电工基础课件第一章

1、主讲教师: 杨 华 伟 毕业院校: 豫西南师范大学 专 业: 物理学(四年本科) 联系电话:本班特点,时间紧：学习两个月，每个星期二休息。 任务重：两本教材，一本实操书。 要求高：提前预习，仔细听课，认真完成课后作业， 基本原理要吃透； 考试严：监考严、批改严,严格考勤制度,1、上课率不到70%不能参加考试并实行签到 2、不得在课堂上抽烟 3、上课时间把手机转为振动，最好关机 4、勿在课堂上接听电话 5、佩戴学员证进入课堂（将可凭学员证免费寄存自行车,本专业学习方法,预习：课前至少要把当天要讲的内容看一篇 听课：认真把重点、难点内容记录下来 复习：听完课后要在两天的时

2、间内把授课内容理解，吃透消化。 实操：结合工作需要积极参与实践,电 工 技 术,制作：深圳市职业技术学校 制作:杨华伟 指导老师:张龙,电 工 技 术,电工基础部分 电工安全部分 实验超作部分,上一页,下一页,返 回,电 工 基 础,第一章 直流电路 第二章 电磁与电磁感应 第三章 单相交流电路 第四章 三相交流电路 第五章 电子基础知识 第六章 变压器与异步电动机,上一页,下一页,返 回,电 工 基 础,第七章 常用电工测量仪表 第八章 高、低压电器 第九章 异步电动机的控制线路 第十章 导线的选择和连接 第十一章 电器线路 第十二章 照明线路及照明装置 第十三章 施工用电,上一页,下一页,

3、返 回,第1章 直 流 电 路,1.1 电路的基本感念 1.2 电阻与电导 1.3 欧姆定律 1.4 电工与电功率电流的热效应 1.5 基尔霍夫定律 1.6 简单电路得计算,上一页,下一页,返 回,1.1.1 电路的基本概念,1.1.1 电路、电路组成、电路图 电路：电流流过的路径. 作用：传递和分配电能,并使电能和其它形式的能量相互转换. 电路主要由三部分组成、 (1）电 源：输出电能的装置. （2）负 载：使用电能的装置 （3）连接导线：用来传送和分配电能 附属设备:控制、保护、测量之用 . 图 1 - 1(a)是实物电路图.为了便于计算和分析,可把电路中的实物元件用图形符号来表示,如图

4、1-1( b,上一页,下一页,返 回,图 1 - 1 简单直流电路图,a)实物电路图 (b) 电路图,上一页,下一页,返 回,1.1.1 电路的基本概念,1.1.1 电路的基本概念,电荷的性质,1. 同种电荷相互排斥; 2. 异种电荷相互吸引. 电场 有电荷的地方就有电场,1.1.2 电流,上一页,下一页,返 回,图2.3 导体中的电流 带电粒子:在这里是指正电荷(理解为空穴),负电荷(自由电子) 电流的形成：带电粒子定向有规则的移动而形成的,电流：单位时间内通过导线横截面的电量,叫电流强度,简称电流 公式： (1-1) 电量q,单位库仑(c); 时间t,单位秒(s) 电流强度单位的SI单位：

5、安培, 符号为 A 千安（kA）, 毫安（mA）, 微安（A,上一页,下一页,返 回,1.1.2 电流,注:电荷在电路中不能堆积,也不能在流动中自行消失,也就是说,电流具有连续性. 电流的测量：电流表应与被测元件串联,在直流电路中, 电流表的连线要注意电流表的极性(即, 正、负极) 直流电流：当电流的量值和方向都不随时间变化时,称为直流电流,简称直流.直流电流常用英文大写字母I表示。 交流电流：量值和方向随着时间按周期性变化的电流, 称为 交流电流,简称交流。常用英文小写字母i表示,上一页,下一页,返 回,1.1.2 电流,参考方向：在分析与计算电路时, 常可任意规定某一方向作为电流的正方向或

6、参考方向,与实际方向相同时,侧电流为正值;相反时,侧为负值.用箭头表示如下（我们在电路上看到的方向都是参考方向,上一页,下一页,返 回,1.1.2 电流,1.1.3 电压和电位,电压 电场力:电荷之间的相互作用是通过电场发生的.只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力 f ；电场力做功WAB =fs 电压：电场力将单位正电荷沿电路中的一点推向另一点所作的功称为电压 公式: (1-2) UAB 表示 AB 两点间的电压,WAB 为移动过程中电荷所减少的电能,q 为由 A 点移动到 B 点的电荷量,上一页,下一页,返 回,1.1.3

