電工基礎(chǔ)知識(shí)(課件)

《電工基礎(chǔ)知識(shí)》課件機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)的意義電工電子自問世以來已經(jīng)延伸到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)械類產(chǎn)品也慢慢的過度為機(jī)電一體化產(chǎn)品的方向發(fā)展,社會(huì)對(duì)機(jī)械工人的要求也從機(jī)械類單一工種,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電類復(fù)合人才的要求。因此,電工電子已經(jīng)成為機(jī)械類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程,而且是一門理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的基礎(chǔ)課程。學(xué)校為了能夠滿足專業(yè)和職業(yè)能力的需求,又不能像本科教育那樣,只有立足打好深厚基礎(chǔ)。引言早在公元前6世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了電的存在，從雷電到靜電，從摩擦起電到水力發(fā)電、火力發(fā)電，再到核電站發(fā)電。電以其生產(chǎn)、變換經(jīng)濟(jì)、傳輸、分配容易，使用、控制方便等，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活不可或缺的物質(zhì)，人類社會(huì)已步入電的時(shí)代，因而電氣化的程度也成為衡量一個(gè)國家生產(chǎn)力水平和綜合國力的主要標(biāo)志之一。在實(shí)際應(yīng)用中，電總是按照一定的路徑傳輸和運(yùn)行。電按其性質(zhì)分為直流電和交流電，相應(yīng)電路分為直流電路和交流電路。古代發(fā)現(xiàn)

在對(duì)電的具體認(rèn)知很多年前，人們就已經(jīng)知道發(fā)電魚（electricfish）會(huì)發(fā)出電擊。根據(jù)公元前2750年撰寫的古埃及書籍，這些魚被稱為“尼羅河的雷使者”，是所有其它魚的保護(hù)者。大約兩千五百年之后，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學(xué)者和阿拉伯醫(yī)學(xué)者，才又出現(xiàn)關(guān)于發(fā)電魚的記載。古羅馬醫(yī)生Scribonius

Largus

也在他的大作《Compositiones

Medicae》中，建議患有像痛風(fēng)或頭疼一類病痛的病人，去觸摸電鰩，也許強(qiáng)力的電擊會(huì)治愈他們的疾病。阿拉伯人可能是最先了解閃電本質(zhì)的族群。他們也可能比其它族群都先認(rèn)出電的其它來源。早于15世紀(jì)以前，阿拉伯人就創(chuàng)建了“閃電”的阿拉伯字“raad”，并將這字用來稱呼電鰩。在地中海區(qū)域的古老文化里，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦后，會(huì)吸引羽毛一類的物質(zhì)。公元前600年左右，古希臘的哲學(xué)家泰勒斯（Thales,640-546B.C.）做了一系列關(guān)于靜電的觀察。從這些觀察中，他認(rèn)為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質(zhì)迥然不同；磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解并不正確。但后來，科學(xué)會(huì)證實(shí)磁與電之間的密切關(guān)系。富蘭克林做了多次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步揭示了電的性質(zhì)，并提出了電流這一術(shù)語。富蘭克林對(duì)電學(xué)的另一重大貢獻(xiàn)，就是通過1752年著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，“捕捉天電”，證明天空的閃電和地面上的電是一回事。他用金屬絲把一個(gè)很大的風(fēng)箏放到云層里去。金屬絲的下端接了一段繩子，另在金屬絲上還掛了一串鑰匙。當(dāng)時(shí)富蘭克林一手拉住繩子，用另一手輕輕觸及鑰匙。于是他立即感到一陣猛烈的沖擊（電擊），同時(shí)還看到手指和鑰匙之間產(chǎn)生了小火花。他的手被彈開了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明：被雨水濕透了的風(fēng)箏的金屬線變成了導(dǎo)體，把空中閃電的電荷引到手指與鑰匙之間。一年后他制造出了世界上第一個(gè)避雷針。他發(fā)明了搖椅，避雷針，改進(jìn)了路燈。發(fā)現(xiàn)了墨西哥灣的海流。制定了新聞傳播法。光學(xué)方面，他發(fā)明了老年人用的雙焦距眼鏡，即能看清楚近處又能看清楚遠(yuǎn)處的事物。最先繪制暴風(fēng)雨推移圖。發(fā)現(xiàn)人們呼出氣體的有害性。最先解釋清楚北極光。被稱為近代牙科醫(yī)術(shù)之父。最先組織了消防廳。創(chuàng)立了近代的郵信制度。創(chuàng)立了議員的近代選舉法。發(fā)現(xiàn)了感冒的原因。發(fā)明了顆粒肥料。設(shè)計(jì)出夏天穿的白色亞麻服裝，設(shè)計(jì)了最早的游泳眼鏡和蛙蹼。此外，他對(duì)氣象、地質(zhì)、聲學(xué)及海洋航行等方面都有研究，并取得了不少成就。發(fā)明玻璃琴（GlassHarmonica），于1763年發(fā)明，它是一組放置于水平紡錘中的玻璃器皿，經(jīng)由演奏者的腳踏板使紡錘中充滿水，再經(jīng)由手指精巧的摩擦而發(fā)出聲音。本杰明·富蘭克林是18世紀(jì)美國的實(shí)業(yè)家、科學(xué)家、社會(huì)活動(dòng)家、思想家、文學(xué)家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽(yù)的科學(xué)家和發(fā)明家。本課的主要任務(wù)使學(xué)生了解常用電機(jī)、電器的工作原理，能看懂電器、接觸器控制線路原理圖。學(xué)會(huì)使用萬用表示波器等常用儀表和選用常規(guī)電器元件，并能裝調(diào)一般的控制電路。工業(yè)電子學(xué)部分主要講授交、直流放大電路、振蕩電路、脈沖與數(shù)字電路的工作原理及其應(yīng)用。使學(xué)生掌握電子電路的

