中职电工与电子技术整套教学教程电子讲义教案.pptx

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,第六级,第七级,第八级,2021/3/22,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,#,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,#,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,#,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,#,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,#,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,#,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,#,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,#,电工与电子技术,第一章,实训室及安全用电相关知识,实训室及安全用电相关知识,单元导读,“电工与电子技术”是一门理论与实践结合非常紧密的课程，要想学好电工知识，实验和实训是不可缺少的两个重要环节。实训室是进行理实一体化教学、提高学生实践技能的教学实习场所。,现在我们就走进学校的电工实训室，了解与学习电工电子技术有关的常用的电工工具、电工电子仪器仪表以及安全用电常识。,单元学习目标,知识目标,1,了解电工实训室的电源配置，认识常见的交直流电源。,2,认识常用电工工具，知道基本电工仪器仪表的作用。,3,知道电工实训室中的操作规程，树立安全用电与规范操作的职业意识。,能力目标,1,能正确选用常用电工工具。,2,会使用低压试电笔测试电气设备是否带电。,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,1.1.1,电工实训室及实训操作台,电工实训室的基本布局如图所示。由图可知，电工实训室每个工位都有实训操作台，而实训操作就是在这些实训操作台上完成的。,电工实训室,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,1,实训操作台的构成,实训操作台一般由台面、控制面板、网孔板等组成。,a,）实训操作台的控制面板,（,b,）控制面板交流电源输入和输出部分,控制面板,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,（,c,）控制面板直流输出部分和急停按钮,（,d,）网孔板,控制面板（续图）,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,2,实训操作台送电、停电操作,送电流程：先合上实训操作台带有漏电保护的总低压断路器（向上推），再合上实训操作台各分路开关，最后合上实训操作台电路控制开关。,停电流程：与送电流程顺序相反。,在紧急情况下可以直接按下急停按钮，以避免设备或人身事故。,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,1.1.2,常用的电工工具,常用的电工工具指一般电工岗位都要使用的工具。电气操作人员必须掌握常用电工工具的结构、性能和正确的使用方法。常用的电工工具有钢丝钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、螺钉旋具、镊子、扳手、电烙铁、电工刀、试电笔等，见表。,常用的电工工具,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,1.1.3,常用的电工仪器、仪表,常用的电工仪表、仪器的图示、功能与用途见表。,常用的电工仪表、仪器,实训室及安全用电相关知识,1.1,实训室,续表,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,1.2.1,认识生活中的安全用电,1,安全电压,安全电压是指较长时间接触而不使人致死或致残的电压。,常用安全电压等级及适用场合,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,2,电流对人体的伤害形式,人体触及带电体时，电流通过人体会对人体造成伤害，其伤害的形式有电击和电伤两种。,3,人体触电的类型,因人体接触或接近带电体所引起的局部受伤或死亡的现象，称为触电。常用的低压触电类型有单相触电和两相触电。,低压触电常见类型,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,4,人体触电的原因,（,1,）电工违规操作,（,2,）用电人员安全意识淡薄,（,3,）电气设备绝缘受损,（,4,）其他的原因,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,1.2.2,人体触电急救方法,1,脱离电源,使触电者迅速脱离电源的常用方法有“拉、挑切、拽”等，见表。