電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能.ppt

1、電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（電類專業(yè)通用）,電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能（電類專業(yè)通用）,返回,第1章安全用電,第1章安全用電,返回,1.1供電配電系統(tǒng),電能由發(fā)電廠產(chǎn)生，通過輸電線輸送，最后分配給各個(gè)生產(chǎn)單位及其他用戶，這就構(gòu)成了發(fā)電、輸電和配電的完整系統(tǒng)。 發(fā)電廠按照所利用的能源種類可分為水力、火力、風(fēng)力、核子能、太陽能、沼氣等幾種?，F(xiàn)在世界各國(guó)建造得最多的，主要是水力發(fā)電廠和火力發(fā)電廠。我國(guó)主要利用火力發(fā)電。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定輸電線的額定電壓為35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。,第1章安全用電,1.1供電配電系統(tǒng),如下圖所示的是一個(gè)發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。電能通過輸

2、電線末端的發(fā)電廠變電所分配給各工業(yè)企業(yè)和城市。工業(yè)企業(yè)設(shè)有區(qū)域變電所和工廠變電所（小規(guī)模的企業(yè)往往只有一個(gè)變電所）。區(qū)域變電所將電能分配到各車間，再由工廠變電所或配電箱（配電板）將電能分配給各用電設(shè)備。,發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,第1章安全用電,在工業(yè)企業(yè)中，用電設(shè)備直接使用的電源，絕大多數(shù)是低壓電源，一般是線電壓為380 V、中性點(diǎn)接地的三相電源。動(dòng)力負(fù)載一般是對(duì)稱三相負(fù)載，采用三相三線制；照明等單相負(fù)載雖在連接時(shí)盡量分配在三相上，但很難做到時(shí)時(shí)對(duì)稱，因此采用三相四線制，這是應(yīng)用最多的低壓供電系統(tǒng)。電源設(shè)備的額定電壓一般比用電設(shè)備的額定電壓高5，以補(bǔ)償部分線路電壓降。例如，用電設(shè)備額定電壓為

3、380 V，而變壓器的額定輸出電壓則為400 V。我國(guó)交流電力網(wǎng)額定頻率為50 Hz，偏差不應(yīng)超過0.2 Hz。,1.1供電配電系統(tǒng),1.2.1 常用電工工具,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,第1章安全用電,1.試電筆 試電筆是檢驗(yàn)導(dǎo)線和電氣設(shè)備是否帶電的一種電工常用工具，是廣大電工常用的安全工具，通常分為螺絲刀式和鋼筆式兩種，其結(jié)構(gòu)圖下圖所示。,試電筆的外形結(jié)構(gòu),返回,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,使用試電筆時(shí)，必須按照如右圖所示的正確方法進(jìn)行操作，以手指觸及尾部的金屬體，使氖管小窗背光朝向自己，便于觀察；要防止金屬探頭部分觸及皮膚，以避免觸電。當(dāng)用驗(yàn)電器測(cè)試帶電體時(shí)，電流經(jīng)帶電體、驗(yàn)電器、人

4、體到大地形成通電回路，只要帶電體與大地之間的電位差超過60 V，驗(yàn)電器中的氖管就會(huì)發(fā)光。試電筆檢測(cè)電壓的范圍為60500 V。,試電筆使用時(shí)的握法,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,2.螺釘旋具 螺釘旋具又稱螺絲刀，它是一種緊固或拆卸螺釘?shù)墓ぞ?。按照其功能和頭部形狀不同可分為一字螺釘旋具和十字螺釘旋具，如下圖所示。按握柄材料的不同，又可分木柄和塑料柄兩大類。,螺釘旋具的外形,1.2.1 常用電工工具,3.鉗子 鉗子根據(jù)用途可分為：鋼絲鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、卡線鉗、剝線鉗和網(wǎng)線壓線鉗等。 1）鋼絲鉗 鋼絲鉗又叫平口鉗、老虎鉗，是電工用于剪切或夾持導(dǎo)線、金屬絲、工件、金

5、屬薄板的常用鉗類工具。電工鋼絲鉗由鉗頭和鉗柄兩部分組成，鉗頭由鉗口、齒口、刀口和鍘口4部分組成，如下圖所示為鋼絲鉗的外形。,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,鋼絲鉗的外形圖,1.2.1 常用電工工具,鋼絲鉗的不同部位有不同的用途：鉗口用來彎絞或鉗夾導(dǎo)線線頭或其他金屬、非金屬物體；齒口用來緊固或松動(dòng)螺母；刀口用來剪切導(dǎo)線、起拔鐵釘或剖削軟導(dǎo)線絕緣層；鍘口用來鍘切電線線芯、鋼絲或鉛絲等軟硬金屬，其用途右圖所示。,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,鋼絲鉗的用途,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,2）尖嘴鉗及偏口鉗 （1）尖嘴鉗。尖嘴鉗的頭部尖細(xì)，適用于狹小的工作

6、空間操作。尖嘴鉗有鐵柄和絕緣柄兩種。其中絕緣柄為電工用尖嘴鉗，絕緣柄的耐壓為500 V，其外形、構(gòu)造下圖所示。,尖嘴鉗的外形和構(gòu)造,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,尖嘴鉗的握法如下圖所示。尖嘴鉗的規(guī)格以其全長(zhǎng)的毫米數(shù)表示，有130 mm、160 mm、180 mm等幾種。,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,尖嘴鉗的握法,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,（2）偏口鉗。偏口鉗又稱斜口鉗或斷線鉗，其頭部扁斜，鉗柄有鐵柄、管柄和絕緣柄3種型式，其中電工用的絕緣柄斷線鉗的外形如下圖所示，其耐壓為1 000 V。斷線鉗專供剪斷較粗的金屬絲、線材及電線電纜等用。,偏口鉗的外形,

7、1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,3）剝線鉗 剝線鉗是用于剝落小直徑導(dǎo)線絕緣層的專用工具，其外形如下圖所示，其鉗口部分設(shè)有幾個(gè)咬口，用以剝落不同線徑導(dǎo)線的絕緣層。其手柄是絕緣的，耐壓為500 V。,剝線鉗外形,1.2.1 常用電工工具,4.電工刀 電工刀是用來剖削電線線頭、切割木臺(tái)缺口、削制木槽的專用工具，其外形如下圖所示。 使用電工刀時(shí)，應(yīng)將刀口朝外剖削，以免傷手。剖削導(dǎo)線絕緣層時(shí)，應(yīng)使刀面與導(dǎo)線成45角切入，以免割傷導(dǎo)線。,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,電工刀外形,1.2.1 常用電工工具,5.扳手 1）活絡(luò)扳手 活絡(luò)扳手又稱活絡(luò)扳頭，是用來緊固和松動(dòng)

