《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》課件-項(xiàng)目二.簡(jiǎn)單直流電路和基本技能

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學(xué)出版社【任務(wù)目標(biāo)】(1)了解電路的組成、電路的三種基本狀態(tài)分析；(2)理解電流產(chǎn)生的條件和定義，掌握其計(jì)算公式的運(yùn)用；(3)了解電阻的概念、主要參數(shù)和其與溫度的關(guān)系，掌握電阻定律；(4)掌握部分電路和全電路歐姆定律的各種計(jì)算；(5)識(shí)記電能、電功率、端電壓、電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握焦耳定律；(6)掌握串、并聯(lián)電路的性質(zhì)和作用，掌握簡(jiǎn)單混聯(lián)電路的分析和計(jì)算；(7)掌握電壓表和電流表擴(kuò)大量程的方法和計(jì)算；(8)掌握電路中各點(diǎn)電位以及任意兩點(diǎn)之間電壓的計(jì)算方法；(9)認(rèn)識(shí)和學(xué)會(huì)常用電工工具的使用方法；(10)熟練使用電烙鐵焊接的基本技能；(11)會(huì)識(shí)別常用的貼片元器件。

項(xiàng)目二簡(jiǎn)單直流電路和基本技能

知識(shí)鏈接（一）電路的組成1.電路的組成與狀態(tài)（1）電路的組成

通常把這種由電氣設(shè)備和若干元器件按照一定的連接方式構(gòu)成的電流通路稱為電路。也就是說(shuō)，由電源、用電器、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)組成的閉合回路，稱為電路。

它們的作用和常見(jiàn)的器件以及在電路中的符號(hào)，如表2-1所示。

表2-1組成電路中的常見(jiàn)器件含義和圖形符號(hào)（2）電路的狀態(tài)

電路的狀態(tài)有通路、開(kāi)路、短路三種狀態(tài)，它們的分析如表2-2

所示。2.電路圖

若要分析一個(gè)實(shí)際電路的結(jié)構(gòu)原理，用電路圖來(lái)表示是很方便的。電路圖一般可以分為原理圖和裝配圖兩種。原理圖只表示線路的連接方式，并不反映出線路的實(shí)際形狀，而裝配圖出了表示電路的實(shí)際形狀，還畫出了相關(guān)部分的裝配結(jié)構(gòu)。

3.電流的形成電荷的定向移動(dòng)形成電流。其方向與正電荷移動(dòng)方向相同，與負(fù)電荷移動(dòng)方向相反，如圖2-2（a）、（b）所示。例如：金屬導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)、陰極射線管中的電子流等，都形成電流。4.電阻

（1）電阻的定義和定律

科學(xué)上把導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻。

電流是一種物理現(xiàn)象。電流的大小等于通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷與所用時(shí)間的比值。電流符號(hào)I或i表示，其直流電流的定義式為(2-1)。其中Q表示t時(shí)間段穿過(guò)某一截面電荷的總量。在SI國(guó)際單位制中，電流的單位是安培，用符號(hào)A表示，常用的單位還有毫安（mA），微安（μA）和千安（KA）。

通常使用的電阻元件多采用金屬材料，當(dāng)溫度變化范圍不太大時(shí)，其電阻值隨溫度的變化近似線性關(guān)系，其定義式可以用公式(2-2)表述。

(2-2)

其中R是溫度為T的電阻，R0是溫度0℃時(shí)的電阻，α是電阻溫度系數(shù)。

ρ叫電阻率：某種材料制成的長(zhǎng)是1m、橫截面積是1mm2的導(dǎo)線的電阻，叫做這種材料的電阻率。是描述材料性質(zhì)的物理量。國(guó)際單位制中，電阻率的單位是Ω·m（歐·米）

5.部分電路歐姆定律

大量實(shí)驗(yàn)表明，在一段不包括電源的電路中，通過(guò)導(dǎo)體的電流，與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。

部分電路歐姆定律是：通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：I表示通過(guò)導(dǎo)體的電流，單位是安培（A）、

U表示導(dǎo)體兩端的電壓，單位是伏特（V）、

R表示導(dǎo)體的電阻，單位是歐姆（Ω）。

6.電能

電能是一種能量形式，例如：電流通過(guò)電熱器做功，電能轉(zhuǎn)化為熱能；電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電流通過(guò)電解槽做功，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。所以電流做功的過(guò)程實(shí)際上是電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過(guò)程。

W=UIt

7.電功率電功不能表示電流做功的快慢，電功率則是表示電流做功快慢的物理量。在一段時(shí)間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時(shí)間的比值稱為電功率，用P表示。

