電工基礎(chǔ)(第五版)第一章.ppt

1、11 電路和電路圖 12 電流和電壓 13 電阻,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。,1.1 電路,1. 電路及其組成 電路是電流通過的路徑。它主要由電源、負(fù)載和鏈接導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置四部分構(gòu)成。,4,圖1.1 電路的組成（小電筒）,收音機電路原理圖,供變電, 電路的組成,1、電路的組成及其功能,電源,連接導(dǎo)線和其余設(shè)備為中間環(huán)節(jié),負(fù)載,（1）電源： 提供電能的裝置，它把非電能轉(zhuǎn)換成電能。,（2）負(fù)載： 應(yīng)用電能的裝置，它

2、把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的電能。,（3）導(dǎo)線： 是用來連接電源和負(fù)載，輸送、分配電能 常見導(dǎo)線：銅線和鋁線,（4）控制和保護(hù)裝置： 是對電路起控制和保護(hù)作用,2、電路工作狀態(tài) （1）通路(閉路）：正常工作狀態(tài)下的閉合電路。 （2）開路（斷路）：電源與負(fù)載沒閉合的電路。 （3）短路(捷路）：電源不經(jīng)過負(fù)載直接被導(dǎo)線相連。,電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。 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。 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。 保護(hù)裝置保證電路的安全運行。,電路的基本功能有兩大

3、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,電能傳輸示意圖,二是進(jìn)行信息的傳遞和處理。,擴音器電路示意圖,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際大小和相互之間的位置關(guān)系。,1.電路原理圖,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。 框圖主要用來體現(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)。,2.原理框圖,框圖,由于電路板的制作一般先要用印刷油漆的方法將需要保留銅箔處覆蓋,所以這種

4、電路元件的安裝圖稱為印制電路圖。,3.印制電路圖,印制電路圖,在一定條件下對實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。 一個實際電路由一些理想元件連接而成,成為實際電路的電路模型。,四、電路原理圖常用圖形符號,常用圖形符號,開關(guān),干電池,9V電阻,電阻器,色環(huán)電阻,貼片電阻,加熱電阻,熱敏電阻,氣敏電阻,電位器,二極管,焊接導(dǎo)線/連接點,焊接導(dǎo)線/連接點,架空導(dǎo)線/交叉,指示燈，信號燈,電容器 C,電解電容,貼片電容,瓷片電容,大容量電容,無極性,有極性,接地,電感器 L,找一找門鈴電路中你知道的圖形符號,12電路和電路圖,1.了解穩(wěn)恒直流電、脈動直流電和交變電

5、流的特點。 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際方向的概念。 4.能用萬用表正確測量電流和電壓。,電荷的定向移動形成電流,移動的電荷又稱載流子。,一、電流,1.電流的方向,金屬導(dǎo)體中 電解液中 電流的形成,習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，因此電流的方向?qū)嶋H上與自由電子移動的方向相反。,電流的大小稱為電流強度，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,I、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(mA)和微安(A)。,2.電流的大小,單位詞頭,1.1 人身安全 1.觸電危害 觸電是指人體觸及帶電體后，

6、電流對人體 造成的傷害。 它有兩種類型， 即電擊和電傷。 1) 電傷非致命的 電傷是指電流的熱效應(yīng)、 化學(xué)效應(yīng)、 機械效應(yīng)及電流本身作用造成的人體傷害。 電傷會在人體皮膚表面留下明顯的傷痕， 常見的有灼傷、 電烙傷和皮膚金屬化等現(xiàn)象。 2)電擊 電擊是指電流通過人體內(nèi)部， 破壞人體內(nèi)部組織， 影響呼吸系統(tǒng)、 心臟及神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能， 甚至危及生命。在觸電事故中， 電擊和電傷常會同時發(fā)生。,3）影響觸電危險程度的因素 （1） 電流大小對人體的影響 通過人體的電流越大， 人體的生理反應(yīng)就越明顯， 感應(yīng)就越強烈， 引起心室顫動所需的時間就越短， 致命的危害就越大。 按照通過人體電流的大小和人體所呈