8、螺母的一種專用工具?；罱j(luò)扳手由頭部和柄部組成，頭部由活絡(luò)扳唇、呆扳唇、扳口、蝸輪和軸銷等組成，其外形如下圖所示，旋動(dòng)蝸輪可調(diào)節(jié)扳口的大小。,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,活絡(luò)扳手外形,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,活絡(luò)扳手的使用方法如下圖所示。應(yīng)注意的是，活絡(luò)扳手不可反方向用力，以免損壞活絡(luò)扳唇，也不可用鋼管接長(zhǎng)手柄來施加較大的扳擰力矩。另外，活絡(luò)扳手不得當(dāng)做撬棒或手錘使用。,活絡(luò)扳手的握法,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,2）其他常用扳手 扳手是用于螺紋連接的一種手動(dòng)工具，種類和規(guī)格很多，下面介紹用于緊固、拆卸六角頭螺

9、釘和螺母的幾種扳手，主要有固定扳手和套筒扳手，其外形結(jié)構(gòu)如右圖所示。,固定扳手,套筒扳手,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,6.電烙鐵 常用的電烙鐵有外熱式和內(nèi)熱式兩大類，外熱式電烙鐵的外形及結(jié)構(gòu)如右圖所示，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，已研制出恒溫電烙鐵和吸錫電烙鐵。,外熱式電烙鐵的外形及結(jié)構(gòu),1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,電烙鐵的握法和焊錫絲的拿法分別如下圖所示。,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,電烙鐵的握法,焊錫絲的拿法,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,使用電烙鐵的工作步驟。在手工使用電烙鐵焊接時(shí)，特別是對(duì)初學(xué)者來說，一般可采用5步工

10、序法。5步工序?yàn)椋簻?zhǔn)備施焊加熱焊件送入焊絲移開焊絲移開電烙鐵，如下圖所示。,焊接工序示意圖,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,從總體上考慮，電烙鐵的選用應(yīng)遵循下面幾個(gè)原則： (1)電烙鐵的形狀要適應(yīng)被焊物面的要求及焊點(diǎn)的密 度。 (2)烙鐵頭頂端溫度應(yīng)適應(yīng)焊錫的熔點(diǎn)，通常這個(gè)溫度應(yīng)比熔點(diǎn)高3080 。 (3)電烙鐵的熱容量應(yīng)能滿足被焊物的要求。 (4)烙鐵頭的溫度恢復(fù)時(shí)間應(yīng)能滿足被焊物的要求。,1.2.1 常用電工工具,第1章安全用電,1.2認(rèn)識(shí)電工實(shí)訓(xùn)室,電工儀表是實(shí)現(xiàn)電氣測(cè)量所需儀表的總稱。利用電工儀表通過一定的方法獲得被求電量實(shí)際數(shù)值的過程，就是電工測(cè)量。

11、電工儀表種類繁多，在電工實(shí)訓(xùn)中用到的儀表主要有萬用表（指針式和數(shù)字式）、電壓表、電流表、示波器和信號(hào)發(fā)生器等。如右圖所示為常用電工儀表的外形圖。,常用電工儀表的外形圖,1.2.2 常用電工儀表,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),1.3.1 人體觸電及預(yù)防,1.安全用電 安全電壓是指人體較長(zhǎng)時(shí)間觸電而不會(huì)發(fā)生觸電事故的電壓。世界各國(guó)對(duì)安全電壓的規(guī)定各不相同。我國(guó)規(guī)定的安全電壓額定等級(jí)為36 V、24 V、12 V、6 V。在我國(guó)一般采用36 V安全電壓，凡工作在潮濕或危險(xiǎn)性較大的場(chǎng)所，應(yīng)采用24 V安全電壓。凡工作在條件惡劣或操作者容易大面積接觸帶電體的場(chǎng)所，應(yīng)采用不超過12 V的安全電壓。凡

12、人體浸在水中工作時(shí)，應(yīng)采用6 V安全電壓。當(dāng)電氣設(shè)備采用超過24 V的安全電壓等級(jí)時(shí)，仍然需要采取防止直接接觸帶電體的保護(hù)措施。,返回,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),2.常見的觸電形式 按照人體觸及帶電體的方式和電流通過人體的途徑，觸電方式大致有3種，即單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電。 （1）單相觸電指人體在地面或其他接地導(dǎo)體上，人體的某一部位觸及一相帶電體的觸電事故。觸電大部分都是單相觸電事故。單相觸電又分中性點(diǎn)接地系統(tǒng)單相觸電和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相觸電，如右圖所示。一般來說，前者更具危險(xiǎn)性。,單相觸電示意圖,1.3.1 人體觸電及預(yù)防,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),（2）兩相

13、觸電如下圖所示，是指人體兩處同時(shí)觸及兩帶電體的觸電事故，這種觸電方式人體承受的電壓更高，是最危險(xiǎn)的觸電。,兩相觸電示意圖,1.3.1 人體觸電及預(yù)防,想一想：為什么兩相觸電比單相觸電危險(xiǎn)？,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),（3）跨步電壓觸電指人在接地點(diǎn)附近，由兩腳之間的跨步電壓引起的觸電事故。當(dāng)帶有電的電線掉落到地面上時(shí)，以電線落地的一點(diǎn)為中心，畫許多同心圓，這些同心圓之間有不同的電位差(即電壓)?？绮诫妷合抵溉苏驹诘厣暇哂胁煌瑢?duì)地電壓的兩點(diǎn)，在人的兩腳之間所承受的電壓差，如下圖所示。跨步電壓與跨步大小有關(guān)，人的跨步距離一般按0.8 m考慮。,跨步電壓觸電示意圖,1.3.1 人體觸電及預(yù)防

14、,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),3.觸電事故的預(yù)防 總結(jié)安全用電經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，應(yīng)采取以下措施預(yù)防觸電事故： （1）加強(qiáng)安全管理,建立和健全安全工作規(guī)程和制度，并嚴(yán)格執(zhí)行。 （2）保證電氣設(shè)備制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量，做好保護(hù)接地或保護(hù)接零，在電氣設(shè)備的帶電部分安裝防護(hù)罩、防護(hù)網(wǎng)。 （3）使用、維護(hù)、檢修電氣設(shè)備，嚴(yán)格遵守有關(guān)安全規(guī)程和操作規(guī)程。 （4）盡量不帶電作業(yè)，特別在危險(xiǎn)場(chǎng)所(如高溫、潮濕地點(diǎn))嚴(yán)禁帶電工作；必須帶電作業(yè)時(shí)，應(yīng)該用各種安全防護(hù)用具、安全工具，如使用絕緣棒、絕緣夾鉗和必要的儀表，戴絕緣手套、穿絕緣靴等，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。 （5）對(duì)各種電氣設(shè)備按照規(guī)定進(jìn)行定期試驗(yàn)、檢查和檢修，發(fā)現(xiàn)