,使触电者脱离电源的方法,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,2,现场诊断,当触电者脱离电源后，除及时拨打“,120”,联系医疗部门外，还应进行必要的现场诊断和抢救。对触电者进行现场诊断的方法如图所示。,触电现场诊断方法,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,3,现场急救,触电的现场急救方法有口对口人工呼吸抢救法和人工胸外挤压抢救法。,口对口人工呼吸抢救法,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,人工胸外挤压抢救法,实训室及安全用电相关知识,1.2,安全用电常识,若触电者伤害严重，呼吸和心跳都停止或瞳孔开始放大，应同时采用口对口人工呼吸和人工胸外挤压抢救法，如图所示。,呼吸和心跳都停止时的抢救方法,实训室及安全用电相关知识,实训,1.1,使用试电笔测电源,1,熟悉试电笔的结构,试电笔结构,实训室及安全用电相关知识,实训,1.1,使用试电笔测电源,2,使用试电笔,试电笔的操作十分简单，用手握住试电笔尾的金属部位，将试电笔前端的笔尖触碰带电体，使带电体、试电笔、人体和大地构成通路，带电体电压达到一定值，试电笔氖管就发光。用试电笔来测试插座是否有电的操作如图所示。,试电笔的使用方法,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,1,灭火器分类及外形,常见的灭火器主要有泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器、,1211,灭火器和水基灭火器等，其外形及适用范围见表。,灭火器外形及适用范围,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,灭火器外形及适用范围（续表）,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,2,灭火器的使用方法,常用灭火器的使用方法,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,常用灭火器的使用方法（续表）,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,常用灭火器的使用方法（续表）,实训室及安全用电相关知识,实训,1.2,练习使用灭火器,常用灭火器的使用方法（续表）,实训室及安全用电相关知识,思考与练习,1,发生人体触电的方式常见的有,_,和,_,。,2,发现有人触电，要使触电者尽快脱离电源的方法有,_,、,_,、,_,和,_,。,3,通过参观学校电工实训室，你认识了哪些电工工具和仪表、仪器？,4,你了解电工实训室的哪些安全操作规程？它们在实训和今后的操作中有什么作用？,5,当发现有人触电时应该怎么办？,实训室及安全用电相关知识,思考与练习,6,技能练习题：,1,）试电笔的使用。在家里或教室墙上的插座处用试电笔测试，找到哪个是相线引出点，哪个是中性线引出点？,2,）通过录像学习消防栓及各种常见灭火器的正确使用方法。,7,信息搜索：,1,）在超市、商场等公共场所均有消防栓，在汽车上也放有灭火器，注意阅读其使用说明。有条件的学校可进行模拟演练。,2,）搜集近年来我国发生的电气火灾案例，并选择一到两个进行分析，总结预防发生电气火灾的措施。,第二章,直 流 电 路,直 流 电 路,单元导读,现代自动化技术、通信技术、计算机技术、传媒技术的发展，都离不开电工与电子技术。电工与电子技术奠定了现代科学技术的基础，已成为与现代生活息息相关的高新技术。学习电工与电子技术，需以“认识直流电路”为起点。那么，如果认识了电路，又应该如何测量基本电量呢？下面让我们一起来学一学，做一做！,单元学习目标,知识目标,1,认识组成电路的基本要素，知道电路的工作状态。,2,会计算导体的电阻，了解电阻器外形结构、作用及主要参数。3,掌握欧姆定律，以及电阻串、并联与混联的特点及计算方法。,4,知道电流、电压、电动势、电能、电功率等基本电量，会测量直流电压和直流电流。,5,理解基尔霍夫定律及其应用。,能力目标,1,会识读简单的电路图。,2,会测量直流电路的电压、电流。,3,会使用万用表测量常见的物理量,直 流 电 路,2.1,基本电路,简单电路图,2.1.1,电路的各要素,电路是电流流过的路径。一个完整的电路通常至少要有电源、负载、导线、控制和保护装置四部分。,直 流 电 路,2.1,基本电路,2.1.2,识别电路工作状态,电路的工作状态有通路、断路和短路,3,种，如图所示。,电路的工作状态,直 流 电 路,2.1,基本电路,2.1.3,认识电路图,电路图中部分常用的图形符号,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,电流的实际方向,2.2.1,电流和电压,1,电流,电荷的定向移动形成电流。