電工學(xué)01-直流電路

1、第一章第一章 直流電路直流電路目錄目錄第一節(jié) 電路及基本物理量實驗與實訓(xùn)實驗與實訓(xùn)1 1驗電筆與萬用表的使用驗電筆與萬用表的使用第二節(jié) 歐姆定律第三節(jié) 電功與電功率第四節(jié) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)第五節(jié) 電容器第六節(jié) 基爾霍夫定律第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件了解電路的組成及三種狀態(tài)。了解電流是如何產(chǎn)生的。理解電壓、電位和電動勢的概念。了解電阻的特性。 第一節(jié)第一節(jié) 電路及基本物理量電路及基本物理量第一章第一章 直流電路直流電路在道路上連續(xù)不斷的、同一方向的汽車行列，被稱為車流，供汽車行駛的、到達(dá)某目的地的專用道路被稱為車道 。由燈泡、電線、電池組成的，傳輸能量給燈泡使其發(fā)亮的導(dǎo)電回路

2、被稱為電路，在電路中電荷的定向運動形成電流。第一章第一章 直流電路直流電路一、電路的組成及作用一、電路的組成及作用二、電流二、電流三、電壓、電位和電動勢三、電壓、電位和電動勢四、電阻四、電阻第一章第一章 直流電路直流電路一、電路的組成及作用一、電路的組成及作用1.1.電路由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和控制裝置等組成。電路由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和控制裝置等組成。 開關(guān)為電路的控裝置電視機(jī)為電路負(fù)載電線為電路中的導(dǎo)線插頭連接到電源電路第一章第一章 直流電路直流電路2.2.電路的作用電路的作用（1）傳輸和轉(zhuǎn)換電能 （2）傳輸和處理信息 第一章第一章 直流電路直流電路二、電流二、電流1.1.電流的形成電流的形成電荷

3、的定向移動形成了電流。 電子電流方向第一章第一章 直流電路直流電路2.電流的大小電流的大小電流的大小是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷，即常用的電流單位為安培（A），毫安（mA）、微安（A）。QIt第一章第一章 直流電路直流電路（1）大小和方向都不隨時間而變化的電流稱為穩(wěn)恒電流，簡稱直流 。 i0t直流電直流電3.電流的方向電流的方向習(xí)慣性上把正電荷移動的方向規(guī)定為電流的正方向，因此，自由電子和負(fù)離子移動的方向與電流方向相反。第一章第一章 直流電路直流電路（2）大小和方向都隨時間作相應(yīng)變化的電流，稱為交變電流 ，簡稱交流。0it交流電交流電第一章第一章 直流電路直流電路4.4.電路的狀態(tài)與電流

4、的關(guān)系電路的狀態(tài)與電流的關(guān)系 通路通路 開路開路 短路短路GBHLKAGBHL第一章第一章 直流電路直流電路三、電壓三、電壓、電位和電動勢電位和電動勢1.1.電壓電壓電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a 、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V）。電壓第一章第一章 直流電路直流電路由于水壓的由于水壓的存在，水從存在，水從A A流到流到B B由于電壓的由于電壓的存在，正電存在，正電荷由正極流荷由正極流向負(fù)極向負(fù)極 第一章第一章 直流電路直流電路電壓的參考方向有3種表示方法，如圖所示。a）箭頭表示。b）極性符號表示參考方向由正指向負(fù)。c）雙下表表示參考方向由a指向b。第一章

5、第一章 直流電路直流電路2.2.電位電位如果在電路中選定一個參考點（即零電位點），則電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位，電位的單位也是伏特（V）。電位通常用V或表示，為簡便起見，仍用U表示電位，如a、b點的電位可以分別計為Ua、Ub。 第一章第一章 直流電路直流電路3.3.電動勢電動勢電源的作用和水泵相似，它通過不斷地將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移向正極，從而使電源的正、負(fù)極之間始終保持一定的電位差（電壓），這樣電路中才能有持續(xù)的電流。 電源移動正電荷的能力用電動勢表示，符號為E，單位為伏特（V）。電源電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)