15、故障應(yīng)及時(shí)處理；對(duì)不能修復(fù)的設(shè)備，不可使其帶“病”運(yùn)行，應(yīng)立即更換。 （6）根據(jù)規(guī)定，在不宜使用220380 V電壓的場(chǎng)所，應(yīng)使用1236 V的安全電壓。 （7）禁止非電工人員亂裝亂拆電氣設(shè)備，更不得亂接導(dǎo)線。 （8）加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，提高安全生產(chǎn)和安全用電水平。,1.3.1 人體觸電及預(yù)防,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),在用電過程中，一旦發(fā)生觸電事故，應(yīng)采用安全有效的方法使觸電者迅速脫離電源，并迅速組織現(xiàn)場(chǎng)急救。以下為現(xiàn)場(chǎng)急救的一些方法： （1）觸電急救必須分秒必爭(zhēng)。就地用心肺復(fù)蘇法進(jìn)行搶救，并堅(jiān)持不斷地進(jìn)行，同時(shí)及早與醫(yī)療部門聯(lián)系，爭(zhēng)取醫(yī)務(wù)人員盡快接替救治。 （2）觸電急救時(shí)，

16、首先要使觸電者迅速脫離電源。 （3）觸電者觸及低壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)設(shè)法迅速切斷電源，如拉開電源開關(guān)或刀閘，拔除電源插頭等；使用絕緣工具、干燥的木棒、木板、繩索等不導(dǎo)電物質(zhì)解脫觸電者；抓住觸電者干燥而不貼身的衣服，將其拖開，但一定要避免碰到金屬物體和觸電者的裸露身軀；戴絕緣手套或?qū)⑹钟酶稍镆挛锏劝鸾^緣后解脫觸電者；救護(hù)人員也可站在絕緣墊上或干木板上，絕緣自己進(jìn)行救護(hù)。如果電流通過觸電者入地，并且觸電者緊握電線，可設(shè)法用干木板塞到觸電者身下，使之與地面隔離；也可用干木柄斧子或有絕緣柄的鉗子等將電線剪斷。,1.3.2 觸電急救,第1章安全用電,（4）觸電者觸及高壓帶電設(shè)備，救護(hù)人員應(yīng)迅速切斷電

17、源或用適合該電壓等級(jí)的絕緣工具解脫觸電者。 （5）如果觸電者觸及斷落在地上的帶電高壓導(dǎo)線，且尚未證實(shí)線路無電，救護(hù)人員在未做好安全措施前，不能接近斷線點(diǎn)(810 m范圍)，防止跨步電壓傷人。 （6）觸電人員脫離電源后，如神志清醒，應(yīng)使其就地躺平，嚴(yán)密觀察，暫時(shí)不要站立或走動(dòng)。 （7）觸電人員如神志不清，應(yīng)就地仰面躺平，且確保呼吸道通暢，并用5 s時(shí)間，呼叫傷員或輕拍其肩部，以判定傷員是否意識(shí)喪失。禁止搖動(dòng)傷員頭部呼叫傷員。 （8）如觸電者意識(shí)喪失，應(yīng)在10 s內(nèi)，用看、聽、試的方法，判定傷員呼吸、心跳情況。看傷員的腦部、腹部有無起伏動(dòng)作；用耳貼近傷員的口鼻處，聽有無呼氣聲音；試測(cè)口鼻有無呼氣的

18、氣流。再用兩手指輕試一側(cè)喉結(jié)旁凹陷處的頸動(dòng)脈有無搏動(dòng)。,1.3安全用電常識(shí),1.3.2 觸電急救,第1章安全用電,（9）觸電傷員呼吸和心跳均停止時(shí)，應(yīng)立即按心肺復(fù)蘇法就地?fù)尵取Ｋ^心肺復(fù)蘇法，就是支持生命的3項(xiàng)基本措施，即通暢氣道、口對(duì)口(鼻)人工呼吸和胸外擠壓，分別如下圖所示。,1.3安全用電常識(shí),人工呼吸法施救圖,胸外擠壓法施救,1.3.2 觸電急救,第1章安全用電,1.3安全用電常識(shí),電氣火災(zāi)的撲救方法有以下幾點(diǎn)：,1.3.3 電氣火災(zāi)預(yù)防,（1）先斷電后滅火。,（2）帶電滅火的安全要求。帶電滅火時(shí)，應(yīng)使用干粉滅火器、二氧化碳滅火器進(jìn)行滅火，而不得使用泡沫滅火劑或用水潑救。用水槍帶電滅火

19、時(shí)，宜采用泄漏電流小的噴霧水槍，并將水槍噴嘴接地。滅火人員應(yīng)戴絕緣手套、穿絕緣靴或穿均壓服操作。噴嘴至帶電體的距離： 110 kV及其以下者應(yīng)不小于3 m；220 kV及其以上者應(yīng)不小于5 m。使用不導(dǎo)電的滅火劑滅火時(shí)，滅火器機(jī)體的噴嘴至帶電體的距離：10 kV及其以下者應(yīng)不小于0.4 m；35 kV及其以上者應(yīng)不小于0.6 m。,（3）充油設(shè)備滅火的安全要求。充油設(shè)備著火時(shí)，應(yīng)在滅火的同時(shí)考慮油的安全排放，并設(shè)法將油火隔離；旋轉(zhuǎn)電機(jī)著火時(shí)，應(yīng)防止軸和軸承由于著火和滅火造成的冷熱不均而變形，并不得使用干粉、砂子、泥土滅火，以防損傷設(shè)備的絕緣。,第2章直流電路,電阻元件和歐姆定律,返回,電源模型

20、及其等效電路,*2.5,2.3,電路及其工作狀態(tài)電路是電流所經(jīng)過的路徑，由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)3部分組成。最簡(jiǎn)單的電路如右圖所示，電源是一節(jié)干電池，負(fù)載是小燈泡，導(dǎo)線和開關(guān)是中間環(huán)節(jié)，將電池和小燈泡連接起來，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的電流通路，實(shí)現(xiàn)照明功能。,2.1電路和電路模型,第2章直流電路,返回,簡(jiǎn)單照明電路,2.1.1電路及其工作狀態(tài),1.電路 （1）電源。電源是一種能產(chǎn)生電能的裝置。在日常生產(chǎn)生活中，常用的電源有發(fā)電機(jī)、蓄電池、干電池等，它們分別把機(jī)械能、化學(xué)能等轉(zhuǎn)換成電能，如右圖所示為干電池、直流發(fā)電機(jī)、蓄電池等常見電源的實(shí)物圖。,第2章直流電路,各種常用電源電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能,2.1電路和電

21、路模型,2.1.1電路及其工作狀態(tài),第2章直流電路,（2）負(fù)載。負(fù)載是消耗電能的設(shè)備或者器件，其作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。例如，電燈、電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器等都是負(fù)載。 （3）中間環(huán)節(jié)。電路中的中間環(huán)節(jié)起著傳輸、分配和控制電能的作用。中間環(huán)節(jié)有的簡(jiǎn)單，也有的非常復(fù)雜。簡(jiǎn)單的可以只有一根導(dǎo)線，復(fù)雜的可以是超大規(guī)模集成電路或電力輸送線路。而在一般的電路分析中，因?yàn)閷?dǎo)線的電阻很小，所以常常把導(dǎo)線的電阻視為零。,2.1電路和電路模型,2.1.1電路及其工作狀態(tài),第2章直流電路,2.電路的工作狀態(tài) 一個(gè)電路因?qū)Ь€的不同連接，可有三種不同的工作狀態(tài)： （1）通路。通路就是當(dāng)電源與用電器接通，電路中有電流通過