分析方法，能閱讀電子線路圖，學(xué)會(huì)使用常用的電子儀器。第一章電路的基本概念和基本定律第一節(jié)電路和電路模型第二節(jié)電路的基本物理量第一節(jié)電路和電路模型一、電路的組成1.電路的三部分組成：電源（信號(hào)源）：供給電路電能（電信號(hào)）；負(fù)載：接受電能或電信號(hào)；中間部分：控制電路接通和斷開及連接和電流傳輸部分（如開關(guān)，導(dǎo)線等）；2.電路的基本作用：（1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換（2）傳遞和處理信號(hào)二.電路模型1.引入電路模型的原因：我們?cè)谘芯亢头治鲆粋€(gè)實(shí)際電路時(shí)，對(duì)于一些與研究無關(guān)的因素我們無需考慮，比如負(fù)載電源的形狀、大小等等，只考慮其電特性就可以。這樣我們?cè)诋嬕粋€(gè)電路圖時(shí)無需把實(shí)物的形狀畫出，可將電源負(fù)載等簡單化，理想化。2.其中各部分的理想化模型如圖所示：電阻電容電感3.電路模型：由理想化元件構(gòu)成的電路。

三、電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài):1、有載狀態(tài)（通路）；2、短路狀態(tài)；3、開路狀態(tài)。如下圖所示：（a)電源與負(fù)載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過。(b)當(dāng)a、b兩點(diǎn)間用導(dǎo)線相連時(shí)，稱電阻R1被短路。a、b間導(dǎo)線稱為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注:短路可分為有用短路和故障短路，故障短路往往會(huì)造成電路中電流過大，使電路無法正常工作，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生事故。(c)開關(guān)S斷開或電路中某處斷開，切斷的電路中沒有電流流過，此時(shí)的電路稱為開路。開路又叫斷路，斷開的兩點(diǎn)間的電壓稱為開路電壓。注：開路也分為正常開路和故障開路。如不需要電路工作時(shí)，把電源開關(guān)打開為正常開路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路，它使電路不能正常工作。第二節(jié)電路的基本物理量一、電流1、定義：電荷的定向運(yùn)動(dòng)2、電流是一個(gè)矢量,既有大小又有方向方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向大?。河秒娏鲝?qiáng)度來表示，電流強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流強(qiáng)度習(xí)慣上又常被簡稱為電流。3.根據(jù)電流的大小和方向隨時(shí)間變化情況，電流的分類：電流恒定電流（穩(wěn)恒電流)時(shí)變電流脈動(dòng)電流變動(dòng)電流非周期性變動(dòng)電流周期性變動(dòng)電流非交變電流交變電流非正弦交流電正弦交流電恒定電流——大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流，簡稱直流。簡寫作“DC”，用“I”表示。時(shí)變電流——大小和方向或兩者之一，隨時(shí)間變化的電流稱為時(shí)變電流，用“i”表示。脈動(dòng)電流——方向不變，但大小隨時(shí)間變化的電流，稱為脈動(dòng)電流。變動(dòng)電流——大小和方向均隨時(shí)間變化的電流，稱為變動(dòng)電流。周期性變動(dòng)電流——每隔一段時(shí)間，總是重復(fù)前面的變化的變動(dòng)電流，稱為周期性變動(dòng)電流。交變電流——在一個(gè)周期內(nèi)，電流平均值為零的周期性變動(dòng)電流稱為交變電流，簡稱交流，簡寫作“AC”。正弦交流電——按正弦規(guī)律變化的交變電流，稱為正弦交電。4.電流的計(jì)算公式:直流的計(jì)算公式：交流的計(jì)算公式：5.電流的單位：安培（A）（國際單位制）,1安培表示1秒內(nèi)通過截面的電荷量為1庫侖。常用單位還有千安kA,毫安mA,微安μA6.參考方向的引入：