6、極指向正極 。一節(jié)5號干電池的電動勢為1.5V第一章第一章 直流電路直流電路四、電阻四、電阻1.1.電阻與電阻率電阻與電阻率當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，由于做定向移動的電荷會和導(dǎo)體內(nèi)的帶電離子發(fā)生碰撞，所以導(dǎo)體在通過電流的同時也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。 第一章第一章 直流電路直流電路 電阻的單位為歐姆（），比較大的單位還有千歐（k）,兆歐（M）。它們之間的換算關(guān)系為，1M=1000K1k=1000 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，長度(L)和橫截面積(S)，可按下式計算。 LRS第一章第一章 直流電路直流電路電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。電阻率小、

7、容易導(dǎo)電的物體稱為導(dǎo)體; 電阻率大、不容易導(dǎo)電的物體稱為絕緣體; 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體第一章第一章 直流電路直流電路 2.2.電阻與溫度的關(guān)系電阻與溫度的關(guān)系 各種材料的電阻率都隨溫度變化而變化，一般來說，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減小；而有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。 第一章第一章 直流電路直流電路3電阻器的選用電阻器的選用常用電阻器可分為固定電阻器和可變電阻器兩大類。第一章第一章 直流電路直流電路第一章第一章 直流電路直流電路4電阻器的主要指標(biāo)電阻

8、器的主要指標(biāo)（1） 標(biāo)稱阻值標(biāo)稱阻值即電阻器的標(biāo)準(zhǔn)電阻值。在設(shè)計電路時, 經(jīng)常會用到各種各樣阻值的電阻器,而作為電阻器的生產(chǎn)廠家, 為了生產(chǎn)效率和物料管理的方便, 不可能產(chǎn)生太多種類阻值的電阻。因此, 國家規(guī)定了一系列的標(biāo)稱阻值。標(biāo)稱阻值= 有效數(shù)字（標(biāo)稱系列值） 倍乘 。（ 2 ）允許偏差允許偏差是指電阻真實值與標(biāo)稱值之間允許的誤差值。（ 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, 電阻器長期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。常用小型電阻器的標(biāo)稱功率一般分為1/20 W、1/8 W、1/4 W、1 W、2 W 等, 選用電阻器時一定要考慮其額定功率, 以保證電阻器的安全工作。第

9、一章第一章 直流電路直流電路實驗與實訓(xùn)實驗與實訓(xùn)1驗電筆與萬用表的使用驗電筆與萬用表的使用一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?掌握驗電筆的使用方法。2掌握萬用表的使用方法。二、實驗器材二、實驗器材驗電筆、模擬式萬用表。三、驗電筆的使用三、驗電筆的使用驗電筆又稱試電筆, 簡稱電筆，常用于檢查低壓導(dǎo)體和電氣設(shè)備是否帶電。驗電筆分為旋具式、數(shù)字式和筆式三種。第一章第一章 直流電路直流電路驗電筆四、練習(xí)使用萬用表四、練習(xí)使用萬用表萬用表是一種多用途、多量程的電工測量儀表。常用的萬用表有模擬式和數(shù)字式兩大類。第一章第一章 直流電路直流電路 萬用表a)模擬式 b)數(shù)字式第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件1理解

10、部分電路歐姆定律。 2理解全電路歐姆定律。 第二節(jié)第二節(jié) 歐姆定律歐姆定律第一章第一章 直流電路直流電路要使燈泡變暗，有什么辦法呢？ 第一章第一章 直流電路直流電路相同的燈泡，但發(fā)光程度不同，說明流過它們的電流不同。那么電流可能和什么因素有關(guān)呢？從上述實驗可以得出結(jié)論：減小電壓，可以減小電流；保減小電壓，可以減小電流；保持電壓不變，增大電阻，也可以減小電流。持電壓不變，增大電阻，也可以減小電流。那么電壓、電流和電阻這三者到底有什么關(guān)系呢？第一章第一章 直流電路直流電路一、部分電路歐姆定律一、部分電路歐姆定律二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律第一章第一章 直流電路直流電路一、部分電路歐姆定律部

11、分電路歐姆定律1.部分電路：只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路 。2.部分電路歐姆定律的內(nèi)容是：流過導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。公式為 UIR第一章第一章 直流電路直流電路二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律1.全電路：含有電源的閉合電路 。2.全電路歐姆定律：全電路中的電流與電源的電動勢成正比與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）成反比，公式為 EIRr第一章第一章 直流電路直流電路簡單的全電路電源電動勢第一章第一章 直流電路直流電路【例例】設(shè)內(nèi)阻r=0.2，電阻R=9.8，電源電動勢E=2V，不計電壓表和電流表對電路的影響，求開關(guān)在不同位置時，電