7、电压和电位,电压的SI单位：是伏特, 符号为V。 常用的单位：千伏（kV）、毫伏（mV）、 微伏（V,上一页,下一页,返 回,电压是衡量电场力的物理量,两点之间的电压数值愈大，电场力作功的能力也愈大,1.1.3 电压和电位,上一页,下一页,返 回,电位 电流可与水流相比，例如：水总是从高电位流向低水位与此相似，在电源外部，电流可以说是从高电位流向低电位，每一点都有一定的电位电路中某点的电位高低是一个相对值，与选的参考点（零电位点）有关电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者说，电路中某两点的电压等于这两点之间的电位差，即 UABVA-VB (1-3) UA、VB分别代表、两点的电位

8、。 电位的单位也是电压的单位 即伏特,用字母V表示,1.1.3. 电压和电位,参考点:一般是指零电位的点 注：通常把参考点的电位规定为零，又称零电位。一般选大地为参考点，即视大地为零电位。在电子仪器和设备中又常把金属外壳或电路的公共接点的电位规定为零,上一页,下一页,返 回,1.1.3电压和电位,电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者说，电路某两点的电压等于这两点之间的电位差。 UABVA-VB (1-3) 电压的测量：电压表应与被测元件并联在被测元件的两段,在直流电路中,电流表的连线要注意电流表的极性(即, 正、负极) 电压的方向：规定从高电位(“”)指向低电位(“”) 电压的

9、实际方向与其正方向一致时，则电压为正值； 电压的实际方向与其正方向相反时，则电压为负值,上一页,下一页,返 回,电压与电位区别: 电压：绝对值，不随参考点的改变而改变 电位：相对值，随参考点的改变而变化,图2.5 电压示意图,上一页,下一页,返 回,1.1.3电压和电位,10 电压与电位的区别_ A 都是表示电场推动电荷所做的功 B 二者的大小都随参考点不同而不同 C 二者单位都用伏特表示 D 二者的大小不随参考点改变 11 电压与电位的关系_ A 某点的电位是该点也参考点之间的电压 B 电压是两点之间的电压差 C 电位相同的点,其之间的电压不一定为0 D 电位不同的点,其之间的电压不一定为0

10、,上一页,下一页,返 回,1.1.3电压和电位,例 如图所示的电路中，已知U1=3V，U2=-2V，求U总=,上一页,下一页,返 回,1.1.3电压和电位,1.1.4 电动势,电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所作的功。符号E，单位V E= W/q (1-4) W表示电源力将正电荷从电源的负极移到正极所做的功，单位是焦耳J；q 表示电荷，单位是库仑；E 表示电动势，单位伏特v。 电动势也有交流与直流之分，交流用“e”表示,上一页,下一页,返 回,上一页,下一页,返 回,图 13 电动势与电压反对方向 图 14 电路接同时的物理过程,1.1.4 电动势,电动势的方向：规定为电源力推动

11、正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向，也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的。见图1-3,用图14简单说明电路接通时的物理过程。 电源内部：电源力克服电场力把正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个电位升高的过程是电源力作功的过程. 电源外部：正电荷在电场力的推动下从高电位移到低电位，同时克服负载中的阻力作功。电能转换为其他形式的能量过程。 形成持续的电流必须有两个条件： 一 是要有电源， 二 是要有一条能够使电荷移动的闭合路径,上一页,下一页,返 回,1.1.4 电动势,1.2.1 电阻与电导,电阻:自由电子在金属导体里作 定向有规则移动时,要 受到阻碍作用,导体对电流

12、的阻碍作用,称为电阻. 大小计算公式: (1-5) L是导线的长度；S是导体的横截面积，单位是平方米； 是电阻率（如表1-1） 电阻的单位：欧( ) 千欧和兆欧,上一页,下一页,返 回,表11 常用金属材料的电组率（20,上一页,下一页,返 回,1.2.1 电阻与电导,电导:导体的电阻电阻越大,其导电性能越差;导体的电阻电阻越小,其导电性能越好.因此电阻的倒数1/R的大小表明了导体导电性能的好坏.叫电导,用符号“G”表示.即 G=1/R 电导的SI单位为西门子(1/).电阻率的倒数称为电导率,用表示. 温度降低,金属的电阻率下降.电阻率趋于零时变成“超导” 超导:能够发生超导现象的物质，叫做超