在分析電路時(shí)，對(duì)復(fù)雜電路中某一段電路里電流的實(shí)際方向有時(shí)很難確定，而且有時(shí)電流的實(shí)際方向還在不斷地改變，因此在電路中很難標(biāo)明電流的實(shí)際方向，為了解決這樣的困難，引入了電流的“參考方向”這一概念。參考方向：在一段電路或一個(gè)電路元件中事先選定一個(gè)方向，這個(gè)選定的電流方向就叫做電流的參考方向。7.電流參考方向的表示：1）用實(shí)線箭頭表示AB2）雙下標(biāo)表示，如AB，其參考方向是由A指向B注（1）電流參考方向可以任意選定（2）參考方向一經(jīng)選定，在電路分析和計(jì)算過程中，不能隨意更改（3）所選定的電流參考方向并不一定就是電流的實(shí)際方向i8.參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系規(guī)定：若一致，則電流值為正，即

i>0若相反，則電流值為負(fù)，即i<0即可以在選定的電流的參考方向下，據(jù)電流的正負(fù)來確定出某一時(shí)刻電流的實(shí)際方向二、電壓和電位：（一）電壓1.常用電壓的分類：直流電壓，用U表示交流電壓，用u表示2.電壓的大?。弘娐分腥我釧、B兩點(diǎn)間的電壓，在數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功。電壓定義式：A、B兩點(diǎn)間的直流電壓表示為交流電壓表示為4.電壓的單位：在國際單位制中，電壓的單位是伏特（V）。

物理意義：當(dāng)電場(chǎng)力將1庫侖（C）的電荷量從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所作的功為1焦耳（J）時(shí)，則該兩點(diǎn)間的電壓為1伏特（V）。電壓的單位還有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（μV）5.電壓的參考方向用實(shí)線箭頭或雙下標(biāo)表示。3.電壓的實(shí)際方向定義為正電荷在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用（電場(chǎng)力作正功時(shí)）移動(dòng)的方向。6.電壓的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：一致時(shí)，電壓值為正值，即u>0相反時(shí)，電壓值為負(fù)值，即u<0如圖所示：（二)電位1.電位的定義：在電路中任選一點(diǎn)為參考點(diǎn)，則某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓就叫做這一點(diǎn)（相對(duì)與參考點(diǎn)）的電位。2.電位的表示：參考點(diǎn)在電路圖中用符號(hào)“┷”表示。3.電位與電壓的關(guān)系：

兩點(diǎn)間的電壓就是該兩點(diǎn)電位之差，電壓的實(shí)際方向是由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，有時(shí)也將電壓稱為電壓降。4.引入電位后電壓的參考方向的另一種表示方法：可以用“參考極性”的標(biāo)注方法來表示，即在電路或元件兩端標(biāo)以“+”“-”符號(hào)，“+”號(hào)表示假設(shè)的高電位端，“-”號(hào)表示假設(shè)的低電位端，由“+”號(hào)指向“-”號(hào)的方向就是選定的電