第一章電路基礎(chǔ)知識中專

1、11 電路和電路圖 12 電流和電壓 13 電阻 14 電功和電功率,第一章 電路基礎(chǔ)知識,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 電風扇電路 電路的組成,電路由電源、負載、控制裝置及導(dǎo)線組成,1、電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。 2、負載是消耗電能的裝置, 也稱為用電器。負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載,使它們構(gòu)成電流的通路,把電源的能量輸送給負載,并根據(jù)需要控制電路的通、斷。 4、 保護裝置保證電路的安全運行,一、電路各組成部分的功能,

2、電路的基本功能有兩大類。 一是進行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換,二、電路的基本功能,1) 實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換,負載: 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,二是進行信息的傳遞和處理,擴音器電路示意圖,2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理,直流電源: 提供能源,負載,信號源: 提供信息,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

3、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,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,為了便于用數(shù)學方法分析電路, 一般要將實際電路模型化，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際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(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,

4、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,電池是電源元件，其參數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻Ro,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,常用圖形符號,常用圖形符號,常用圖形符號,12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。 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,一、電流,1.電流的方向,金屬導(dǎo)體中 電解液中,習慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向

5、，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,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,小燈泡

6、電路是由直流電源(干電池)供電的，稱為直流電路；電風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,2) 參考方向的表示方法,電流,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,2） 電路基本物理量的參考方向,注意： 在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負之分,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,電壓的實際方向即為正電荷在

7、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 雙下標表示 參考方向由正指向負 參考方向由a指向b表示,實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值； 實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值,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

8、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,當電流通過導(dǎo)體

9、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

10、變化，這類物體稱為半導(dǎo)體,二、常用電阻器 1.常用電阻器的外形和符號,1）標稱阻值 標稱阻值即電阻器的標準電阻值。 （2）允許偏差 允許偏差是指電阻真實值與標稱值之間的誤差值。 （3）額定功率 額定功率也稱標稱功率，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,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)備所標額定值的含義,電流

11、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

12、來計算電功率，否則應(yīng)添加一個負號,即P = -UI。 （2）公式選定后，U 和I 的代入值應(yīng)包括其正、負號。 （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，處于負載狀態(tài)；若P 為負值，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,表達式中有兩套正負號： (1) 式前的正負號由U、I 參考方向的關(guān)系確定,2) U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考方向 之間的關(guān)系,通常取 U、I 參考方向相同,U = I R,U = IR,解: 對圖(a)有, U = IR,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,

13、 U = IR,電流的參考方向 與實際方向相反,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),線性電阻的概念,線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線,電源與負載的判別,U、I 參考方向不同，P = UI 0，電源； P = UI 0，負載,U、I 參考方向相同，P = UI 0，負載； P = UI 0，電源,1) 根據(jù) U、I 的實際方向判別,2) 根據(jù) U、I 的參考方向判別,電源： U、I 實際方向相反，即電流從“+”端流出， （發(fā)出功率,負載： U、I 實際方向相同，即電流從“-”端流出。 （吸收功率,

14、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,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 = Pt = 60W(3

15、30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. 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、負載的額定值,電動機的額定值通常標在其外殼的銘牌上，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壓,故電壓又稱電位差。電位是相對的數(shù)值,隨參考點的改變而改變,但電壓是絕對