P=UI

式中，P、U、I的單位分別為W為（瓦）、V為（伏）、A為（安）。

8.焦耳定律

電流通過(guò)金屬時(shí)，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電流流過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方、導(dǎo)體的電阻與通電時(shí)間成正比，即：

Q=I2Rt

式中電流單位為A，電阻單位為

，時(shí)間單位為s，則熱量單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，以字母J表示。

知識(shí)鏈接（二）簡(jiǎn)單直流電路

1.端電壓電動(dòng)勢(shì)（1）端電壓物體的運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅Φ淖饔?，電荷做定向移?dòng)形成電流是由于電荷受到了電場(chǎng)力的作用。所謂端電壓就是單位正電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功Wab，用Uab表示。Uab=

（2）電動(dòng)勢(shì)

電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極之間的電壓。電動(dòng)勢(shì)用符號(hào)E表示，單位跟電壓的單位相同，也是V。電動(dòng)勢(shì)是個(gè)標(biāo)量（3）端電壓與電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系2.閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流與電動(dòng)勢(shì)及電路總電阻之間的關(guān)系。閉合電路的歐姆定律與部分電路的歐姆定律區(qū)別在于，前者將電源也作為電路研究的一部分，而后者只研究除電源之外的電路部分。

閉合電路的歐姆定律表述為：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(2-11)，其中I表示電流，E表示電動(dòng)勢(shì)，R表示外部電路的總電阻，r表示電源內(nèi)阻。該定律說(shuō)明了閉合電路中的電流取決于兩個(gè)因素，即電源的電動(dòng)勢(shì)和閉合回路的總電阻。與部分電路歐姆定律一樣，閉合電路的歐姆定律也只適用于純電阻電路。

（2-11）其中U外表示閉合電路中的端電壓，U內(nèi)表示電源的內(nèi)部電壓降。3.電源向負(fù)載輸出的功率

根據(jù)能量守恒定律，電源的總功率應(yīng)為電源向負(fù)載輸出的功率和電源由于內(nèi)阻引起的消耗功率之和，

P=P外

+P內(nèi)

結(jié)論：當(dāng)電源給定而負(fù)載可變，外電路的電阻等于電源的內(nèi)電阻時(shí)，電源的輸出功率最大，這時(shí)稱為負(fù)載與電源匹配。

PM=

4.電阻的串聯(lián)電路電壓表(1)電阻的串聯(lián)電路把幾個(gè)電阻元件首端、尾端依次相連就組成了幾個(gè)電阻元件串聯(lián)，形成的電路稱為串聯(lián)電路。對(duì)于n個(gè)電阻的串聯(lián)電路來(lái)說(shuō)，其電路性質(zhì)如下：電流只有一條通路,一個(gè)開(kāi)關(guān)可控制整個(gè)電路的通斷；串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)電阻之和，即：R=R1+R2+…+Rn；串聯(lián)電路中流過(guò)每個(gè)電阻的電流相等，且等于總電流；串聯(lián)電路的總電壓（串聯(lián)電路兩端的電壓）等于分電壓（每個(gè)電阻兩端的電壓）之和，即U=U1+U2+……+Un；串聯(lián)電路的各電阻分得的電壓與其阻值成正比。串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率與其阻值成正比（2）電壓表

在電阻串聯(lián)的電路中，通常有以下的實(shí)際應(yīng)用：

若干只電阻串聯(lián)可以獲得較大的電阻；

采用幾只電阻串聯(lián)可以構(gòu)成分壓器，使用同一電源能供出幾種不同數(shù)值的電壓；

當(dāng)負(fù)載額定電壓低于電源電壓時(shí)，可用串聯(lián)電阻的方法將負(fù)載接入電源；

擴(kuò)大電壓表的量程，限制和調(diào)節(jié)電路中電流的大小。

常用的電壓表是由微安表或毫安表改裝而成的

5.電阻的并聯(lián)電路電流表

(1)電阻的并聯(lián)電路把幾個(gè)電阻元件首端連接在一起、尾端連接在一起就組成了幾個(gè)電阻元件的并聯(lián)，形成的電路稱為并聯(lián)電路。對(duì)于n只電阻的并聯(lián)電路來(lái)說(shuō)，其電路性質(zhì)如下：電路有n條電流路徑，每一條路徑之間互相獨(dú)立，若有一條路徑斷路，其它支路照常工作；并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和；并聯(lián)電路中所有并聯(lián)電阻的端電壓是同一個(gè)電壓，且與總電壓相同；并聯(lián)電路的總電流（并聯(lián)電路的干路電流）等于各支路電流（流過(guò)每個(gè)電阻的電流）之和；并聯(lián)電路的通過(guò)各電阻的電流與其阻值成反比；并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率與其阻值成反比。(2)電流表