例如，金属导体中自由电子的定向移动，电解液中正、负离子沿着相反方向的移动等，都形成电流。我们把衡量电流大小或强弱的物理量叫做电流。,电流是一种物理现象，电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用的时间的比值。用公式表示为,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,电流的参考方向,2,电压,要形成电流，首先要有可以移动的电荷,如自由电子。同时，要获得持续的电流，导体两端必须保持一定的电位差（电压），这样才能持续不断地推动自由电子朝同一个方向移动。,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,电流从高电位点流向低电位点,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,规定电压的方向由高电位点指向低电位点，即电位降低的方向。因此，电压也常被称为电压降。电压的方向可以用高电位点指向低电位点的箭头表示，也可以用高电位点标“”，低电位点标“”来表示，如图所示。,电压方向的表示方法,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,2.2.2,电位、电动势、电能和电功率,1,电位,电路中的每一点都有一定的电位，就如同空间的每一处都有一定的高度一样。讲高度首先要确定一个计算高度的起点，讲电位也要先指定一个计算电位的起点，这个指定的点称为参考点，规定参考点的电位为零。参考点是可以任意选定的，通常选大地为参考点。在实际电路中也选取多条电路的公共点或机壳作为参考点，一个电路中只能选择一个参考点。,2,电动势,在电路中，电源以外的部分称为外电路，电源以内的部分称为内电路，如图,2-8,所示。电源的作用就是把正电荷由低电位的负极经内电路送到高电位的正极，内电路和外电路连接成闭合电路，这样外电路中就有了电流。,直 流 电 路,2.2,电路中的物理量,3,电能,在电场力作用下，电荷定向移动形成的电流所做的功称为电功。电流做功的过程就是将电能转化成其他形式的能的过程。因此，电功也称电能。,外电路与内电路,4,电功率,电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功叫做电功率。,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,电阻器组成的电路板,2.3.1,认识电阻器,人们把物体在运动中受到的各种不同的阻碍作用，称为阻力。同理，自由电子在导体中做定向移动形成电流时也要受到阻碍，我们把导体对电流的阻碍作用称为电阻，用,R,表示。任何物体都有电阻，当有电流流过时，都要消耗一定的能量。电阻是导体本身具有的属性。,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,1,电阻定律,实验证明：导体电阻的大小不仅与导体的材料有关，还与导体的尺寸有关。在温度不变时，一定材料的导体的电阻与它的长度成正比，与它的截面积成反比，这个规律称为电阻定律。,常用导电材料与电阻材料在,20,时的电阻率,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,2,电阻器的分类,电阻器是利用金属或非金属材料对电流起阻碍作用的特性制成的，电阻器通常称为电阻，它在电路中起分压、分流和限流等作用。随着技术的发展，电阻器的品种也日益增多，电阻器的分类如图所示。,电阻器的分类,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,常见的电阻器的图形符号、外形及用途,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,（续表）,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,（续表）,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,3,识读电阻器的电阻值,电阻器的电阻值和允许误差的标注方法有直标法、文字符号法、数码法和色标法。,电阻直标法,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,电阻电位的文字符号,电阻允许误差的文字符号,电阻文字符号法,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,电阻数码法,电阻器色环符号对照,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,1,）两位有效数字的色标法。普通电阻器用四色环表示，前三环表示电阻值，最后一条表示误差，如图,1,所示。图,2,所示为四色环电阻器，色环按顺序排列分别为橙色、白色、棕色、金色，则该电阻器的电阻值为,3910,1,，允许误差为,5%,。