12、壓表和電流表的讀數(shù)各位多少？解解: :開關(guān)接“1”位置：電路處于短路狀態(tài)，電壓表的讀數(shù)為零；電流表中流過的短路電流為 AVrRSA123GB2100.2FIAr短第一章第一章 直流電路直流電路開關(guān)接“2”位置：電路處于開路狀態(tài)，電壓表的讀數(shù)為電源電動勢的數(shù)值，即2V；電流表流過的電流為零，即I斷=0。開關(guān)接“3”位置：電路處于通路狀態(tài)，電流表的讀數(shù)為 電壓表的讀數(shù)U=IR=0.29.8=1.96V或U=E-Ir=2-0.20.2=1.96VE2I0.2R9.80.2Ar第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件掌握電功和電功率的概念。 了解電流熱效應(yīng)的應(yīng)用。了解負(fù)載額定值的概念。第三節(jié)第三節(jié) 電

13、功與電功率電功與電功率第一章第一章 直流電路直流電路 搬運工將重物舉到高處，這是人力做功，消耗的是體能；使用電動葫蘆同樣也能把重物舉到高處，這是電流功，消耗的是電能，在生產(chǎn)、生活的過程中，只要我們注意觀察，電流做功的現(xiàn)象隨處可見。 第一章第一章 直流電路直流電路一、電功一、電功二、電功率二、電功率三、電流的熱效應(yīng)三、電流的熱效應(yīng)四、負(fù)載的額定值四、負(fù)載的額定值第一章第一章 直流電路直流電路一、電功電功1電功的概念電流所做的功，簡稱電功電功。用字母W表示。 電流做功，將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能。電流做功，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。第一章第一章 直流電路直流電路 2電功的大小 實驗表明，電流在一段電路上所做

14、的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積，即 W=UIt 3電功的單位 電功的國際單位是焦耳( J )，日常生活中也常用度( kWh )。 1度 1千瓦小時= 3.6106 焦第一章第一章 直流電路直流電路 4測量電路消耗電能的儀表電能表 機(jī)械式電能表電子式電能表第一章第一章 直流電路直流電路 二、電功率二、電功率 電功率：電流在單位時間內(nèi)所做的功。用字母P表示，單位為瓦特（W)。 tWP 第一章第一章 直流電路直流電路三、電流的熱效應(yīng)三、電流的熱效應(yīng)1 1電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng) ：電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象 。2. 2. 焦耳焦耳楞次定律楞次定律電流流過導(dǎo)體產(chǎn)

15、生的熱量，與電流的平方、導(dǎo)體的電阻以及通電的時間成正比，即 Q的單位是焦耳（J）。 2QI Rt第一章第一章 直流電路直流電路電流熱效應(yīng)的利用電流熱效應(yīng)的利用在日常生活中有一些電器設(shè)備就是利用了電流的熱效應(yīng) 。電飯鍋電吹風(fēng)電熨斗第一章第一章 直流電路直流電路電流熱效應(yīng)的危害電流熱效應(yīng)的危害 元器件和電氣設(shè)備發(fā)熱過多，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴(yán)重時還會引起電氣火災(zāi)。 第一章第一章 直流電路直流電路 電氣元件和設(shè)備能夠長期安全工作時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為它們的額定電流額定電流、額定電壓額定電壓和額定功率。額定功率。一般元器件和設(shè)備的額定值都標(biāo)在其明顯位置 。四

16、、負(fù)載的額定值四、負(fù)載的額定值燈泡的額電壓為220V，額定功率為25W 第一章第一章 直流電路直流電路 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)額定工作狀態(tài)，也叫滿載滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)叫輕載輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)叫過載過載或超載超載。由于過載很容易燒壞用電器，所以一般不允許出現(xiàn)過載。 第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件掌握電阻串聯(lián)的特點及應(yīng)用。 掌握電阻并聯(lián)的特點及應(yīng)用。 了解電阻混聯(lián)的應(yīng)用。 第四節(jié)第四節(jié) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)第一章第一章 直流電路直流電路 如果你的MP3不響了，檢查后發(fā)現(xiàn)有一個200歐姆的電阻燒壞了，需要更換但是你手邊只有

