課題一、電工電子

1、電工電子技術與技能溫風燕 主編課題一 直流電阻電路的故障檢測任務一 學習直流電阻電路基礎知識一、電路的組成二、電路的狀態(tài)三、電路的基本物理量四、歐姆定律五、電阻串并聯(lián)及混聯(lián)電路與應用一、電路的組成圖1-1手電筒電路圖1-1手電筒電路電路就是電流所流經(jīng)的路徑。常見的手電筒電路就是一個最簡單的電路，如圖1-1所示。組成電路的基本部件是：電源、負載、控制和保護裝置及連接導線等。一、電路的組成表1-1常用的電路元件及符號名稱符號名稱符號電阻電壓表電池接地燈泡熔斷器開關電容電流表電感表1-1是一些常用的電路元件及符號。通常將這些理想化的元件用理想導線(沒有電阻)適當組合連接起來即可表示實際電路，即為電路

2、圖。一、電路的組成圖1-2手電筒電路圖圖1-2所示為手電筒的電路圖。其中E和R0的串聯(lián)組合反映實際電源(干電池)的情況，R反映燈泡的發(fā)熱(發(fā)光)情況。二、電路的狀態(tài)1.通路 通路也稱為閉合電路，此時電路中會產(chǎn)生電流，如圖1-6a所示。通路特征：電路中有電流，用電器工作。 2.斷路 斷路也稱為開路，此時電路某一處斷開，不再有電流，如圖1-6b所示。斷路特征：電路中無電流，用電器不工作。3.短路 不經(jīng)過用電器，直接用導線將電源正負極相連的電路叫短路,如圖1-6c所示。短路特征：短路電流很大，往往會損壞電氣設備或引起火災。圖1-6電路的狀態(tài)三、電路的基本物理量1.電流2.電位和電壓3.電動勢4.電能

3、和電功率5.電阻及電阻定律1.電流(1)“電流”的含義在閉合電路中，電荷在電源的作用下規(guī)則地定向移動形成電流，其大小用單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量來表示。大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流，也稱為直流。這時電流大小可表示為I=q / t式中，q是t時間間隔內(nèi)通過導體橫截面的電荷量。電流的單位是安培，簡稱安，用大寫字母A表示。此外，對于較大的電流可以用千安(kA)作單位，較小的電流可以用毫安(mA)或微安(A)作單位，它們之間的關系是但是在實際問題中，電流的真實方向往往難以在電路圖中標出。為了解決這樣的困難，引入?yún)⒖挤较蜻@一概念。參考方向又叫假定正方向，簡稱正方向。1.電流圖1-9電

4、流的真實方向(2)電流的真實方向和參考方向形成電流的電荷，可能是正電荷，也可能是負電荷，習慣上把正電荷運動的方向規(guī)定為電流的方向，如圖1-9所示。1.電流圖1-10電流的參考方向在圖1-10中，實線箭頭是選定的參考方向，虛線箭頭表示的是該段電路中電流的真實方向。其中圖1-10a表示電流真實方向與參考方向一致，電流I是正值；圖1-10b表示二者相反，電流I是負值。1.電流圖1-11電流正負值的討論在圖1-11a中選定的參考方向向右(用實線箭頭表示)，電流I+0.5A；在圖1-11b中選定的參考方向向左，電流I=0.5A。二者參考方向不同，數(shù)值符號相反，但是實際上是同一個電流。2.電位和電壓圖1-

5、12水往低處流水總是從高處流向低處，高處的水位高，低處的水位低，它們之間存在水位差而形成水流，如圖1-12所示。2.電位和電壓圖1-13電壓的參考方向電壓的參考方向根據(jù)習慣可以用三種方法表示，如圖1-13所示。用箭頭的指向來表示，它由假定的高電位端指向低電位端；用“+”、“”符號分別表示假定的高電位端和低電位端；用雙下標字母表示，圖1-13可用AB表示其參考方向，第一個下標A表示假定的高電位點，第二個下標字母B表示假定的低電位點。3.電動勢圖1-15水泵與水流要保持水持續(xù)流動，需要不斷用水泵向水槽A中抽水，如圖1-15所示。同理，要使電流持續(xù)流動，需靠電池不斷提供電能。3.電動勢圖1-16電動

6、勢及其參考方向電池(電源)具有使電流持續(xù)流動的能力，這種能力用電源的電動勢E表示，單位為伏(V)，方向從電源的負極“”指向電源的正極“+”。如圖1-16中，圖a所示是電動勢的真實方向，E=+5；在圖b所示的參考方向下，E5；在圖c所示的參考方向下，E+5V。以后電路中標出的均為物理量參考方向。若電動勢已知極性，則參考方向的標注應盡可能和真實方向一致。圖1-17電動勢與電壓對于圖1-17所示的電源，E和UAB的參考方向剛好相反。這是因為它們的物理意義不同：電動勢的參考方向表示電位升；電壓的參考方向表示電位降。但它們反映的是同一客觀事實。A點電位比B點電位高，所以EUAB。3.電動勢4.電能和電功

