第一章電路基礎(chǔ)知識中專分析

第一章電路基礎(chǔ)知識中專分析1.了解電路的基本組成和基本功能。2.了解電路圖的基本類型。3.能說出電路圖中常用電氣元件圖形符號的含義。一、電路的基本組成手電筒電路電風(fēng)扇電路電路的組成電路由電源、負(fù)載、控制裝置及導(dǎo)線組成。電路的組成1、電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。2、負(fù)載是消耗電能的裝置,也稱為用電器。負(fù)載的作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。3、控制裝置及導(dǎo)線用于連接電源和負(fù)載,使它們構(gòu)成電流的通路,把電源的能量輸送給負(fù)載,并根據(jù)需要控制電路的通、斷。4、保護(hù)裝置保證電路的安全運(yùn)行。一、電路各組成部分的功能電路的基本功能有兩大類。一是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。二、電路的基本功能(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳輸、分配和轉(zhuǎn)換電能的作用發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機(jī)電爐...輸電線二是進(jìn)行信息的傳遞和處理。擴(kuò)音器電路示意圖電路在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用(2)實(shí)現(xiàn)信號的傳遞與處理直流電源直流電源:提供能源負(fù)載信號源:提供信息放大器揚(yáng)聲器話筒信號處理：放大、調(diào)諧、檢波等三、電路圖用電氣符號描述電路連接情況的圖稱為電路原理圖,簡稱電路圖或原理圖。它主要反映電路中各元件之間的連接關(guān)系,并不考慮各元件的實(shí)際大小和相互之間的位置關(guān)系。手電筒電路原理圖電風(fēng)扇電路原理圖原理框圖也簡稱框圖,它是一種用矩形框、箭頭和直線等來表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖?？驁D主要用來體現(xiàn)電路的大致組成情況和工作流程,更多應(yīng)用于描述較為復(fù)雜的電氣系統(tǒng)。在一定條件下對實(shí)際電氣元件加以理想化,只考慮其中起主要作用的某些性能時,稱其為理想元件。一個實(shí)際電路由一些理想元件連接而成,成為實(shí)際電路的電路模型。四、電路原理圖常用圖形符號為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型。例：手電筒手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。2）電路模型手電筒的電路模型今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。+R0R開關(guān)EI電珠+U干電池導(dǎo)線電池是電源元件，其參數(shù)為電動勢E和內(nèi)阻；燈泡主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻R；筒體用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認(rèn)為是無電阻的理想導(dǎo)線。開關(guān)用來控制電路的通斷。常用圖形符號常用電氣元件的圖形符號及文字符號常用圖形符號常用電氣元件的圖形符號及文字符號常用圖形符號常用電氣元件的圖形符號及文字符號常用圖形符號常用電氣元件的圖形符號及文字符號§1—2電流和電壓1.了解穩(wěn)恒直流電、脈動直流電和交變電流的特點(diǎn)。2.理解電壓、電位和電動勢的概念3.理解電流、電壓的參考方向和實(shí)際方向的概念。4.能用萬用表正確測量電流和電壓。一、電流金屬導(dǎo)體中電解液中習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，因此電流的方向?qū)嶋H上與自由電子移動的方向相反。電荷的定向移動形成電流,移動的電荷又稱載流子。電流的大小稱為電流強(qiáng)度，簡稱電流，是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,即:式中、Q、t的單位分別為安培(A)、庫侖(C)、秒(s)。常用的電流單位還有毫安()和微安(μA)。若電流的方向不隨時間的變化而變化，則稱其為直流電流,簡稱直流，用符號表示。其中，電流大小和方向都不隨時間變化而變化的電流，稱為穩(wěn)恒直流電；電流大小隨時間的變化而變化，但方向不變的電流，稱為脈動直流電。若電流的大小和方向都隨時間而變化，則稱其為交變電流，簡稱交流，用符號表示。電流的分類小燈泡電路是由直流電源(干電池)供電的，稱為直流電路；電風(fēng)扇電路是由交流電源供電的，稱為交流電路。直流電路交流電路可先任意假定一個電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。電流的參考方向和實(shí)際方向(2)參考方向的表示方法電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：(1)參考方向在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。Iab