,图,1,四色环的意义,图,2,四色环电阻器,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,2,）三位有效数字的色标法。精密电阻器用五色环表示，前四环表示阻值，最后一环表示误差，如图,1,所示。如图,2,所示为五色环电阻器，色环按顺序排列分别为红色、黄色、黑色、黑色、棕色，则该电阻器的电阻值为,24010,0,240,，允许误差为,1%,。,图,1,五色环的意义,图,2,五色环电阻器,直 流 电 路,2.3,电阻和欧姆定律,全电路,2.3.2,欧姆定律,1,部分电路欧姆定律,在一段电路中，电路中的电流,I,与电阻两端的电压,U,成正比，与电阻,R,成反比，这个关系称为部分电路欧姆定律。,用公式表示为,2,全电路欧姆定律,一个由电源和负载组成的闭合电路称为全电路，如图所示。,闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（负载电阻和电源内阻之和）成反比，这就是全电路欧姆电路。用公式表示为,直 流 电 路,2.4,电阻的连接,电阻的串联,在电路中，人们通过电阻的并联和串联来调整控制电路中电流的走向、大小，实现电路的降压、限流、分压与分流。因此，电阻串联、电阻并联的方式和方法对电路的功能实现发挥着重要作用。,2.4.1,电阻串联,把两个或多个电阻依次连接起来，组成中间无分支的电路称为电阻串联电路。图所示为三个电阻组成的串联电路。,1,）电路中流经各负载电阻的电流,I,相同。,2,）各负载电阻两端电压分别为：,3,）电源总电压等于各负载电阻两端电压之和：,4,）串联后的等效电阻为：,2.4.2,电阻并联,把几个电阻并列地连接在电路中相同两点之间的方式称为电阻并联电路。图所示为三个电阻组成的并联电路。,并联时：,1,）电路中各负载端电压,U,与电源电压相同。,2,）各负载电阻中的电流分别为：,3,）电源发出的总电流等于各负载电流之和：,4,）并联后的等效电阻为：,直 流 电 路,2.4,电阻的连接,负载的并联,直 流 电 路,2.4,电阻的连接,*2.4.3,电阻混联,既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。计算混联电路的方法较多，比较简单的步骤和方法如下：,1,）将电阻的混联电路分解成若干个只含串联或并联电阻的电路，并求出它们各自的等效电阻，用等效电阻去代替原电路中的串联、并联电阻，将电路简化。,2,）根据欧姆定律，计算简化等效电路中的总电流。,3,）根据题意，计算所要求的电流和电压,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,我们经常看到，十字路口的车辆川流不息，进入路口的车辆数总是等于驶离路口的车辆数，电路中也有类似的定律,基尔霍夫定律。基尔霍夫定律是解决复杂电路（见图）计算问题最基本的定律。,电路示例,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,所谓复杂电路是指不能用电阻串联、并联的计算方法化简的电路。下面先来了解一下复杂电路中的几个概念。,1,）支路：电路中的各个分支称为支路。在上页图所示电路中，,aR,1,E,1,b,、,aR,2,E,2,b,和,a,E,3,R,4,R,3,b,分别组成三条支路2,）节点：三条或三条以上支路的连接点称为节点。在上页图所示电路中，,a,和,b,都是节点。,3,）回路：电路中的任一闭合路径都称为回路。在上页图所示电路中，,aR,1,E,1,bE,2,R,2,a,、,aR,2,E,2,bR,3,R,4,E,3,a,、,aR,1,E,1,bR,3,R,4,E,3,a,都是回路。,4,）网孔：内部不含有支路的回路称为网孔。在上页图所示电路中，,aR,1,E,1,bE,2,R,2,a,和,aR,2,E,2,bR,3,R,4,E,3,a,都是网孔，而回路,aR,1,E,1,bR,3,R,4,E,3,a,中含有由,E,2,和,R,2,组成的支路，因而不是网孔。,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,2.5.1,基尔霍夫电流定律,基尔霍夫电流定律又称为节点电流定律，它指出：在电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和。,例如，对于图,1,中的节点,a,上各支路电流之间的关系为,对于图,2,中的节点,a,上各支路电流之间的关系为,图,1,节点图,图,2,复杂电路,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,2.5.2,基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电压定律又称为回路电压定律，它说明在一个闭合回路中各段电压之间的关系。它指出：对电路中的任一回路，沿任意方向绕行一周，其各部分电压的代数和恒为零，即,应用基尔霍夫电压定律列电压方程时，应注意：,1,）首先选取回路绕行方向。可按顺时针方向，也可按逆时针方向，通常选择前者。,2,）确定各段电压的参考方向。一般规定，凡电路中电阻的电流方向和回路绕行方向一致，该电阻的电压取正值；反之，则取负值。