22、，電源向用電器輸送電能，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，又稱為有載工作狀態(tài)。 （2）斷路。斷路也稱開路，就是電路中沒有電流通過，不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，又稱為空載狀態(tài)。當(dāng)電路中的開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，開路為正常狀態(tài)，而當(dāng)開關(guān)為閉合狀態(tài)時(shí)，電路仍為開路狀態(tài)，則屬于電路故障，需要對(duì)電路進(jìn)行檢修。 （3）短路。短路就是電源兩端被電阻接近零的導(dǎo)體接通。此時(shí)電路中的電流比正常通路時(shí)的電流大很多，如果沒有保護(hù)措施，電源或用電器會(huì)被燒壞，容易發(fā)生火災(zāi)。因此，電路中不允許短路狀態(tài)。,2.1電路和電路模型,2.1.1電路及其工作狀態(tài),第2章直流電路,通路、斷路和短路的狀態(tài)如下圖所示。,電路的工作狀態(tài),2.1電路和電路模型,2.1.1電路及

23、其工作狀態(tài),第2章直流電路,為了研究電路的特性和功能，必須對(duì)電路進(jìn)行科學(xué)抽象，用一些模型來代替實(shí)際電氣元件和設(shè)備的外部功能，這種模型稱為電路模型。構(gòu)成電路模型的元件稱為理想電路元件，也稱為電路元件或者模型元件。用國(guó)家規(guī)定的電氣圖形符號(hào)、文字符號(hào)來表示電路連接情況的圖形，稱為電路圖。,2.1電路和電路模型,2.1.1電路及其工作狀態(tài),2.2電路的基本物理量,第2章直流電路,1.電流的基本概念 只有運(yùn)動(dòng)的電荷才能帶動(dòng)電器。物理學(xué)上把帶電微粒的定向移動(dòng)叫做電流。電流的大小為單位時(shí)間內(nèi)通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。用I表示電流，q表示電荷量，t表示時(shí)間，則計(jì)算電流的公式為,式中，q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截

24、面的電荷量。,2.2.1 電流,返回,2.2電路的基本物理量,第2章直流電路,2.電流的參考方向 帶電微粒的定向移動(dòng)形成了電流，則電流是矢量（即有方向的量）。通常規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，?fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯呢?fù)方向，由此可見，在金屬導(dǎo)體內(nèi)部，電流的方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，下圖所示。,電流的方向,2.2.1 電流,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,為了方便電路的分析，往往在復(fù)雜電路中引入?yún)⒖挤较颉Ｆ浞椒ㄊ牵喝我饧僭O(shè)某一支路中的電流參考方向，把電流看做代數(shù)量，若計(jì)算結(jié)果為正，則表示電流的實(shí)際方向與假設(shè)的參考方向相同；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則表示電流的實(shí)際方向與假設(shè)的參考方向相反。參

25、考方向在圖中用實(shí)線箭頭標(biāo)注，實(shí)際方向用虛線箭頭標(biāo)注，如下圖所示。,電流的實(shí)際方向與參考方向,2.2.1 電流,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,3.電流的類型 電流是既有大小又有方向的物理量。大小和方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電流，用字母“DC”表示，在電路圖中用“”表示直流電流；大小和方向都隨時(shí)間變化的電流稱為交流電流，用字母“AC”表示，在電路圖中用“”表示交流電流。如下圖所示為兩種電流的波形圖。,電流的類型,2.2.1 電流,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,1.電壓 電壓是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量。在國(guó)際單位制中，電壓的單位是伏特（V）。如果設(shè)正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí)

26、電場(chǎng)力所做的功為W，電場(chǎng)力把單位正電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功在數(shù)值上等于A、B兩點(diǎn)間的電壓。則A、B兩點(diǎn)間的電壓為,式中，UAB為A、B兩點(diǎn)之間的電壓（V）；W為電場(chǎng)力所做的功（J）；q為電量（C）。,2.2.2 電壓和電位,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,習(xí)慣上規(guī)定從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)為電壓方向（實(shí)際方向），即電壓降的方向。在分析電路時(shí)，也應(yīng)選取電壓的參考方向。當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，電壓為正（U0）；相反時(shí)，電壓為負(fù)（U0），如右圖所示。參考方向在電路圖中可用箭頭表示，也可用極性“+”、“-”表示。,電壓的方向圖,想一想：為什么夏天用電高峰期燈暗一些，高峰期過后的深夜燈

27、亮一些？,2.2.2 電壓和電位,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,2.電位,電位是度量電勢(shì)能大小的物理量，在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從該點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，即,式中，V為電位（V）；W為電場(chǎng)力所做的功（J）；q為電量（C）。,電壓為兩點(diǎn)間的電位差，用公式表示電壓與電位的關(guān)系為,式中，UAB為A、B兩點(diǎn)間的電壓（V）；VA為A點(diǎn)的電位（V）；VB為B點(diǎn)的電位（V）。,2.2.2 電壓和電位,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,2.2.3 電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)是描述電源性質(zhì)的重要物理量。在電源中，正電荷在電場(chǎng)力作用下不斷從電源正極流向電源負(fù)極，同樣，在電源內(nèi)部，也有一種力將正電荷從電源

28、負(fù)極移動(dòng)到電源正極，這種力稱為非靜電力。非靜電力不斷地把正電荷從電源負(fù)極移動(dòng)到電源正極，將其他形式的能轉(zhuǎn)換為電能，使電源兩端的電壓保持不變。非靜電力所做的功與被移動(dòng)電荷的電量的比值，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)。如下圖所示，鋰電池上的標(biāo)注“3.7伏”即為該電池的電動(dòng)勢(shì)標(biāo)注。,鋰電池的電動(dòng)勢(shì)標(biāo)注,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,（1）電源端電壓U反映的是電場(chǎng)力在外電路將正電荷由高電位點(diǎn)（正極）移向低電位點(diǎn)（負(fù)極）做功的能力。電動(dòng)勢(shì)E反映的是非靜電力將電源內(nèi)部的正電荷從低電位點(diǎn)（負(fù)極）移向高電位點(diǎn)（正極）做功的能力。 （2）若不考慮電源內(nèi)損耗，則電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上與它的端電壓相等，但實(shí)際方向相反，即E

29、=-UAB，如右圖所示。,電源端電壓和電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系,（3）電源對(duì)電路的作用效果可以用電動(dòng)勢(shì)來表示，也可以用電壓來表示，電動(dòng)勢(shì)E和電壓UAB反映的是同一件事，所以，在很多情況下，常常不是用電動(dòng)勢(shì)E而是用電源正負(fù)極之間的電壓UAB來表示電源的作用效果。,電源端電壓是指電源兩端的電壓值，用U表示，它與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：,2.2.2 電壓和電位,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,1.電功 電流流過負(fù)載時(shí)對(duì)負(fù)載所做的功稱為電功，用符號(hào)W表示。在一段電路中，電流對(duì)導(dǎo)體所做的功與導(dǎo)體兩端的電壓U（V）和通過導(dǎo)體的電流I（A）以及通電時(shí)間t（s）成正比，其計(jì)算公式為,電功的國(guó)際單位是焦耳