雙下標(biāo)2）電路基本物理量的參考方向箭標(biāo)abRI正負(fù)極性+–abU注意：在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。電流表的接法電場力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用表示。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏，用V表示。二、電壓、電位和電動勢電壓的實(shí)際方向即為正電荷在電場中的受力方向。已知電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。電壓的參考方向有3種表示方法。箭頭表示極性符號雙下標(biāo)表示參考方向由正指向負(fù)參考方向由a指向b表示實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。通常規(guī)定交流36V以下及直流48V以下為安全電壓，在潮濕、高溫、有導(dǎo)電塵埃的環(huán)境中應(yīng)使用12V電壓。在電路中任意選定一點(diǎn)作為參考點(diǎn)(即零電位點(diǎn))，則電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓即為該點(diǎn)的電位。電位的單位是伏特(V)。通常用V或φ表示。電路符號電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓,即,故電壓又稱電位差。電路中某點(diǎn)的電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，但兩點(diǎn)間的電位差與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。3.電動勢電源力將單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功稱為電源的電動勢，用E表示，單位為伏特(V)。電源的電動勢在數(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)極指向正極。外力克服電場力做功直流電動勢的方向直流電壓表的接法§1—3電阻1.了解電阻率的概念和電阻的計算式。2.了解常用電阻器的主要參數(shù)及部分敏感電阻器的特點(diǎn)。3.能用萬用表正確測量電阻,并能用兆歐表正確測量絕緣電阻。一、電阻和電阻率當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，由于作定向移動的電荷會和導(dǎo)體內(nèi)的帶電粒子發(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。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、長度和橫截面積，計算公式:式中的比例常數(shù)ρ稱為材料的電阻率，單位名稱為歐姆米,簡稱歐米，用符號Ω·m表示；l、S的單位分別為m、m2。電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。電阻率很小、容易導(dǎo)電的物體稱為導(dǎo)體；電阻率很大、幾乎不能導(dǎo)電的物體稱為絕緣體。典型物質(zhì)的電阻率有一類導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體，它們的導(dǎo)電性能受外界條件的影響很大，溫度的變化、光照的變化、摻入微量其他物質(zhì)等都可能使其導(dǎo)電性能發(fā)生顯著的變化，這類物體稱為半導(dǎo)體。二、常用電阻器（1）標(biāo)稱阻值標(biāo)稱阻值即電阻器的標(biāo)準(zhǔn)電阻值。（2）允許偏差允許偏差是指電阻真實(shí)值與標(biāo)稱值之間的誤差值。（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。敏感電阻器是指電阻值隨溫度、電壓、濕度、光照程度、氣體環(huán)境、磁場強(qiáng)度、壓力等狀態(tài)的變化而顯著變化的電阻器，如熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻、光敏電阻等。三、敏感電阻器§1—4電功和電功率1.理解電功、電功率的概念。2.掌握電功、電功率和焦耳熱的計算方法。3.能正確識讀電氣設(shè)備所標(biāo)額定值的含義。電流做功的過程，實(shí)質(zhì)上就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。一、電功電流所做的功，稱為電功，用字母W表示。電流在一段電路上所做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:電功的常用單位是千瓦時，用符號·h表示，即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為:用來測量電流做功多少(也就是電路消耗電能多少)的儀表稱為電能表。機(jī)械式電能表電子式電能表預(yù)付費(fèi)卡式智能電表電能表二、電功率電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位是瓦特，簡稱瓦，用符號W表示，其計算式為上式還可以寫為（1）只有在U和I為關(guān)聯(lián)參考方向的情況下，才能應(yīng)用P來計算電功率，否則應(yīng)添加一個負(fù)號,即P=。（2）公式選定后，U和I的代入值應(yīng)包括其正、負(fù)號。（3）無論應(yīng)用哪個公式計算的結(jié)果，只要P為正值，就表明元件吸收功率，處于負(fù)載狀態(tài)；若P為負(fù)值，則表明元件發(fā)出功率，處于電源狀態(tài)。電路的功率U、I參考方向相同時U、I參考方向相反時RU+–IRU+–I表達(dá)式中有兩套正負(fù)號：(1)式前的正負(fù)號由U、I參考方向的關(guān)系確定；(2)U、I值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考方向之間的關(guān)系。通常取U、I參考方向相同。U=IRU=–解:對圖(a)有,U=例:應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有,U=–RU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A電流的參考方向與實(shí)際方向相反電壓與電流參考方向相反電路端電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的概念：線性電阻的伏安特性是一條過原點(diǎn)的直線。電源與負(fù)載的判別U、I參考方向不同，P=0，電源；P=0，負(fù)載。U、I參考方向相同，P=0，負(fù)載；P=0，電源。(1)根據(jù)U、I的實(shí)際方向判別(2)根據(jù)U、I的參考方向判別電源：U、I實(shí)際方向相反，即電流從“+”端流出，（發(fā)出功率）負(fù)載：U、I實(shí)際方向相同，即電流從“-”端流出。（吸收功率）電流通過導(dǎo)體時使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。也就是說，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換成熱能的效應(yīng)，電流與它流過導(dǎo)體時所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系可用下式表示

Q的單位是焦耳（J），這種熱也稱焦耳熱。三、電流的熱效應(yīng)【例】某電烤箱電阻是5Ω，工作電壓是220V，將其看作純電阻負(fù)載，通電15能放出多少能量?消耗的電能是多少度?解:熱量電能例：一只220V,60W的白熾燈,接在220V的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時的電阻。如果每晚工作3h(小時)，問一個月消耗多少電能?解:通過電燈的電流為在220V電壓下工作時的電阻一個月用電W==60W(330)h=0.0690h=5.4.h電氣設(shè)備長期安全工作時各個參數(shù)所允許的最大值稱為額定值。常見的額定值有額定電流、額定電壓、額定功率等。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),也稱滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過載或超載。四、負(fù)載的額定值電動機(jī)的額定值通常標(biāo)在其外殼的銘牌上，故其額定值也稱銘牌數(shù)據(jù)。電燈泡額定值的標(biāo)志電動機(jī)的銘牌【例】額定值為100Ω/1W的電阻,兩端允許加的最大直流電壓為多少?允許流過的直流電流又是多少?解:根據(jù)式可得,電阻兩端允許加的最大直流電壓為電阻允許流過的最大直流電流為本章小結(jié)本章小結(jié)2.形成電流必須具備兩個條件:要有能自由移動的電荷———載流子；導(dǎo)體兩端必須保持一定的電壓,電路必須閉合。3.電路中任意兩點(diǎn)之間的電位差就等于這兩點(diǎn)之間的電壓,故電壓又稱電位差。電位是相對的數(shù)值,隨參考點(diǎn)的改變而改變,但電壓是絕對的數(shù)值,不隨參考點(diǎn)的改變而改變。4.電動勢只存在于電源內(nèi)部,而電壓不僅存在于電源兩端,而且也存在于電源內(nèi)部；在有載情況下,電源端電壓總是低于電源電動勢,只有當(dāng)電源開路時,電源端電壓才與電源電動勢相等。本章小結(jié)5.電流所做的功稱為電功,電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率。6.額定