17、一個100歐和幾個10歐的電阻，能否用它們組合起來，使組合的電阻相當(dāng)于一個200歐的電阻呢？學(xué)習(xí)了電阻串并聯(lián)的知識后，你就會知道這種等效替換是可以實現(xiàn)的。第一章第一章 直流電路直流電路一、電阻的串聯(lián)一、電阻的串聯(lián)二、電阻的并聯(lián)二、電阻的并聯(lián)三、電阻混聯(lián)電路三、電阻混聯(lián)電路第一章第一章 直流電路直流電路一、電阻的串聯(lián)一、電阻的串聯(lián)把多個元件逐個順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。 第一章第一章 直流電路直流電路電阻串聯(lián)電路具有以下特點： 電路中流過每個電阻的電流都相等。電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即 IUUUUR1R2R3123RR=R +R +RIU123123nIIII12nUU

18、UU第一章第一章 直流電路直流電路電路的等效電阻（即總電阻）等于各電阻兩端的分電壓之和，即電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即 上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越大；反之電壓越小。 12nRRRR 1212nnUUURRR第一章第一章 直流電路直流電路 R1R2UU1U21112RUURR2212RUURR若已知R1和R2兩個電阻串聯(lián)，并聯(lián)電路的總電壓為U，可得分壓公式第一章第一章 直流電路直流電路 家庭中使用的電燈，電風(fēng)扇，電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)器、洗衣機(jī)等電器，是以并聯(lián)的形式連接在電路中，各自安裝一個開關(guān)，可以分別控制，互不影響。 二、電阻并聯(lián)二、電阻并聯(lián)電燈電風(fēng)扇

19、電電視機(jī)機(jī)冰箱洗衣電源第一章第一章 直流電路直流電路 并聯(lián)電路：把多個元件連接到電路中相同的兩點之間，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。R3R2R1RIII123ABIUI=I +I +I 123+-IU+-RRRR1111=+312第一章第一章 直流電路直流電路電路并聯(lián)電路具有以下特點電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即：123nUUUU12nIIII第一章第一章 直流電路直流電路電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即121111nRRRR1122nnIRI RI RI R

20、第一章第一章 直流電路直流電路若已知R1和R2兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，可得分流公式 R1R2IIIU-+122112RIIRR1212RIIRR第一章第一章 直流電路直流電路電阻并聯(lián)電路的主要應(yīng)用電阻并聯(lián)電路的主要應(yīng)用凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)工作方式。這樣每個負(fù)載都是一個獨立控制回路，任一負(fù)載的正常起動或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。例如：工廠中的電動機(jī)、電爐以及各種照明燈具等都是并聯(lián)工作。獲得較小阻值的電阻。擴(kuò)大電流表的測量電流的量程。第一章第一章 直流電路直流電路【例】有一只萬用表，表頭等效內(nèi)阻=10k，滿刻度電流（即允許通過的最大電流）=50A，如改裝成量程為10V

21、的電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？解解：按題意，當(dāng)表頭滿刻度時，表頭兩端電壓Ua為 設(shè)量程擴(kuò)大到10V需要串入的電阻為Rx,則 6350 1010 100.5aaaUI RV6100.519050 10aXXaaUUURKII第一章第一章 直流電路直流電路三、混聯(lián)電路三、混聯(lián)電路1.混聯(lián)：電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián) 。2.計算混聯(lián)電路的方法：畫出等效電路圖，即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖，然后計算其等效電阻。第一章第一章 直流電路直流電路【例】已知R1 = R2 = R3 = 2，R4 = R5 = 4，試求A、B間的等效電阻RAB。解：解：1）為了便于看清各電阻之

22、間的連接關(guān)系，在原電路中標(biāo)出字母A、B、C。R1R3R4R2R5ABR1R3R4R2R5ABCR1R2CR3BR5R4A第一章第一章 直流電路直流電路2）將A、B、C各點沿水平方向排列，并將R1R5依次填入相應(yīng)的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、C間，R3在B、C之間，R4在A、B之間，R5在A、C之間，即可畫出等效電路圖。3）由等效電路可求出AB間的等效電阻，即：R12 = R1+ R2 = 2 + 2 = 4 R125 = R12 / R5 = 2R1253 = R125 + R3 = 2 + 2 = 4RAB = R1235 / R4 = = 2第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件了解電