13、导体,上一页,下一页,返 回,1.2.2 电阻与电导,上一页,下一页,返 回,电阻或电导的电路符号: R G,1.2.2 电阻与电导,1.3. 1 欧姆定律,电压是产生电流的原因 只有导体两端存在电压，导体中才会产生电流没有电压导体中不会产生电流同学们从这一点可以猜想电流大小可能跟什么有关,1.3. 1 欧姆定律,一 部分电路的欧姆定律 欧姆定律：电流I与这段电路 两端的电压U成正比，而与这段 电路的电阻R成反比， 这就是欧姆定律 I=U/R （1-6） 图1-6部分电路 V表示电压, I表示电流, R表示电阻,上一页,下一页,返 回,1.3.1 欧姆定律,欧姆定律还可写成另外两种形式： U=

14、IR （1-7） R = U/I （1-8） 计算: 有U、I、R中的任意两个，可以求出第三个量,上一页,下一页,返 回,电阻一定时，通过导体的电流 跟 导体两端的电压成正比 电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比 注： 电阻不与U成正比、I成比关系。 因为，电阻的大小只与导体的材料、长度、截面积及温度有关,上一页,下一页,返 回,1.3.2 欧姆定律,二 闭合电路的欧姆定律 图18 为最简单的闭合电路,闭合时,实验证明,通过闭合电路中电流的大小与电源电动势成正比,与电路中的负载和电源内阻之和成反比. 即 电源在电路图中可以用电动势E和一个内阻r0串联等效.当r0=0时,这时的电动势,称为

15、理想电压源,图(1-8,1.3.2 欧姆定律,E - 电路的电动势,(v) I - 电路中的电流,(A) R -外电路的总电阻,() r0 - 电源的内电阻,(,上一页,下一页,返 回,电路的三种状态 电路运行过程中,通常有通路.断路短路三种状态如图1-9,1.通路: K与1闭合时,负载与电源接通 电路中有电流通过这时电路处于通路 状态,由公式(1-9) 得; U = E - Ir0 由此可见:电压U总是小于电动势E, 原因是电源内阻r0 上有电压降.耗电能 2.断路: K与2闭合时.电路处于开路状态, R = I = 0 U = E 图1-9,1.3.3 欧姆定律,上一页,下一页,返 回,1

16、.3.3 欧姆定律,3.短路: K与3闭合时,负载电阻为零.处于短路状态.由(1-9) 得 由于, r0很小,所以电流I很大.较大的短路电流很容易导致线路过热烧坏并使电源烧坏,造成严重的事故. 所以要在电源的输出端安装一定规格的熔断丝.较大的短路电流会在极端的时间内把熔断丝烧坏.十电路短路.保护了电路中的元件 u=0 R=0,1.1.4 电工与电功率、电流的热效应,一 电功 电能转化其他形式的能量的过程, 是通过电流做功来实现的. 由前面电场力做功公式(12)W=qU带入电流强度公式(1-1)I=q/t 公式: W=UIt (1-10) 电流所做的功W等于这段电路两段电路的电压U,电路中的电流

17、I与通电时间t三者的乘积. 二 功率 定义：传递转换电能的速率叫电功率，简称功率， 用p或P表示,上一页,下一页,返 回,1.1.4 电工与电功率、电流的热效应,一 电流的热效应 公式: W=UIt (1-10) 二 功率 定义：传递转换电能的速率叫电功率，简称功率， P=U,上一页,下一页,返 回,1.5.1 基尔霍夫定律,a,上一页,下一页,返 回,图a中有三条支路：ab、acb和adb；两个节点：a和b；三个回路：adbca、abca和abda。 1.节点三条或三条以上支路的联接点。 2 .支路无分支的一段电路。支路中各处电 流相等，称为支路电流。 3.回路由一条或多条支路所组成的闭合电

18、路,上一页,下一页,返 回,1.5.1 基尔霍夫定律,1.5.1 基尔霍夫电流定律,a,上一页,下一页,返 回,1.5 基尔霍夫电流定律,1.5.1 基尔霍夫电流定律 在图 a 所示的电路中，对节点a可以写出： I1+I2=I3 或将上式改写成： I1+I2-I3=0 即 I=0 (114) 上式表明:在电流的汇合处,电流的代数和等于零. 习惯上规定:流进节点的电流为正,流出节点的电流为负,上一页,下一页,返 回,图2.35 回路,上一页,下一页,返 回,2.6.2 基尔霍夫电压定律,2.6.2 基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电压定律是用来确定构成回路中的各段电压间关系的。对于图 b 所示的电路，如果从回路adbca中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结果,上一页,下一页,返 回,以图b所示的回路adbca（即为图b所示电路的一个回路）为例，图中电源电动势、电流和各段电压的正方向均