,3,）如果绕行方向与电源电动势的实际方向相同（即从电源的正极经电源内部到电源负极），电动势取正，否则取负。,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,*2.5.3,基尔霍夫定律的应用,基尔霍夫定律是分析复杂直流电路的基本定律，根据基尔霍夫定律可以分析电路中各节点电流关系和各回路中各段电压的关系，其应用非常广泛。,直 流 电 路,2.5,分析复杂直流电路,如图所示，回路的电压方程为,基尔霍夫电压定律还可用于任一不闭合的电路，开路电压,Uab,等于从,a,点到,b,点所经路径上全部电压的代数和。如图所示电路，根据基尔霍夫电压定律可得,闭合电路,不闭合电路,直 流 电 路,实训,2.1,认识和使用万用表,1,认识面板,万用表的面板主要由刻度盘和操作面板两部分组成，如图所示。操作面板主要有机械调零旋钮、电阻调零旋钮、量程选择开关、表笔插孔等部件。,MF47,型指针式万用表面板,直 流 电 路,实训,2.1,认识和使用万用表,2,使用前准备,1,）将万用表水平放置。,2,）检查指针。,3,）插好表笔。,4,）检查电池。,5,）选择挡位和量程。,机械调零,检查电池,直 流 电 路,实训,2.1,认识和使用万用表,3,测量直流电压,1,）选择量程。,2,）测量方法。,3,）正确读数。,万用表测量直流电压,直 流 电 路,实训,2.1,认识和使用万用表,4,测量直流电流,1,）选择量程。,2,）测量方法。,3,）正确读数。,万用表测量直流电流,直 流 电 路,实训,2.2,测量直流电压、电流,1,测量直流电压,（,1,）连接电路,将干电池、小灯泡、导线、开关和电压表按图（,a,）所示连接，图（,b,）为其原理图。,测量直流电压电路,直 流 电 路,实训,2.2,测量直流电压、电流,（,2,）测量,合上开关,S,，测量小灯泡两端的电压，将测量结果填入表中。断开开关，重复测量一次直流电压测量结果,直 流 电 路,实训,2.2,测量直流电压、电流,2,测量直流电流,（,1,）连接电路,将干电池、小灯泡、导线、开关和电流表按图（,a,）所示连接，图（,b,）为其原理图。,测量直流电流电路,直 流 电 路,实训,2.2,测量直流电压、电流,（,2,）测量,合上开关,S,，测量通过小灯泡的电流，将测量结果填入表中。断开开关，重复测量一次。,直流电流测量结果,直 流 电 路,思考与练习,1,有一根导线每小时通过其横截面积的电荷量为,900C,，则通过导线的电流有多大？合多少毫安？多少微安？,2,有一根康铜丝，横截面积为,0.1mm,2,，长度为,1.2m,，在它的两端加,06V,的电压时，通过它的电流为,0.1A,，求这种康铜丝的电阻率。,3,学校礼堂有,40,盏灯，每盏灯的额定功率为,100W,，全部灯都点亮,2h,消耗的电能为多少度？,4,电源的电动势为,1.5V,，内电阻为,0.12,，外电路的电阻为,1.38,，求电路中的电流和端电压。,5,两个电阻并联，其中,R,1,为,200,，通过,R,1,的电流,I,1,为,0.2A,，通过整个并联电路的电流,I,为,0.8A,，求,R,2,和通过的电流,I,2,。,直 流 电 路,思考与练习,1,）两个白炽灯实际承受的电压为多少？实际消耗的功率为多少？电路中的电流为多少？,2,）能否这样串联使用？为什么？,3若两个白炽灯都为,60W,，能否这样串联使用？为什么？若都为,40W,呢？,7,在图所示的电路中，,E,1,12V,，,E,2,10V,，,R,1,10,，,R,2,8,，,R,3,6,，试计算通过,R,3,的电流。,习题,7,图,直 流 电 路,思考与练习,8,技能练习题。,1,）请调査你家里的电路和电器现状：有几个开关？各用在什么地方？有哪些插座（含宽带网、电话线插座）？有哪些用电器？,2,）调査并计算你家里用电器的总功率，并按单相电路,1kW,的功率对应,4.5A,电流计算出干路总电流；核对你家电能表的额定电流是否满足线路总电流的要求。,第三章,正弦交流电路,正弦交流电路,单元导读,人们使用的电可分为两种：一种是直流电，这种电的大小和方向都不随时间变化；另一种是交流电，这种电的大小和方向都随着时间变化。其中交流电的最基本形式是正弦交流电，即随时间按正弦规律变化的交流电。正弦交流电具有以下优点：可以通过变压器改变电压，以便于电能的输送、分配，从而满足不同用户的要求；交流电可以通过整流装置，将交流电变换为所需的直流电。交流电在日常生产和生活的各个领域中应用非常广泛，下面我们来学习交流电的基本规律和应用。,正弦交流电路,单元学习目标,知识目标,1,了解正弦交流电的特征。,2,掌握正弦交流电的三要素及相位差的概念。,3,掌握正弦交流电的解析式、波形图、矢量图的表示方法。,4,掌握单一元件组成的电压与电流的关系，了解其瞬时功率、平均功率和无功功率的概念。,5,理解,RL,串联电路的阻抗概念，了解电压三角形、阻抗三角形的应用。,6,理解交流电路有功功率、无功功率和视在功率的概念。,7,明确功率因数的意义，了解提高功率因数的方法及意义。,能力目标,1,会使用信号发生器、示波器，会用示波器观察信号波形、测量电压及电源频率。