《電工電子技術(shù)與技能》課件

項(xiàng)目一直流電路的基本知識模塊一電路的組成及基本物理量模塊二歐姆定律模塊三電阻電路及其等效變換模塊四電功和電功率模塊五基爾霍夫定律模塊一電路的組成及基本物理量電路或稱電子回路，是由電氣設(shè)備和元器件，按一定方式聯(lián)接起來，為電荷流通提供路徑的總體，也叫電子線路或稱電氣回路，簡稱網(wǎng)絡(luò)或回路。一、電路的組成1.電路：電流流通的路徑。

電路的組成：電源、開關(guān)、負(fù)載和導(dǎo)線。2.電路圖

用電氣符號描述電路連接情況的圖，稱電路原理圖，簡稱電路圖。實(shí)際電路電路圖名稱外形圖形符號文字符號二極管V電流表AA電容器C滑動變阻器RP電氣圖用圖形符號（轉(zhuǎn)下頁）名稱外形圖形符號文字符號電感器L熔斷器FU三相異步電動機(jī)M電壓表V電池GB（轉(zhuǎn)下頁）V名稱外形圖形符號文字符號燈泡EL開關(guān)SA電阻R

1)電流的形成電荷的定向移動形成電流，在金屬導(dǎo)體中，實(shí)質(zhì)上能定向移動的電荷是帶負(fù)電的自由電子。電子方向→←電流方向1.電流二、常用的物理量

在單位時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，就表示流過該導(dǎo)體的電流越大。若在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是Q，則電流I可用下式表示：

2)電流的大小式中，I、Q、t的單位分別為A、C、s。

電流的大小可用電流表進(jìn)行測量。測量時應(yīng)注意：①電流表必須串聯(lián)在被測電路中，嚴(yán)禁將電流表并聯(lián)在電路中。②選擇合適的量程。③注意電流表正負(fù)極，使電流從電流表的正極流入，負(fù)極流出。④測量前應(yīng)檢查電流表的指針是否對準(zhǔn)“0”刻度線，如果有偏差應(yīng)校對。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上與自由電子和負(fù)離子移動的方向相反。

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DC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。4)電流的單位

國際單位制中，電流的單位是安培，符號是A，此外還有毫安（mA）微安（μA）。他們的換算關(guān)系是3)電流的方向2．電壓

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Uab表示。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏，用V表示。電壓的實(shí)際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭表示，也可用“+”“-”極性表示。電壓的實(shí)際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭表示，也可用“+”“-”極性表示。

電壓的單位是伏特，簡稱伏，用符號V表示。此外還有千伏（KV），兆伏（MV）他們的換算關(guān)系是：①電壓表應(yīng)該并接于被測電路的兩端，且使電流從電壓表的“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出。②注意被測電壓不能超出電壓表的量程。③測量前應(yīng)檢查電壓表的指針是否對準(zhǔn)“0”刻度線，如果有偏差應(yīng)校對。電壓的大小可以用電壓表進(jìn)行測量。測量需注意：3．電位和電動勢

參考點(diǎn)：即零電位點(diǎn)，原則上說，參考點(diǎn)可以任意選定。在電工領(lǐng)域，通常選電路里的接地點(diǎn)為參考點(diǎn)，在電子電路里，常取機(jī)殼為參考點(diǎn)。電位：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。電位用符號V表示。電位的單位和電壓的單位一樣，也是伏特，簡稱伏，用符號V表示。

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Uab=Ua－Ub，故電壓又稱電位差。電動勢：電源力把單位正電荷由低電位點(diǎn)B經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位點(diǎn)A克服電場力所做的功，稱為電源的電動勢。電動勢用E或e表示。電動勢的單位為伏特，簡稱伏，符號為V。

電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。對于一個電源來說，既有電動勢，又有端電壓。電動勢只存在于電源內(nèi)部；而端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓，其方向由正極指向負(fù)極。導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。在國際單位制中，電阻的單位是歐姆。它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，可按下式計(jì)算：

