎不能通过的材料称为绝缘体。绝缘体的电阻一般在10,12,10,22,范围内，所以认为绝缘体是不能导电的。绝缘体在电工和电子技术中与导体同样占有重要的地位，常用的绝缘体有橡胶、塑料、云母、陶瓷、石棉及干燥的木材等。,此外，还有一类材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体。半导体的导电率在108左右。常用的半导体材料有硅、锗和硒等。半导体在电子技术中得到广泛的应用，如半导体二极管、三极管、晶闸管及集成电路等都是由半导体材料制成的。,1.5 电阻、电流及电压测量实验,1.5.1 实验目的,1.5.2 预习要求,1.5.3 实验仪表及仪器,1.5.4 实验内容与步骤,1.5.5 注意事项,1.5.1 实验目的,1悉电气测量仪表的分类及表示符号，学 习电 压表、电流表、万用表的使用方法及常用电工技术实验仪器的使用方法。,2握电压、电流及电阻的测量方法。,3悉电气测量仪表误差的计算方法。,1.5.2 预习要求,1解如何进行电工实验安全规程及应注意的问题。,2解本次实验中所用的电气仪表的工作原理特性及使用方法。,1.5.3 实验仪表及仪器,名 称,参考型号及使用参数,数量,可调直流稳压源,XDT-18,1个,直流稳压电源,+6V、+12V切换,1个,万用表,MF-10,1块,直流数字电压表,DICE-DG,1块,直流数字毫安表,DICE-DG,1块,1.5.4 实验内容与步骤,实验前要先熟悉电阻元件、电压表、电流表、万用表的使用方法，然后进行电阻、电压和电流的测量。,1.电阻值,用万用表不同欧姆档测出给定的各电阻值，指明选择量程档位记入表1，并计算相对误差，注意万用表使用前应先应先调零。,表,1,电阻值,R,1,（510）,R,2,（1K）,R,3,（51k）,实测电阻值,选择量程,相对误差,2图示测量电压、电流电路接线图，经指导教师检查无误后接通电源。,E,2,为可调直流稳压电源，将其调至+10V(用万用表测定)。,3闭合S,2,，用并接直流（数字）电压表的方法分别测量出A、B、C 三点间的各电压值；用串接直流（数字）电流表的方法测出回路电流值，记入教材表2。注意表的极性并合理选择量程。,图1-7,电阻值,U,AB,（V）,U,AC,（V）,I,（mA）,计算值,测量值,误差值,表 2,1.5.5 注意事项,1在启动实验电源之前，应使直流稳压电源以及恒流源的输出旋纽置于零位，实验时再缓缓地增、减输出。,2使用各仪表测量直流量时要正确选择表的极性，同时读数要正确。读数时，应正视表面，同时认清所选测量档的标度尺；记录时要标出正负号。,3稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。,4不能用万用表的电流档和电阻档测量电压值，不能带电测电阻。,5改接线时，要断开电源避免带电操作。,