30、（J）。在工程上，常用的電功單位為千瓦時(shí)（kWh），俗稱度。,2.2.4 電功和電功率,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,2.電功率 不同的用電器在相同時(shí)間內(nèi)的用電量是不同的，即電流做功快慢是不一樣的。電流做功快慢用電功率描述，其大小等于時(shí)間t內(nèi)電流所做的功W，即,電功率的國(guó)際單位為瓦特，簡(jiǎn)稱瓦（W），常用的電功率單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。,2.2.4 電功和電功率,第2章直流電路,2.2電路的基本物理量,電流流過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，稱為電流熱效應(yīng)。英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)證明：電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q與電流強(qiáng)度I的平方、導(dǎo)體的電阻R及通電時(shí)間t成正比，這就是焦耳

31、定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,電流的熱效應(yīng)在工業(yè)上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。例如，照明燈是利用電流產(chǎn)生的熱使燈絲達(dá)到白熾狀態(tài)而發(fā)光的；熔斷器是利用電流的熱效應(yīng)熔斷熔絲切斷電源的。電流的熱效應(yīng)也有不利的一面，如電路中的導(dǎo)線都有一定的電阻，在通電時(shí)會(huì)發(fā)熱，若截面選擇過小，電阻大，易造成發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)加速導(dǎo)線外皮絕緣材料的老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起漏電或短路事故；若截面選擇過大，則浪費(fèi)材料，不經(jīng)濟(jì)。,2.2.5 焦耳定律,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,返回,2.3.1 電阻定義及表達(dá)式,金屬導(dǎo)體中的自由電子在運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)不斷地與金屬中的離子發(fā)生碰撞，從而阻礙了其定向移動(dòng)，這種阻礙作用就稱為電阻，用符號(hào)R或r表示。

32、電阻的定義為：當(dāng)導(dǎo)體兩端加1 V電壓，通過的電流是1 A時(shí)，導(dǎo)體的電阻就是1 。在國(guó)際單位制中，電阻的單位為歐姆（），常用的電阻單位還有千歐（k）、兆歐（M）等。,在電路中，導(dǎo)線常被看做電阻為零的理想導(dǎo)體。但在實(shí)際電路中，線路電阻的存在是不容忽視的。在溫度不變時(shí)，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線所用材料的電阻率、長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)線的橫截面積成反比，即,式中，l為導(dǎo)線的長(zhǎng)度（m）；S為導(dǎo)體的橫截面積；為導(dǎo)線材料的電阻率（m）。,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,如下表所示是常用導(dǎo)線材料在20 時(shí)的電阻率。,想一想：將一根電阻為10 的電阻絲，從中間剪為兩段，則剪斷后其中一段電阻絲的電阻值為多少？,2.3

33、.1 電阻定義及表達(dá)式,2.3.2電阻器及其標(biāo)注,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,電阻器是用碳及鎳鎘合金等材料制成的一種具有一定阻值的電氣元件，在電路中能起降壓和限流等作用。電阻器按阻值是否可變分為可變電阻器、固定電阻器和敏感電阻器三大類。常見電阻器外形如右圖所示。,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,電阻器有3個(gè)主要參數(shù)，分別為標(biāo)稱阻值、允許誤差和額定功率。,一般采用3種方法標(biāo)注在電阻器上： （1）直標(biāo)法。把電阻值、電功率和誤差直接標(biāo)注在電阻器上，如下圖所示，電阻的標(biāo)稱阻值為3.3 k，允許誤差為5%，額定功率為2 W。 （2）文字符號(hào)法。用數(shù)字和文字符號(hào)，或者兩者的結(jié)合標(biāo)注

34、電阻器的阻值。不管是3位文字符號(hào)標(biāo)注還是4位文字符號(hào)標(biāo)注，最后一位表示的都是電阻值的倍率，其余的數(shù)字位表示電阻值的有效數(shù)字。如363表示36103 ，1505表示150105 。,電阻器直標(biāo)法,2.3.2電阻器及其標(biāo)注,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,（3）色標(biāo)法。用電阻器上的4條或5條不同顏色的色環(huán)表示電阻值的標(biāo)注方法。一般電阻器上多采用四色環(huán)標(biāo)注法，其中3條表示電阻器的電阻值，一條表示誤差，如下圖所示，具體識(shí)別方法可查閱元件手冊(cè)。,2.3.2電阻器及其標(biāo)注,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,1.部分電路歐姆定律 不含電源的一段電路稱為部分電路，如下圖所示。流過導(dǎo)體的電流和

35、這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，這個(gè)結(jié)論稱為歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,部分電路,2.3.3 歐姆定律,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,電阻元件的特性一般用伏安特性來表示，伏安特性指的是電阻元件兩端的電壓U與通過其電流I的關(guān)系。當(dāng)電阻器兩端的電壓與通過它的電流成正比，其伏安特性曲線為線性；反之，電阻兩端的電壓與通過它的電流不是線性關(guān)系的伏安特性曲線為非線性。如下圖所示為伏安特性曲線。,伏安特性曲線,2.3.3 歐姆定律,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,2.全電路歐姆定律 全電路是指含有電源的閉合電路，如下圖所示。電源以外的電路稱為外電路，外電路的電阻R稱為外電阻

36、；電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，電源的內(nèi)部也有電阻r，稱為內(nèi)電阻。,全電路中的電流強(qiáng)度I與電源的電動(dòng)勢(shì)E成正比，與整個(gè)電路的電阻（即內(nèi)電路總電阻r和外電路總電阻R的總和）成反比。這個(gè)規(guī)律稱為全電路歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,全電路,2.3.3 歐姆定律,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,外電路總電阻R（負(fù)載電阻）上的電壓稱為外電壓，也稱為路端電壓。根據(jù)部分電路歐姆定律可知，U=IR=E-Ir。內(nèi)電阻r上的電壓稱為內(nèi)電壓，根據(jù)部分電路歐姆定律可知，Ur=Ir。,對(duì)于給定的電源，E和r是不變的。當(dāng)負(fù)載電阻R即斷路時(shí)，I=0，U=E，即電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于路端電壓。利用這一特點(diǎn)，可用電壓表測(cè)量

37、電源的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)負(fù)載R變小時(shí)，電流I變大，內(nèi)電阻上的電壓變大，路端電壓U隨之變小。當(dāng)負(fù)載電阻R=0即短路時(shí)，I=E/r。由于內(nèi)電阻r一般都很小，因而電路中的電流比正常工作電流大很多，如果沒有熔斷器，會(huì)導(dǎo)致電源和導(dǎo)線燒毀。,2.3.3 歐姆定律,2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,1.電阻串聯(lián)電路 由兩個(gè)或多個(gè)電阻一個(gè)接一個(gè)地連接，組成一個(gè)無分支電路，各電阻通過同一電流，這樣的連接方式稱為串聯(lián)電路，如下圖所示。,串聯(lián)電路,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,串聯(lián)電路的特點(diǎn)如下： （1）等效電阻。串聯(lián)電路等效電阻等于各分電阻之和，即 R=R1+R2+Rn （2