式中ρ稱為材料的電阻率，電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。4．電阻與電阻率電阻率小，電流容易通過的物體稱為導(dǎo)體。電阻率大，幾乎不能通過電流的物體稱為絕緣體。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。在一定條件下，某些材料的電阻會變?yōu)榱?，稱為超導(dǎo)體。導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三、電路的工作狀態(tài)1.開路狀態(tài)（空載狀態(tài)）

在圖所示電路中，當(dāng)開關(guān)K斷開時，電源則處于開路狀態(tài)。開路時，電路中電流為零，電源不輸出能量，電源兩端的電壓稱為開路電壓，用表示，其值等于電源電動勢即。2.短路狀態(tài)

在圖所示電路中，當(dāng)電源兩端由于某種原因短接在一起時，電源則被短路。短路電流很大，此時電源所產(chǎn)生的電能全被內(nèi)阻所消耗。

短路通常容易導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，應(yīng)盡量避免發(fā)生，為了防止短路事故，通常在電路中接入熔斷器或斷路器，以便在發(fā)生短路時能迅速切斷故障電路。3.負(fù)載狀態(tài)（通路狀態(tài)）

電源與一定大小的負(fù)載接通，稱為負(fù)載狀態(tài)。這時電路中流過的電流稱為負(fù)載電流。如圖所示。

負(fù)載的大小是以消耗功率的大小來衡量的。當(dāng)電壓一定時，負(fù)載的電流越大，則消耗的功率亦越大，則負(fù)載也越大。

一、部分電路歐姆定律只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路。

模塊二歐姆定律

內(nèi)容：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：

當(dāng)電壓與電流的參考方向關(guān)聯(lián)時，

當(dāng)電壓與電流的參考方向非關(guān)聯(lián)時，如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的U/I關(guān)系曲線，即伏安特性曲線。電阻元件的伏安特性曲線是直線時，稱為線性電阻，其電阻值可認(rèn)為是不變的常數(shù)。如果不是直線，則稱為非線性電阻。

全電路是含有電源的閉合電路。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。二、全電路歐姆定律

內(nèi)容：閉合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：

全電路歐姆定律又可表述為：

電源電動勢等于U外和U內(nèi)之和。模塊三電阻電路及其等效變換等效變換的概念在電路理論中廣泛應(yīng)用。所謂等效變換，是指將電路中的某部分用另一種電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)代替后，不影響原電路中未作變換的任何一條支路中的電壓和電流。一、電路的等效變換

二端電路（網(wǎng)絡(luò)）任何一個復(fù)雜的電路,向外引出兩個端鈕，且從一個端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，則稱這一電路為二端電路(或一端口電路)。若兩端電路僅由無源元件構(gòu)成，稱無源二端電路。二端電路無源二端電路

二端電路等效的概念結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全不相同的兩個兩端電路B與C，當(dāng)它們的端口具有相同的電壓、電流關(guān)系(VCR),則稱B與C是等效的電路。BC

相等效的兩部分電路B與C在電路中可以相互代換，代換前的電路和代換后的電路對任意外電路A中的電流、電壓和功率而言是等效的，即滿足：下圖所示結(jié)論：（1）電路等效變換的條件：兩電路具有相同的VCR；（2）電路等效變換的對象：未變化的外電路A中的電壓、電流和功率；（3）電路等效變換的目的：化簡電路，方便計(jì)算。1.電阻的串聯(lián)定義：把兩個或兩個以上的電阻依次連接，使電流只有一條通路的電路，稱為電阻的串聯(lián)。二、電阻的串聯(lián)2.電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)：U=U1

＋U2

＋…＋Un1）電路中流過每個電阻的電流都相等。2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即電阻的串聯(lián)電路a）電阻的串聯(lián)電路b）等效電路4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即R=R1

＋R2

＋…＋Rn3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即3.電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用a.獲得較大阻值的電阻b.限制和調(diào)節(jié)電路中電流（轉(zhuǎn)下頁）c.構(gòu)成分壓器d.擴(kuò)大電壓表量程