,2,会进行单相电能表的安装和接线。,3,会按照图样要求安装照明电路配电板。,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,观察直流电和交流电的波形，如图所示。从图中可以看到，与直流电相比，除了电压、电流的大小以外，还有频率等参数。这是因为交流电不同于直流电，它每时每刻都在变化，时间不同，交流电的大小不同，频率不同，变化的快慢不同。为了正确地反映交流电的变化情况，方便交流电的测量和使用，我们必须知道交流电的一些基本物理量和表示法。,直流电和交流电的波形,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,3.1.1,正弦交流电的基本物理量,1,周期、频率和角频率,1,）周期。正弦交流电完成一次周期性变化所用的时间称为周期。用,T,表示，单位是,s,。,2,）频率。交流电在单位时间（,1s,）内完成的周期性变化的次数称为频率。用字母,f,表示，单位是,Hz,（赫兹）。常用单位还有,kHz,（千赫）和,MHz,（兆赫），换算关系为,周期与频率的关系为,3,）角频率。交流电每秒内变化的电角度称为角频率，用,表示，单位是弧度,/,秒（,rad/s,）。,角频率与频率,f,之间的关系为,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,2,瞬时值、最大值和有效值,1,）瞬时值。交流电在任一瞬间的值称为瞬时值，用小写字母表示，如,i,、,u,、,e,分别表示电流、电压、电动势的瞬时值。,2,）最大值。瞬时值中最大的值称为幅值或最大值，用带有下标,m,的大写字母表示，如,I,m,、,U,m,、,E,m,分别表示电流、电压、电动势的最大值。,3,）有效值。将交流电和直流电分别加在同样阻值的电阻上，如果在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的大小叫做相应交流电的有效值，用大写字母表示，如,I,、,U,、,E,分别表示电流、电压、电动势的有效值。,理论和实验都可以证明，正弦交流电的最大值是有效值的 倍，即,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,3,相位、初相和相位差,1,）相位。,t,0,时刻正弦交流电对应的电角度,t,0,，称为相位。它决定交流电每一瞬间的大小，用弧度表示。,2,）初相位。当,t,0,时，相位,0,，,0,叫做初相位（简称初相），它反映了正弦交流电起始时刻的状态。,3,）相位差。两个同频正弦交流电，任一瞬间的相位之差就叫做相位差，用符号,表示。即,正弦交流电的相位差,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,3.1.2,正弦交流电的表示法,1,解析式表示法,用三角函数式表示正弦交流电随时间变化的方法称为解析式表示法。正弦交流电的电动势、电压和电流瞬时值解析式分别为,只要给出时间,t,的数值，就可以求出该时刻,e,、,u,、,i,相应的值。,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,2,波形图表示法,在平面直角坐标系中，将时间,t,或角度,t,作为横坐标，与之对应的,e,、,u,、,i,的值作为纵坐标，作出,e,、,u,、,i,随时间,t,或角度,t,变化的曲线，这种方法叫做波形图表示法，它的优点是可以直观地看出交流电的变化规律。图为正弦交流电的波形。,正弦交流电的波形,正弦交流电路,3.1,单相正弦交流电路,*3,旋转矢量表示法,旋转矢量表示正弦交流电，如图所示。,图中矢量的长度表示正弦交流电的最大值（也可以表示有效值）；矢量与横轴的夹角表示初相，,0,0,在横轴的上方，,0,0,在横轴的下方；矢量以,角速度逆时针旋转。这个旋转矢量在电学中称为相量，这种表示方法也叫做相量表示法。,正弦交流电的矢量表示,正弦交流电路,3.2,分析纯电阻电路,3.2.1,电流与电压的关系,除电源外，只含有电阻元件的电路叫做纯电阻电路，如白炽灯、电阻炉、电饭锅、电烙铁等电器工作时就可看成纯电阻电路。,1,数量关系,按图连接电路，调节调压器旋钮改变电压输出，观察电压表和电流表的指示，测量电阻两端的电压和流过电阻的电流并记录，分析电压和电流数据，可以发现纯电阻电路的一般规律。,纯电阻测量电路,正弦交流电路,3.2,分析纯电阻电路,*2,相位关系,在纯电阻电路中，电阻两端的电压 与通过它的电流,i,同相位，即频率和初相相同，其波形图和相量图如图所示。,纯电阻电路,正弦交流电路,3.2,分析纯电阻电路,纯电阻瞬时功率,3.2.2,电路的功率,交变电流通过电阻时要产生热量，消耗一定的功率。在电阻上由于电流、电压都随时间变化，所以它所消耗的功率也随时间变化。电阻上某一时刻所消耗的功率称为瞬时功率，它等于电流瞬时值与电压瞬时值之积。,纯电阻瞬时功率始终在横轴上方，说明它总为正值，它总是在从电源吸收能量，是个耗能元件，如图所示。,正弦交流电路,3.3纯电感电路,3.3.1,电感线圈与电感,1,电感线圈,由导线绕制而成的线圈就是电感线圈，也称为电感器。