38、）分壓關(guān)系。串聯(lián)電路中的電阻有分壓作用，其計(jì)算公式為 （3）功率分配。串聯(lián)電路中各電阻的功率分配關(guān)系為,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,串聯(lián)電路的應(yīng)用主要有以下幾點(diǎn)： （1）用于降壓。當(dāng)某一用電器的額定電壓低于電源電壓時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用的特點(diǎn)，可在電路中串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)電阻（降壓電阻），使用電器分得的電壓為額定電壓。 （2）用電位器改變輸出電壓。 （3）用來控制負(fù)載電流。負(fù)載的工作狀況與電流大小有直接關(guān)系，如直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就與電流大小有關(guān)，通過風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)開關(guān)可以改變串接電阻的個(gè)數(shù)，達(dá)到改變風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。,想一想：在電路實(shí)驗(yàn)中，用電器的額定電壓

39、為4 V，現(xiàn)在只有12 V的電壓和一個(gè)可變電阻器，如何才能讓用電器在額定電壓下工作？,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,2.電阻并聯(lián)電路 由兩個(gè)或多個(gè)電阻連接在兩個(gè)公共點(diǎn)之間，組成一個(gè)分支電路，各電阻兩端承受同一電壓，這樣的連接方式稱為并聯(lián)電路，如下圖所示。,并聯(lián)電路,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,并聯(lián)電路的特點(diǎn)如下： （1）等效電阻。并聯(lián)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 （2）分流關(guān)系。并聯(lián)電路的電阻有分流作用，各電阻的電壓相等，電流、電阻和電壓的關(guān)系式為 （3）功率分配。并聯(lián)電路中電阻的功率

40、分配關(guān)系為,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.3電阻元件和歐姆定律,第2章直流電路,并聯(lián)電路的應(yīng)用有：在電路中并聯(lián)一個(gè)電阻，電流就多了一條通路，可以分去干路的一部分電流，并聯(lián)電阻的這種作用稱為分流作用，起分流作用的電阻稱為分流電阻。因?yàn)?U=IR=,則支路電流為,2.3.4 電阻的串并聯(lián),2.4基爾霍夫定律,第2章直流電路,2.4.1 幾個(gè)基本概念,1.支路 由一個(gè)或一個(gè)以上的電路元件所組成的中間無任何分岔的電路稱為支路。如右圖所示，AaB、AbB、AdcB都是支路，而Ad不是支路。支路AaB、AdcB中含有電源，稱為含源支路；支路AbB中沒有電源，稱為無源支路。,2.節(jié)點(diǎn) 3條及3條以上支路的連

41、接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)都是節(jié)點(diǎn)。如果電路中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，則該電路有n-1個(gè)是獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。,3.回路 電路中任一閉合路徑稱為回路。圖中的AaBbA、AdcBaA、AdcBbA都是回路。只有一個(gè)回路的電路稱為單回路電路。 4.網(wǎng)孔 在回路內(nèi)部不含有任何支路的回路稱為網(wǎng)孔。圖中的AaBbA和AdcBbA都是網(wǎng)孔，而AdcBaA不是網(wǎng)孔。,返回,第2章直流電路,2.4基爾霍夫定律,基爾霍夫電壓定律簡(jiǎn)稱為KVL，用以約束回路中的各支路電壓之間的關(guān)系。 KVL的內(nèi)容為：在任一回路中，從任一點(diǎn)以順時(shí)針或逆時(shí)針方向沿回路繞行一周，則所有支路或元件電壓的代數(shù)和恒等于零，即 U=0 上式稱為KVL方程。,關(guān)于

42、KVL方程的應(yīng)用，要注意以下幾點(diǎn)： (1)先設(shè)定回路的繞行方向?？蛇x順時(shí)針方向，也可選逆時(shí)針方向。 (2)確定各段電壓的參考方向。電阻上電壓的參考方向與所取電流的參考方向一致，電源部分的電壓方向由電源的正極指向負(fù)極。 (3)凡是參考方向與繞行方向一致的電壓取正，反之取負(fù)。 (4)電阻上電壓的大小等于該電阻阻值與流經(jīng)該電阻的電流的乘積；電源部分的電壓等于該電源的電動(dòng)勢(shì)。 (5)沿回路繞行一周，列出KVL方程。,2.4.1 幾個(gè)基本概念,第2章直流電路,2.4基爾霍夫定律,基爾霍夫電壓定律不僅適用于閉合回路，也可以推廣應(yīng)用到回路的部分電路（廣義回路），用于求回路的開路電壓。 例：如右圖所示，求a、

43、b兩點(diǎn)間的電壓Uab。,首先根據(jù)歐姆定律求出電路中的I1和I2，即 對(duì)于回路abdca，由基爾霍夫電壓定律得 Uab+I2R4I1R3=0 則 Uab=I1R3I2R4 應(yīng)當(dāng)注意的是，一般對(duì)獨(dú)立回路列電壓方程，網(wǎng)孔一般都是獨(dú)立回路。,2.4.1 幾個(gè)基本概念,第2章直流電路,2.4基爾霍夫定律,2.4.3 基爾霍夫電流定律,基爾霍夫電流定律簡(jiǎn)稱為KCL，又稱為節(jié)點(diǎn)電流定律，它反映了電路中與同一節(jié)點(diǎn)相連的各支路中電流之間的關(guān)系。其內(nèi)容為：在任一時(shí)刻，對(duì)電路中任一節(jié)點(diǎn)分析，流入該節(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入=I出 上式為節(jié)點(diǎn)電流方程，又稱為KCL方程。 如果規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流

44、為正值，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)值，則KCL方程可表示為 I=0 即在任一時(shí)刻，通過電路中任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零，這是KCL方程的另一種表達(dá)形式。,第2章直流電路,2.4基爾霍夫定律,在應(yīng)用基爾霍夫電流定律時(shí)，需要說明以下幾點(diǎn)： （1）KCL方程具有普遍意義，它通常用于電路中的節(jié)點(diǎn)，也可以推廣應(yīng)用于電路中的任一個(gè)封閉面或閉合回路，當(dāng)該封閉面或閉合回路與電路的其余部分相連接時(shí)，則流入封閉面或閉合回路的電流等于流出封閉面或閉合回路的電流。若兩個(gè)電路之間只有一根導(dǎo)線相連，則這根導(dǎo)線中的電流必定為零。 （2）列KCL方程前，首先要設(shè)每一條支路電流的參考方向，然后再根據(jù)參考方向是流入或流出列出KCL方程