定義：把兩個或兩個以上的電阻接在電路中相同的兩點(diǎn)之間，承受同一電壓，這樣的連接方式叫做電阻的并聯(lián)。家庭用電器的連接是并聯(lián)三、電阻的并聯(lián)1.電阻的并聯(lián)1．電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即

（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。（3）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，即特點(diǎn)：（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即 上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。若已知兩個電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，可得分流公式如下：

（1）凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個負(fù)載都是一個可獨(dú)立控制的回路，任一負(fù)載的正常啟動或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴(kuò)大電流表的量程。2.電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用

一、電功

電流所做的功，簡稱電功（即電能），用字母W表示。W=UIt

式中W、U、I、t的單位分別用J、V、A、s。電能的另一個常用單位是千瓦時（kW·h）,即通常所說的1度電，它和焦耳的換算關(guān)系為模塊四電功和電功率

1kW·h=3.6×106J

電能表a）機(jī)械式b）電子式c）預(yù)付費(fèi)式用來測量電路消耗電能的儀表稱為電能表。

二、電功率

電流在單位時間內(nèi)所作的功稱為電功率，用字母P表示，單位為瓦特（W）。對于純電阻電路，上式還可以寫為

或電壓端鈕電流端鈕

電功率是利用功率表進(jìn)行測量的，圖示為D26—W型便攜式單相功率表。三、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)象稱為電流的熱效應(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=I2RtQ的單位是J，這種熱也稱焦耳熱。

如果是純電阻電路，則電流所做的功與產(chǎn)生的熱量相等，即電能全部轉(zhuǎn)換為電路的熱能。如果是非純電阻電路，例如電路中有電動機(jī)、電解槽等負(fù)載，電能除部分轉(zhuǎn)化為熱能外，還有一部分要轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、化學(xué)能等。機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)電動機(jī)化學(xué)能電能干電池、蓄電池、燃料電池電解、電鍍、電鑄模塊五基爾霍夫定律基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一。它概括了電路中電流和電壓分別遵循的基本規(guī)律。它包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。一、幾個相關(guān)的電路名詞復(fù)雜電路：不能用電阻串、并聯(lián)化簡求解的電路稱為復(fù)雜電路。支路：電路中的每一個分支稱為一條支路。它由一個或幾個相互串聯(lián)的元件所構(gòu)成。含有電源的支路稱有源支路，不含電源的支路稱無源支路。節(jié)點(diǎn)：3條或3條以上支路所匯成的交點(diǎn)稱節(jié)點(diǎn)。回路：電路中任一閉合路徑都稱回路。網(wǎng)孔：回路中不包括其他任何支路，這樣的回路稱為網(wǎng)孔，即網(wǎng)孔是不可再分的回路。1．基爾霍夫電流定律（節(jié)點(diǎn)電流定律）

基爾霍夫第一定律又稱節(jié)點(diǎn)電流定律。它指出：在任一瞬間，流進(jìn)某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即∑I進(jìn)

=∑I出二、基爾霍夫定律對于節(jié)點(diǎn)O有I1+I2=I3+I4+I5可將上式改寫成I1+I2

－I3

－

I4－I5=0因此得到∑I=0即：對任一節(jié)點(diǎn)來說，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。

在應(yīng)用基爾霍夫第一定律求解未知電流時，可先任意假設(shè)支路電流的參考方向，列出節(jié)點(diǎn)電流方程。通?？蓪⒘鬟M(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流取正，流出節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)，再根據(jù)計(jì)算值的正負(fù)來確定未知電流的實(shí)際方向。有些支路的電流可能是負(fù)，這是由于所假設(shè)的電流方向與實(shí)際方向相反。

2．基爾霍夫電壓定律（回路電壓定律）基爾霍夫第二定律又稱回路電壓定律。它指出：在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數(shù)和恒等于零。用公式表示為∑U=0

按虛線方向循環(huán)一周，根據(jù)電壓與電流的參考方向可列出UAB+UBC+UCD+UDA=0即