7、率(1)電能在導體兩端加上電壓U，通過導體的電流為I，則電路所消耗的電能為 W=UIt(2)電功率電功率是用電設備單位時間所消耗的電能，用字母P表示，其表達式為5.電阻及電阻定律表1-2常用電工材料的電阻率()材料電阻率/m材料電阻率/m銀00159鋼013025銅00175康銅048鋁00283錳銅047鐵00978黃銅007鎢00578鎳鉻合金109對于一根均勻截面積的金屬導體來說，在保持溫度(如20)不變的條件下，它的電阻值與導體的長度成正比，與導體的截面積成反比，還與材料的導電能力有關，即式中，為導體材料的電阻率，單位為歐米(m)；l為導體的長度，單位為米(m)；S為導體的截面積，單位

8、為平方米(m2)。這就是導體的電阻定律。不同的金屬材料，有不同的電阻率。表1-2列出了常用電工材料的電阻率(20)。1.部分電路的歐姆定律圖1-18部分電路四、歐姆定律圖1-18所示為一個電阻構成的部分電路。實驗證明，流過電阻的電流I，與電阻兩端所加的電壓U成正比，與電阻的阻值R成反比，這就是部分電路的歐姆定律，即還可以改寫為或 2.全電路的歐姆定律圖1-19全電路四、歐姆定律全電路是指含有電源的閉合回路，如圖1-19a所示。圖中點畫線框為電源的內(nèi)部電路，叫內(nèi)電路。電源內(nèi)部的電阻叫內(nèi)電阻，用字母r表示。內(nèi)電阻也可以不單獨畫出，只在電源旁邊予以注明，如圖1-19b所示。電源外部的電路叫外電路。全

9、電路的歐姆定律內(nèi)容是：閉合電路的電流與電源電動勢成正比，與整個電路的電阻(內(nèi)電阻和外電阻之和)成反比。其數(shù)學表達式為四、歐姆定律式中，R為負載電阻；r為電源的內(nèi)阻；E為電源的電動勢。Ir是指電源內(nèi)阻上的電壓降；IR=U是指電源向外電路輸出的電壓，簡稱外電路電壓，也叫電源的端電壓，因此全電路的端電壓在一般情況下，電源的電動勢和內(nèi)電阻是不變的，因此電流的大小主要決定于負載R的大小。若負載增大，則電流將減??；反之，若負載電阻減小，則電流將增大。五、電阻串并聯(lián)及混聯(lián)電路與應用1.電阻串聯(lián)電路及應用.電阻并聯(lián)電路及應用.電阻的混聯(lián)1.電阻串聯(lián)電路及應用()電阻串聯(lián)電路如圖1-20所示，假定有n個電阻R1

10、、R2、R3、R4、Rn順序相接，其中沒有分岔，則稱為這n個電阻串聯(lián)。電路中流過每個電阻的電流都相等圖1-20串聯(lián)電路電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即串聯(lián)電路的總電阻大于任何一個分電阻。1.電阻串聯(lián)電路及應用電阻串聯(lián)電路可以等效成一個電阻。圖1-21等效電路兩個電路相互等效，是指結構、元件完全不同的兩個電路的端電壓、電流關系相同，如圖1-21所示。相互等效的兩部分電路可以相互代換，代換前的電路與代換后的電路與任意外電路相連時，外電路的電流、電壓、功率是相等的。圖1-22擴大電壓表量程的原理電路(2)電阻串聯(lián)的應用電壓表擴大量程電阻串聯(lián)的應用非常廣泛

11、。在實際工作中，常用幾個電阻串聯(lián)構成分壓器。在電工測量中，用串聯(lián)電阻來擴大電壓表的量程，以測量較高的電壓，如圖1-22所示。1.電阻串聯(lián)電路及應用.電阻并聯(lián)電路及應用圖1-23并聯(lián)電路()電阻并聯(lián)電路如圖1-23所示，假定有n個電阻R1、R2、Rn并排連接，稱為n個電阻并聯(lián)。并聯(lián)電路特點是：各電阻兩端的電壓相等，即電路的總電流等于各并聯(lián)電阻電流之和，即并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個并聯(lián)電阻。.電阻并聯(lián)電路及應用()電阻并聯(lián)的應用電流表擴大量程并聯(lián)電路的應用也十分廣泛。額定電壓相同的電阻幾乎全部并聯(lián)，這樣任何一個負載不能正常工作時都不影響其他負載。在電工測量中，經(jīng)常在電流表兩端并聯(lián)分流電阻(又稱分