45、。當(dāng)求出的某支路電流為正值時(shí)，說明電流的實(shí)際方向與參考方向相同；為負(fù)值時(shí)，則說明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。 （3）KCL對(duì)電路中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都適用。如果電路中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，即可得到n個(gè)KCL方程，但其中只有n-1個(gè)KCL方程是獨(dú)立的。,2.4.1 幾個(gè)基本概念,*2.5電源模型及其等效電路,第2章直流電路,電壓源是實(shí)際電源的一種抽象，可以向外電路提供一定電壓的電源稱為電壓源。實(shí)際的電壓源可以用恒定的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻串聯(lián)起來的模型表示，如右圖所示。,實(shí)際電壓源,若電源內(nèi)阻r=0，則端電壓U始終等于電源電動(dòng)勢(shì)E，與電流I無關(guān)。把內(nèi)阻r為零的電壓源稱為理想電壓源或恒壓源，如右圖所示為直流理想電壓源的模型

46、。,理想電壓源,應(yīng)當(dāng)注意的是，在實(shí)際生活中，理想電壓源是不存在的，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看做理想電壓源。例如，在一定條件下，電源的內(nèi)阻很小，其輸出電壓幾乎不隨負(fù)載變化而變化，這樣的電源可以看成是理想電壓源。,2.5.1 電壓源,返回,第2章直流電路,*2.5電源模型及其等效電路,電流源是實(shí)際電源的一種抽象，可以向外電路提供一定電流的電源稱為電流源。實(shí)際的電流源用IS和內(nèi)阻r并聯(lián)的模型來表示，如下圖所示。當(dāng)有電流流過內(nèi)阻r時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生分流作用。,實(shí)際電流源,2.5.2 電流源,第2章直流電路,*2.5電源模型及其等效電路,若內(nèi)阻r為無窮大，輸出電流I=IS，電流源始終輸出恒定的電流

47、IS。把內(nèi)阻r為無窮大的電流源稱為理想電流源或恒流源，如右圖所示為理想電流源的模型。,應(yīng)當(dāng)注意的是，與理想電壓源一樣，在實(shí)際生活中，理想電流源也是不存在的，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看做理想電流源。例如，在一定條件下，電流源的內(nèi)阻很大，其輸出電流幾乎不隨負(fù)載變化而變化，這樣的電流源就可以看成是理想電流源。,理想電流源,2.5.2 電流源,第2章直流電路,*2.6戴維寧定理和疊加定理,任何一個(gè)通過兩個(gè)端點(diǎn)與外電路相連接的網(wǎng)絡(luò)，不管其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，都稱為二端網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否包含獨(dú)立的電源，二端網(wǎng)絡(luò)可分為有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)。如下圖(a)所示的二端網(wǎng)絡(luò)為無源二端網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)內(nèi)

48、部不包含獨(dú)立的電源；如下圖（b）所示的二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部包含獨(dú)立的電源，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。,二端網(wǎng)絡(luò),2.6.1 戴維寧定理,返回,第2章直流電路,*2.6戴維寧定理和疊加定理,對(duì)于外電路來說，一個(gè)有源線性二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)電路來等效。該電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc；電阻等于有源線性二端網(wǎng)絡(luò)所有電源不作用后的等效電阻R0，這就是戴維寧定理。用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)電路來等效的模型稱為戴維寧等效模型。,2.6.1 戴維寧定理,第2章直流電路,*2.6戴維寧定理和疊加定理,在電路中，電源是提供電能的裝置，當(dāng)一個(gè)電路中有多個(gè)電源時(shí)，各支路上的電流和電氣元件兩端的電壓是這多個(gè)電

49、源共同作用的結(jié)果。疊加定理是指在線性電路中，任一支路上的電流或元件兩端的電壓都是電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路中產(chǎn)生的電流或元件兩端電壓的代數(shù)和。疊加定理是線性電路中的一個(gè)重要原理，它反映了線性電路的兩個(gè)基本特點(diǎn)：疊加性和比例性。 利用疊加定理解題的一般步驟： （1）在原電路中標(biāo)出各支路電流的參考方向。 （2）分別求出各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)的電流大小和實(shí)際方向。 （3）對(duì)各個(gè)支路進(jìn)行疊加，求出最后結(jié)果。,2.6.2 疊加定理,第3章電容和電感,返回,3.1.1電容器及其參數(shù) 1.常見電容器 電容器是從實(shí)際電容器抽象出來的電路模型。電容器加上電壓后，兩塊極板上將出現(xiàn)等量異號(hào)電荷，并在兩極板間形成電

50、場(chǎng)，儲(chǔ)存電量。當(dāng)忽略電容器的漏電阻和電感時(shí)，可將其抽象為只具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量性質(zhì)的電容元件。電容器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，d為平板電容器兩極板間的距離，S為平板電容器的極板面積。,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,返回,極板電容器結(jié)構(gòu),常見的電容器有陶瓷電容器、云母電容器、滌綸電容器、鋁電解電容器、可變電容器和貼片電容器等，其外形如下圖所示。,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,常見電容器外形,3.1.1電容器及其參數(shù),2.電容器的參數(shù) 電容器的主要參數(shù)有額定電壓、標(biāo)稱容量和允許偏差等。 （1）額定電壓。電容器的額定電壓也稱為耐壓，是指在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，可以連續(xù)加在電容器上而不會(huì)損壞電容器的最

51、大直流電壓值或者交流電壓的有效值。在電容器的外殼上通常標(biāo)注該電容器的額定電壓，電容器使用時(shí)承受的實(shí)際電壓不要超過其額定電壓。 （2）標(biāo)稱容量和允許偏差。電容器的標(biāo)稱容量和允許偏差通常也標(biāo)注在電容器的外殼上，標(biāo)稱容量為電容器上標(biāo)注的電容量的值，允許偏差是指國(guó)家規(guī)定的電容器的誤差范圍。 3.電容器的標(biāo)注 （1）直標(biāo)法。直標(biāo)法是將電容器的主要參數(shù)（標(biāo)稱電容量、額定電壓及允許偏差）直接標(biāo)注在電容器上。標(biāo)稱電容量的單位有微法（F）、皮法（pF）。普通電容的允許偏差有5%、10%、20%等，精密電容器的允許偏差有2%、1%等。額定電壓有16 V、25 V、32 V、50 V等。,3.1電容和電容器,第3章

52、電容和電感,3.1.1電容器及其參數(shù),（2）文字符號(hào)法。符號(hào)法是采用數(shù)字或字母與數(shù)字混合的方法來標(biāo)注電容器的主要參數(shù)。數(shù)字標(biāo)注法一般是用3位數(shù)字表示電容器的容量，其中前兩位數(shù)字為有效值數(shù)字，第三位數(shù)字為倍乘數(shù)（即表示有效值后有多少個(gè)0）。字母與數(shù)字混合標(biāo)注法是用24位數(shù)字表示有效值，用p、n、m、等字母表示有效數(shù)后面的量級(jí)。,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,（3）色標(biāo)法。色標(biāo)法是用在電容器上標(biāo)注色環(huán)或色點(diǎn)的方法來表示電容量及允許偏差。其顏色和識(shí)別方法與電阻器色標(biāo)法相同。,3.1.1電容器及其參數(shù),4.電容器的種類,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,電容器的分類方法很多，如按照電解質(zhì)分