7、現(xiàn)的不同狀態(tài)， 工頻交流電大致分為下列三種： 感覺電流: 指引起人的感覺的最小電流(1-3mA) 。 擺脫電流: 指人體觸電后能自主擺脫電源的最大電流(10mA) 。 致命電流: 指在較短的時間內(nèi)危及生命的最小電流(30mA)。,（2） 電流的類型 工頻交流電的危害性大于直流電，因為交流電主要是麻痹破壞神經(jīng)系統(tǒng)，往往難以自主擺脫。一般認(rèn)為4060 Hz的交流電對人最危險。隨著頻率的增加，危險性將降低。當(dāng)電源頻率大于2000 Hz時，所產(chǎn)生的損害明顯減小，但高壓高頻電流對人體仍然是十分危險的。,（3）電流的作用時間,人體觸電，當(dāng)通過電流的時間越長，愈易造成心室顫動，生命危險性就愈大。據(jù)統(tǒng)計，觸電

8、15min內(nèi)急救，90%有良好的效果，10分鐘內(nèi)60%救生率，超過15分鐘希望甚微。 觸電保護(hù)器的一個主要指標(biāo)就是額定斷開時間與電流乘積小于30mA.s。實際產(chǎn)品一般額定動作電流30 mA，動作時間0.1s，故小于30 mA.s可有效防止觸電事故。,（4） 電流路徑 電流通過頭部可使人昏迷； 通過脊髓可能導(dǎo)致癱瘓； 通過心臟會造成心跳停止， 血液循環(huán)中斷； 通過呼吸系統(tǒng)會造成窒息。 因此， 從左手到胸部是最危險的電流路徑； 從手到手、 從手到腳也是很危險的電流路徑； 從腳到腳是危險性較小的電流路徑。,（5） 人體電阻 人體電阻是不確定的電阻，皮膚干燥時一般為100 K左右，而一旦潮濕可降到1

9、K 。人體不同，對電流的敏感程度也不一樣，一般地說，兒童較成年人敏感,女性較男性敏感?；加行呐K病者，觸電后的死亡可能性就更大。,(6) 安全電壓 安全電壓等級或額定值，這些額定值指的是交流有效值，分別為：42V、36V、24V、12V、6V等幾種,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；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AC表示。,3.直流和交流,穩(wěn)恒直流電 脈動直流電 交流電,小燈泡電路是由直

10、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際方向,4.電流的測量,電流表的接法,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。電壓單位的名稱是伏特，簡稱伏，用V 表示。,二、電壓、電位和電動勢,1.電壓,水壓與水流 電壓與電流,電壓的實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

11、正指向負(fù) 參考方向由a指向b表示,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作為參考點(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。電位的單位是伏特(V)。通常用V 或 表示。,2.電位,電路符號,電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電壓,即Uab=Ua-Ub,故電壓又稱電位差。,電路中某點的電位與參考點的選擇有關(guān)，但兩點間的電位差與參考點的選擇無關(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

12、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,4.電壓的測量,直流電壓表的接法,13 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。 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) 稱為材料

13、的電阻率，單位名稱為歐姆米,簡稱歐米，用符號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。,禁止用濕手去拔插頭或扳動電氣開關(guān)，也不要用濕毛巾去擦拭帶電的電氣設(shè)備等，以免觸電。 一旦發(fā)生電線或電氣設(shè)備起火，在帶電狀態(tài)下，決不能用水或泡沫滅火器滅火，應(yīng)迅速切斷電源，使用不導(dǎo)電的干粉滅火器等進(jìn)行滅火。,

14、電導(dǎo)率 電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，用符號 表示，單位為西門子/米(S/m)，它表示電流通過的難易程度，其數(shù)值越大，表示電流越容易通過。,二、常用電阻器 1.常用電阻器的外形和符號,（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。,2.電阻器的主要參數(shù),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,部分敏感電阻器的外形和

15、符號,接觸電阻和絕緣電阻 1. 接觸電阻 通常在分析電路時,都認(rèn)為閉合的開關(guān)電阻為零，其實在開關(guān)接觸部分總會存在一定的電阻，稱為接觸電阻。 2. 絕緣電阻 絕緣體并非絕對不導(dǎo)電，只不過它的電阻率很大，可以認(rèn)為幾乎不通過電流。但當(dāng)溫度和濕度上升、工作電壓增大時，絕緣體的電阻會減小，漏電流會增大。,14 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

16、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kWh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。,機械式電能表 電子式電能表 預(yù)付費IC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 =UI 來計算電功率，否則應(yīng)添加一個負(fù)號,即P = -UI。 （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

17、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5，工作電壓是220V，將其看作純電阻負(fù)載，通電15min能放出多少能量? 消耗的電能是多少度?,解:熱量,電能,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 電動機的銘牌,【例】 額定值為100/1W 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),1.電路的主要物理量,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.電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點之間的電