在电路中常与电容器构成选频回路完成调谐选频（如收音机选台等）功能。电感器是一种储存磁场能量的元件，能把电能转换成磁场能储存起来。,电感器可分为空心和铁心两大类。常见电感器如图所示。,常见电感器,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,绕在非铁磁性材料做成的骨架上的线圈称为空心电感器（也叫做线性电感器），这类电感器通常绕制在陶瓷或酚醛树脂上，在高频下使用性能优良，适用于通信产品中，其符号如图（,a,）所示；铁氧体和铁粉铁心用于制成电感量高达,200mH,的电感器，含有铁心的电感器符号如图（,b,）所示。实际电感器是由导线绕制而成，存在电阻，因此，实际电感器可以用图（,c,）来等效。,电感器的电路符号,2,电感,线圈中通过电流时，就会产生磁通，与线圈交链的总磁通称为磁链；线圈中电流的大小发生变化，穿过线圈的磁链也会相应发生变化，线圈中便会产生感应电动势。这种由于流过线圈本身电流变化引起的电磁感应现象称为自感现象。这个感应电动势称为自感电动势。,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,3.3.2,电流与电压的关系,1,电感对交流电的阻碍作用,按图,1,和图,2,所示连接电路，研究电感在交、直流电路中的作用。,图,1,电阻对交、直流电的阻碍作用,图,2,电感对交、直流电的阻碍作用,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,*2,纯电感电路中电压与电流数量、相位的关系,按图连接电路，调节调压器旋钮改变电压输出，观察电压表和电流表的指示，测量电感两端的电压和流过电感的电流并记录，分析电压和电流数据，可以发现纯电感电路的一般规律。,纯电感测量电路,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,纯电感电路的电压电流关系波形图、相量图如图所示。,纯电感电路,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,3.3.3,电路的功率,1,电感电路的瞬时功率,根据功率的定义，纯电感电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积，设,纯电感电路的瞬时功率,p,是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的,2,倍。,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,振幅为,UI,，其波形图如图所示。,纯电感电路瞬时功率,2,电感电路的平均功率,当电压和电流同时为正或同时为负时，功率为正；当电压和电流一正一负时，功率为负。纯电感电路中平均功率为零，即,正弦交流电路,3.3,纯电感电路,当瞬时功率为正时，电感从电源中取用能量，相当于电源的负载；当瞬时功率为负时，电感向电路释放能量，相当于一个电源。因此，电感元件只与电源交换能量，而不消耗能量，所以电感元件又称为储能元件。,3,电感电路的无功功率,为了表示电感与电源之间能量交换的大小，引入了无功功率的概念。把单位时间内能量转换的最大值（瞬时功率的最大值），即电感电路中电压与电流的有效值之积，称为无功功率，用符号 表示，即,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,3.4.1,电容器与电容,1,电容器,任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体就可以构成一个电容器。这两个导体就是电容器的两个极。最简单的电容器就是平行板电容器，它由两块相互平行靠得很近而又彼此绝缘的金属板组成。,两个电极之间的绝缘材料称为电介质，常见的介质有纸、云母、塑料、空气、玻璃等材料。常用的电容器如图所示。,常用的电容器,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,常见电容器的图形符号,2,电容,电容器最为重要的参数是电容，电容表征了电容器存储电荷能力的大小。一个电容器电容的大小与其两端电压、所带电荷量之间有如下关系：,由于,F,是一个很大的单位在实际应用中电容器的电容往往比,1,法拉小得多，所以常用,F,（微法）、,nF,（纳法）、,pF,（皮法）等作单位。它们的换算关系如下：,常见电容器的图形符号如图所示。,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,3.4.2,电流与电压的关系,1,电容对交流电的阻碍作用,如图所示，把指示灯和电容器串联在一起，如果把它们接在直流电源上，灯不亮，说明直流电不能“通过”电容器。如果把它们接在交流电源上，指示灯就亮了，说明交流电能“通过”电容器。,电容对交、直流电的阻碍作用,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,2,纯电容电路中电压与电流数量、相位的关系,如图所示连接好电路，在保证电源频率一致的情况下，改变信号发生器的输出电压，观察、记录电流表和电压表的读数情况，研究电流、电压间的数量关系。