在電阻并聯(lián)的電路中，通常有以下的實(shí)際應(yīng)用：

①若干只電阻并聯(lián)可以獲得較小的電阻；

②通過(guò)電阻并聯(lián)可進(jìn)行電流的分流；

③擴(kuò)大電流表的量程。

在微安表或毫安表上并聯(lián)一個(gè)分流電阻，按比例分流一部分電流，這樣就可以利用微安表或毫安表測(cè)量大的電流。如果在刻度盤上標(biāo)出電流值，則構(gòu)成一個(gè)電流表。

電流表是一種用來(lái)測(cè)量交、直流電路中電流的儀表，它相當(dāng)于一個(gè)阻值很小的電阻器，理想的認(rèn)為是短路。

6.電阻的混聯(lián)

在實(shí)際電路中，既有電阻的串聯(lián)又有電阻的并聯(lián)，稱為電阻的混聯(lián)電路。下圖所示為典型的三只電阻的混聯(lián)電路，圖中電阻R1與電阻R2并聯(lián)，然后再與電阻R3串聯(lián)。

對(duì)于混聯(lián)電路的計(jì)算，可先從單純的串聯(lián)和并聯(lián)電路部分開(kāi)始通過(guò)若干次的串、并聯(lián)等效電阻的求解，最終得到混聯(lián)電路的等效電阻

7.電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算

電路中每一點(diǎn)都有一定的電位，就如同空間的每一處都有一定的高度一樣。講高度先要確定一個(gè)計(jì)算高度的起點(diǎn)，講電位也要先指定一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱為零電位點(diǎn)。原則上零電位點(diǎn)可以任意選取，但習(xí)慣上規(guī)定大地的電位為零。有些設(shè)備的機(jī)殼是需要接地的，這時(shí)凡與機(jī)殼連接的各點(diǎn)均為零電位點(diǎn)。電路中的零電位點(diǎn)規(guī)定后，電路中任一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓（電位差），就是該點(diǎn)的電位。其文字符號(hào)用帶單下標(biāo)字母UA或

表示，如UA，即表示A點(diǎn)的電位。知識(shí)鏈接（三）電工的基本操作1.常用的電工工具電工工具是電子、電氣操作的常用工具，其使用不當(dāng)或質(zhì)量不好，都會(huì)影響施工質(zhì)量，降低工作效率。甚至造成事故，因此相關(guān)操作人員必須了解常用電工工具的結(jié)構(gòu)和正確使用方法。

2.電烙鐵的使用（1）電烙鐵的種類電烙鐵是手工焊接的主要工具，它是根據(jù)電流通過(guò)加熱器件時(shí)產(chǎn)生熱量的原理而構(gòu)成的。常用的電烙鐵一般為直熱式。直熱式又分為外熱式、內(nèi)熱式和恒溫式三大類。內(nèi)熱式電烙鐵與外熱式電烙鐵比較，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、升溫快、耗電省和效率高。①外熱式電烙鐵

一般由烙鐵頭、烙鐵芯、傳熱筒、手柄、插頭等部分所組成②內(nèi)熱式電烙鐵

一般由連接桿、手柄、烙鐵芯（發(fā)熱元件）、烙鐵頭幾個(gè)部分組成，如圖2-27所示。烙鐵芯安裝在烙鐵頭的里面（發(fā)熱快，熱效率高達(dá)85％～％％以上），烙鐵芯采用鎳鉻電阻絲繞在瓷管上制成。常用的規(guī)格有20W、35W和50W等。③恒溫電烙鐵

恒溫電烙鐵的烙鐵頭內(nèi)，裝有磁鐵式的溫度控制器，用來(lái)控制通電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。在焊接溫度不宜過(guò)高、焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)的元器件時(shí)，應(yīng)選用恒溫電烙鐵，但它價(jià)格較高。（2）電烙鐵的握法

①反握法是用五指把電烙鐵的柄握在掌內(nèi)。此法適用于大功率電烙鐵，焊接散熱量大的被焊件。如圖2-29（a）所示。

②正握法是適用于較大的電烙鐵，彎形烙鐵頭的使用一般也用此法。如圖2-29（b）所示。

③握筆法是用握筆的方法手握電烙鐵，此法適用于小功率電烙鐵，焊接散熱量小的被焊件，如焊接收音機(jī)、電視機(jī)的印制電路板及其維修等。如圖2-29（c）所示。（4