23、容器的基本結(jié)構(gòu)了解電容器的充放電特性 第五節(jié)第五節(jié) 電容器電容器第一章第一章 直流電路直流電路 電風(fēng)扇不能轉(zhuǎn)動，檢查發(fā)現(xiàn)，原來是啟動電容器壞了音響設(shè)備關(guān)斷電源后，音樂聲還能延續(xù)一段時間才停止，這是由于電源電路中的電容器還存有一定電荷的緣故 第一章第一章 直流電路直流電路一、電容器一、電容器二、電容量二、電容量三、電容器表示方法三、電容器表示方法四、電容器的充電和放電四、電容器的充電和放電第一章第一章 直流電路直流電路 一、電容器一、電容器 1.電容器簡稱電容，是構(gòu)成電路的基本元之一，在電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。 電力電容 電解電容 滌綸電容 瓷介電容 可變電容 第一章第一章 直流電路直

24、流電路 2.2.電容器的結(jié)構(gòu)電容器的結(jié)構(gòu) 兩個相互絕緣又靠得很近的導(dǎo)體就組成了一個電容器。這兩個導(dǎo)體稱為電容器的兩個極板，中間的絕緣材料稱為電容器的電介質(zhì)。 第一章第一章 直流電路直流電路 二、電容量二、電容量 對某一個電容器來說，電荷量與電壓的比值是一個常數(shù)；但是對于不同的電容器，這個比值一般是不相同的。因此，可用這比值來反映電容器儲存電荷的能力。我們把這一比值稱為電容器的電容量，簡稱電容電容。用符號C表示。 三、電容器表示方法三、電容器表示方法 1.1.電容器的符號電容器的符號 常用電容器： QCU第一章第一章 直流電路直流電路 2 2電容器容量的表示方法電容器容量的表示方法 （1）文字符

25、號法 將需要標(biāo)志的主要參數(shù)與技術(shù)性能用文字、數(shù)字符號有規(guī)律的組合標(biāo)志在產(chǎn)品的表面上。采用文字符號法時，將容量的整數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)志符號前面，小數(shù)部分放在單位符號后面。 例如：3.3pF標(biāo)志為3p3； 1000pF標(biāo)志為1n； 6800標(biāo)志為6n8； 2.2F標(biāo)志為22。 （2）數(shù)字表示法 體積較小的電容器常用數(shù)字標(biāo)志法。一般用三位整數(shù)，第一位、第二位為有效數(shù)字，第三位表示有效數(shù)字后面零的個數(shù)，單位為皮法（pF），但是當(dāng)?shù)谌粩?shù)是9時表示10-1。例如：“243”表示容量為24000 pF。第一章第一章 直流電路直流電路四、電容器的充電和放電四、電容器的充電和放電1.1.電容器的充電電容器的

26、充電 當(dāng)開關(guān)SA置于接點“1”，電源便向電容器充電。開始時燈泡較亮，然后迅速變暗，從電流表可以觀察到充電電流由大到小的變化，從電壓表可以觀察到電容器兩端電壓由小到大的變化。燈泡很快就熄滅，電流表指針回到零，電壓表所示電壓值接近于電源電動勢，這表明電容器已充滿了電荷。第一章第一章 直流電路直流電路2.2.電容器的放電電容器的放電 電容器充電結(jié)束后，將開關(guān)置于接點“2”，燈泡閃亮了一下，很快就熄滅。在這一過程中，電容器相當(dāng)于一個等效電源。負(fù)極板上的負(fù)電荷在電容器兩極板間電場電容器力的作用下不斷移出，與正極板的正電荷中和，電容器兩端的電壓也隨之而下降，直至兩極板上電荷完全中和。這時電容器兩極板間電壓為零，電路中電流也為零。第一章第一章 直流電路直流電路【例】1. 用文字符號法完成下題： 6p8的容量為 ；2.4pF的標(biāo)志為 。 2. 數(shù)字表示法474的容量為 。 解：1. 6.8pF；2p4 2. 470000 pF第一章第一章 直流電路直流電路電工學(xué)課件理解基爾霍夫第一定律的內(nèi)容。理解基爾霍夫第二定