53、類、按用途分類、按電容量是否可變分類等，下面簡(jiǎn)要敘述按照電容量是否可變對(duì)電容器進(jìn)行分類。按照電容量是否可變，電容器可以分為固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。 （1）固定電容器。電容量固定不變的電容器為固定電容器。固定電容器的性能和用途與兩極板間的介質(zhì)有密切關(guān)系。使用固定電容器中的電解電容器時(shí)，應(yīng)確保極板極性的正確連接，不可接到交流電路中，否則電解電容器會(huì)被擊穿。 （2）可變電容器。電容量能夠在一個(gè)較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電容器稱為可變電容器。它是通過改變極片間相對(duì)的有效面積或片間距離，實(shí)現(xiàn)電容量的變化的?？勺冸娙萜鞒Ｓ迷跓o線電接收電路中作為調(diào)諧電容器改變諧振回路的頻率。 （3）微調(diào)電容器。電容量能

54、夠在一個(gè)小范圍內(nèi)調(diào)整，并在調(diào)整后可固定于某個(gè)電容的電容器稱為微調(diào)電容器。微調(diào)電容器常用在各種調(diào)諧及振蕩電路中作為補(bǔ)償電容器或校正電容器。,3.1.1電容器及其參數(shù),5.電容,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,對(duì)任意一個(gè)電容器而言，電容器極板上儲(chǔ)存的電量q與外加電壓u成正比，比值是一個(gè)常數(shù)。但是不同的電容器，這一比值不同。因此，常用這一比值來表征電容器存儲(chǔ)電荷的本領(lǐng)，該比值稱為電容器的電容，其公式表示為 C=q/U,式中，C稱為電容，是表征電容元件特性的參數(shù)。 在國(guó)際單位制中，電容的單位為法拉（F）。當(dāng)將電容器充上1 V的電壓時(shí)，極板上若儲(chǔ)存了1 C的電量，則該電容器的電容就是1 F。工程上

55、常采用微法（F）或皮法（pF)。,想一想：一個(gè)電容器的電容值為40 F，在其兩端加上8 V的電壓，則電容器充電完畢后，兩極板上的電荷量為多少？,3.1.1電容器及其參數(shù),3.1.2 電容器的連接,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,1.電容器串聯(lián)電路 由兩個(gè)或多個(gè)電容器一個(gè)接一個(gè)地連接，組成一個(gè)無分支電路，各電容器通過同一電流，這樣的連接方式稱為電容器串聯(lián)電路，如下圖所示。,電容器串聯(lián)電路,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,電容器串聯(lián)電路的特點(diǎn)如下： （1）電荷量關(guān)系。每個(gè)電容器極板帶的電荷量相等，即 q1=q2=qn （2）分壓關(guān)系。串聯(lián)電路中的電容器有分壓作用，其計(jì)算公式為 U=U1

56、+U2+Un （3）等效電容。串聯(lián)電路中總電容和各個(gè)電容的關(guān)系為,+,3.1.2電容器的連接,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,2.電容器并聯(lián)電路,電容器并聯(lián)電路,由兩個(gè)或多個(gè)電容器連接在兩個(gè)公共點(diǎn)之間，組成一個(gè)分支電路，各電容器兩端承受同一電壓，這樣的連接方式稱為電容器并聯(lián)電路，如下圖所示。,3.1.2電容器的連接,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,電容器并聯(lián)電路的特點(diǎn)如下： （1）等效電容。并聯(lián)電路的等效電容等于各并聯(lián)電容之和，即 C=C1+C2+Cn （2）電荷量關(guān)系。電容器上存儲(chǔ)的電荷量是各電容電荷量的總和，即 （3）電壓關(guān)系。電容器兩端的電壓相等，即 U1=U2=Un,3.1

57、.2電容器的連接,3.1.3 電容器的充放電,3.1電容和電容器,第3章電容和電感,使電容器帶電（儲(chǔ)存電荷和電能）的過程稱為充電。使充電后的電容器失去電荷（釋放電荷和電能）的過程稱為放電。,一般電容器的常見故障主要是短路、斷路、容量減退、漏電4種。通常利用電容器的充放電特性來判別電容器的質(zhì)量，使用的是萬用表R100或R1 k擋。 （1）如果電容器的質(zhì)量良好，漏電很小，則萬用表的指針偏轉(zhuǎn)后能夠很快回到起始位置；若電容器漏電很大，則指針不能回到起始位置，這時(shí)所指出的電阻值即為該電容器的漏電阻。 （2）將電容器放電，由指針的偏轉(zhuǎn)判斷電容器的容量。如果表針不擺動(dòng)，說明電容器已經(jīng)失去容量或者電容器內(nèi)部已

58、經(jīng)斷路。 （3）如果指針偏轉(zhuǎn)到0 之后不再回去，說明電容器內(nèi)部已經(jīng)短路。,3.2磁場(chǎng)的基本知識(shí),第3章電容和電感,返回,1.磁場(chǎng)及磁力線 磁場(chǎng)是電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。磁體間的相互作用就是以磁場(chǎng)作為媒介的。 磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括來說，磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力。規(guī)定小磁針的北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向?yàn)樵摯艌?chǎng)的方向。,3.2.1 磁場(chǎng),3.2磁場(chǎng)的基本知識(shí),第3章電容和電感,磁場(chǎng)雖然存在，卻是看不見的。為了便于理解，英國(guó)物理學(xué)家法拉第認(rèn)為由許多磁力線所構(gòu)成的連續(xù)場(chǎng)就叫

59、做磁場(chǎng)。 磁力線是為形象描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向而引入的假想線，如右圖所示。,磁力線,磁力線具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （1）磁場(chǎng)內(nèi)部的磁力線為一組封閉的曲線。 （2）磁力線絕不相交，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極。 （3）磁力線上任何一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。 （4）磁力線越密磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁力線越疏磁場(chǎng)越弱。磁力線均勻分布而又相互平行的區(qū)域稱為均勻磁場(chǎng)，反之稱為非均勻磁場(chǎng)。磁體兩極的磁場(chǎng)最強(qiáng)。 （5）磁力線有排他性，故同性相斥；磁力線具有彈性，可自由縮短，故異性相吸。,3.2.1 磁場(chǎng),3.2磁場(chǎng)的基本知識(shí),第3章電容和電感,奧斯特實(shí)驗(yàn),2.電流的磁效應(yīng) 1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一根導(dǎo)線通上電流時(shí)，會(huì)使導(dǎo)線附近的磁針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，如右圖所示，當(dāng)電流由左邊流向右邊，磁針由水平方向變?yōu)榇怪狈较颉?奧斯特實(shí)驗(yàn)說明，電流的周圍是存在磁場(chǎng)的。這引起了安培的注意，他集中全部精力研究，隨后發(fā)表了關(guān)于磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電流方向的關(guān)系及右手定則的報(bào)告，此后這兩個(gè)定