12、流器)，以擴大電流表的量程，如圖1-24所示。圖1-24擴大電流表量程的原理電路.電阻的混聯(lián)圖1-25混聯(lián)電路將所有電路依次放在A、B、C三點之間，可得如圖1-25b所示的等效電路在一個電路中，既有相互串聯(lián)的電阻，又有相互并聯(lián)的電阻，這樣的電路稱為混聯(lián)電路。計算和分析混聯(lián)電路，可以用找等電位點、畫等效電路、求等效電阻的方法。任務二 使用萬用表測量電路電壓、電流及電阻萬用表又稱萬能表或多用表，可用來測量直流電流、直流電壓和交流電流、交流電壓、電阻等，有的萬用表還可用來測量電容、電感以及二極管、晶體管的某些參數(shù)。常用萬用表的外形如圖1-29所示。萬用表分指針式萬用表和數(shù)字式萬用表，這里主要以應用廣

13、泛的指針式萬用表為例進行說明。一、指針式萬用表的結構指針式萬用表主要由指示部分、測量電路、轉換裝置三部分組成。各部分的名稱如圖1-30所示。1.指示部分表1-5萬用表上常見符號及其含義常見符號含義MF47M儀表，F(xiàn)多用式，47型號25測量直流電壓、直流電流時精確度是標度尺滿刻度偏轉的25%50測量交流電壓時精確度是標度尺滿刻度偏轉的5%水平放置使用磁電系整流式儀表絕緣強度試壓6kVMC蘇01000121 1MC江蘇省儀表生產(chǎn)批準文號俗稱表頭，用以指示被測電量的數(shù)值。萬用表上常見符號及其含義列于表1-5。2.測量電路 測量電路的作用是把被測的電量轉變成適合于表頭要求的微小直流電流。它通常包括分流

14、電路、分壓電路和整流電路。3.轉換裝置 萬用表被測物理量和量程的選擇是靠轉換裝置來實現(xiàn)的。轉換裝置通常由量程轉換開關、接線柱、插孔等組成。MF47型萬用表的轉換裝置如圖1-31所示。圖1-31MF47型萬用表的轉換裝置二、指針式萬用表的使用1.操作步驟2.使用注意事項3.具體應用1.操作步驟(1)熟悉所用萬用表萬用表的結構形式多樣，面板上旋鈕、開關的布置也有差異。(2)機械調(diào)零萬用表應水平放置，使用前檢查指針是否指在零位上。(3)接好表筆應將紅表筆的插頭接到紅色接線柱上或標有“+”號的插孔內(nèi)；黑表筆的插頭接到黑色接線柱上或標有“”或“COM”的插孔內(nèi)。(4)選擇測量種類和量程使用時應先選擇被測

15、量的種類，選擇適當量程。1.操作步驟(5)正確讀數(shù)MF47型萬用表表頭上有6條標度尺，分別代表了各自的測量項目。圖1-32所示即為MF47型萬用表標度尺讀數(shù)舉例。圖1-32MF47型萬用表標度尺讀數(shù)舉例圖1-33萬用表表筆的握法2.使用注意事項測量時，應用右手握住兩支表筆，手指不要觸及表筆的金屬部分和被測元器件，如圖1-33a所示。圖1-33b所示的握筆方法是錯誤的。3.具體應用圖1-34直流電流的測量方法(1)直流電流的測量用萬用表測量直流電流時，首先將轉換開關旋到標有“mA”符號的適當量程上，將黑表筆接到電源的負端，紅表筆接到負載的一個端頭上，負載的另一端接到電源的正極。也就是表頭與負載串

16、聯(lián)，而且讓電流流入紅表筆、流出黑表筆。測量時要特別注意，由于萬用表的內(nèi)阻較小，切勿將兩支表筆直接觸及電源的兩極，否則，表頭將被燒壞。測量方法如圖1-34所示。3.具體應用(2)交流電壓的測量測量前，先將轉換開關旋到標有“”符號處，并將開關置于適當量程擋(如圖1-35a所示)，然后將紅表筆插入萬用表上標有“+”號的插孔內(nèi)，黑表筆插入標有“”號的插孔內(nèi)。手握表筆的絕緣部位，先用黑表筆觸及一相帶電體，用紅表筆觸及另一相帶電體或中性錢。讀取電壓讀數(shù)后，使兩支表筆脫離帶電體。(3)直流電壓的測量測量方法與測量交流電壓基本相同。區(qū)別是直流電壓有正負之分，測量時黑表筆應與電源的負極相觸，紅表筆應與電源的正極相觸，二者不可顛倒，如圖1-35b所示。圖1-35交、直流電壓的測量方法3.具體應用圖1-36電阻的測量方法(4)電阻的測量 測量前，將萬用表的轉換開關旋到標有“”符號的適當倍率位置上，然后將兩表筆短接，進行歐姆調(diào)零，再將兩表筆分別觸及電阻的兩端(如圖1-36所示)，將測得的讀數(shù)乘以擋位倍率即為所測電阻值。測量時，必須注意：切勿帶電測量，否則不僅測量結果不準確，而且可能燒壞萬用表。若線路中有電容，則應先放電。使用間歇中，不可將兩表筆短接，以免浪費電池的電能。不可用歐姆擋直接測量檢流計、標準電池等的內(nèi)阻。使用歐姆擋判別儀表的正負端或半導體器件的正反向電阻時，萬用表的“+”端應與內(nèi)附干電池的