改变电源频率，重复之前的步骤。注意分析电流、电压关系是否受电源频率变化影响。,纯电容测量电路,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,纯电容电路中电压和电流的关系波形图和相量图如图所示。,纯电容电路,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,3.4.3,电路的功率,1,纯电容电路的瞬时功率,根据功率的定义，纯电容电路中的瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,电容对交、直流电的阻碍作用,纯电容电路的瞬时功率,p,是随时间按正弦规律变化的，其频率为电源频率的,2,倍，振幅为,UI,，其波形图如图所示。,正弦交流电路,3.4,纯电容电路,2,纯电容电路的平均功率,与纯电感电路相似，在一个周期内功率时正时负，当瞬时功率为正值时，电容器充电，相当于电路的负载；当瞬时功率为负时值时，相当于一个电源。电容器在一个周期内存储的能量等于释放的能量，纯电容电路的平均功率为零，即,这说明纯电容电路也不消耗电能，因此电容器也称为储能元件。,3,纯电容电路的无功功率,为了表示电容与电源之间能量交换的大小，引入了无功功率的概念。,把单位时间内能量转换的最大值（即瞬时功率的最大值）叫做无功功率，用符号 表示：,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,*3.5.1,电压与电流的关系,1,RL,串联电路,一个实际的电感线圈在它的电阻不能忽略不计时，可以等效成电阻和电感串联的电路，简称为,RL,串联电路，如图所示。,RL,串联电路,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,荧光灯是常见的电阻和电感串联的电路。,设电路中电流为,则电阻两端的电压为,电感两端的电压为,电路的端电压为,2,RLC,串联电路,由电阻器、电感器和电容器相串联所组成的电路称为,RLC,串联电路，如图所示。,设电路中电流为,则,电路的端电压为,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,RLC,串联电路,根据,i,、,u,R,、,u,L,、,u,C,的解析式作相量图，如图所示。,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,RLC,串联电路相量图,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,根据相量图可以看出，电路的端电压与各分电压构成一直角三角形，称为电压三角形，如图（,a,）所示。,由勾股定理得,将,U,R,RI,，,U,L,X,L,I,，,U,C,X,C,I,代入上式：,这是,RLC,串联电路的欧姆定律的表达式，式中：,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,|,Z,|,称为电路的阻抗，它的单位是,。,感抗与容抗之差称为电抗，用,X,表示，,X,X,L,X,C,。,阻抗,|,Z,|,、电阻,R,和感抗,X,也可构成一个与图（,a,）相似的三角形，称为阻抗三角形，如图（,b,）所示。,|,Z,|,与,R,两边的夹角,，称为阻抗角，也就是电路端电压与电流的相位差。,RLC,串联电路三角形,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,*3.5.2,串联谐振,1,串联谐振的条件,在,RLC,串联电路中，当,X,L,X,C,时，,，电路端电压和电流同相，电路呈电阻性，电路的这种状态称为串联谐振。,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,2,串联谐振的特点,1,）谐振时电路的阻抗最小，此时的阻抗为,2,）电路中的电流最大。由于电路谐振时总阻抗最小，所以电路中电流可达到最大值，谐振电流为,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,3,）电感和电容两端的电压相等，且相位相反，其大小为总电压的,Q,倍，串联谐振也称为电压谐振。,4,）谐振时，电能仅供给电路中电阻的消耗，电源与电路间不发生能量转换，而电感与电容之间进行着磁场能和电场能的转换。,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,3,串联谐振的应用,串联谐振技术广泛应用于无线电接收技术中。图所示为收音机的调谐电路。各种不同频率的电磁波在天线上产生的感应电流经过线圈,L,1,感应到线圈,L,2,。,串联谐振的应用,正弦交流电路,*3.5,RLC,串联电路,*3.5.3,电路的功率,1,RL,电路的功率,（,1,）平均功率,RL,串联电路中只有电阻,R,消耗功率，即平均功率（即有功功率），其公式为,（,2,）无功功率,电路