第一章电路基础知识(中专)

1、11 11 电路电路和电路图和电路图12 12 电流和电压电流和电压13 13 电阻电阻14 14 电功和电功率电功和电功率第一章第一章 电路基础知识电路基础知识1111电路和电路图电路和电路图1.了解电路的基本组成和基本功能。了解电路的基本组成和基本功能。2.了解电路图的基本类型。了解电路图的基本类型。3.能说出电路图中常用电气元件图形符能说出电路图中常用电气元件图形符号的含义。号的含义。一、一、电路的基本组成电路的基本组成手电筒电路手电筒电路 电风扇电路电风扇电路电路的组成电路的组成电路电路由由电源电源、负载负载、控制装置控制装置及及导线导线组成。组成。电路的组成电路的组成1 1、电源电源

2、是把其他形式的能量转换为电能的装置。是把其他形式的能量转换为电能的装置。2 2、负载负载是消耗电能的装置是消耗电能的装置, , 也称为用电器。负也称为用电器。负载的作用是把电能转换为其他形式的能量。载的作用是把电能转换为其他形式的能量。3 3、控制装置控制装置及及导线导线用于连接电源和负载用于连接电源和负载, ,使它使它们构成电流的通路们构成电流的通路, ,把电源的能量输送给负载把电源的能量输送给负载, ,并根据需要控制电路的通、断。并根据需要控制电路的通、断。4、 保护装置保护装置保证电路的安全运行。保证电路的安全运行。一、一、电路各组成部分的功能电路各组成部分的功能电路的基本功能有。一是进

3、行能量的传输、分配和转换进行能量的传输、分配和转换。二、二、电路的基本功能电路的基本功能负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传输、分传输、分配和转换电能的作用配和转换电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电电动机电炉炉.输电线输电线二是二是进行信息的传递和处理进行信息的传递和处理。扩音器电路示意图电路在生产生活中的应用电路在生产生活中的应用直流电源直流电源: 提供能源提供能源负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等三、电路图三、电路图 用电气符号

4、描述电路连接情况的图称为用电气符号描述电路连接情况的图称为电路电路原理图原理图, ,简称电路图或原理图。它主要反映电路简称电路图或原理图。它主要反映电路中各元件之间的连接关系中各元件之间的连接关系, ,并不考虑各元件的实并不考虑各元件的实际大小和相互之间的位置关系。际大小和相互之间的位置关系。1.电路原理图电路原理图手电筒电路原理图 电风扇电路原理图原理框图原理框图也简称框图也简称框图,它是一种用矩形框、箭它是一种用矩形框、箭头和直线等来表示电路工作原理和构成概况的头和直线等来表示电路工作原理和构成概况的电路图。电路图。框图主要用来体现电路的大致组成情况和工框图主要用来体现电路的大致组成情况和

5、工作流程作流程,更多应用于描述较为复杂的电气系统。更多应用于描述较为复杂的电气系统。2.2.原理框图原理框图在一定条件下对实际电气元件加以理想化在一定条件下对实际电气元件加以理想化, ,只考虑其中起主要作用的某些性能时只考虑其中起主要作用的某些性能时, ,称其称其为为理想元件理想元件。一个实际电路由一些理想元件连接而成一个实际电路由一些理想元件连接而成, ,成为实际电路的成为实际电路的电路模型电路模型。四、电路原理图常用图形符号四、电路原理图常用图形符号 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路, 一般要一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的将实际电路模型化，用足以反映其电

6、磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有电阻元件、电感元理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。件、电容元件和电源元件等。+R0R开关开关EI电珠电珠+U干电池干电池 导线导线 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，能的性质，是电阻元件，其参数为电阻其参

7、数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导线。为是无电阻的理想导线。 开关开关用来控制电路的用来控制电路的通断。通断。常用图形符号常用图形符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用图形符号常用图形符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用图形符号常用图形符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用图形符号常用图形符号常用电气元件的图形符号及文字符号常用电气元件的图形符号及文字符号1212电流和电压电流和电压1.1.了解了解稳恒直流电、

8、脉动直流电和交变电流稳恒直流电、脉动直流电和交变电流的特点。的特点。2.2.理解理解电压、电位和电动势电压、电位和电动势的概念的概念3.3.理解理解电流、电压的参考方向和实际方向的概念电流、电压的参考方向和实际方向的概念。4.4.能用万用表正确测量电流和电压。能用万用表正确测量电流和电压。一、电流一、电流1.1.电流的方向电流的方向 金属导体中 电解液中习惯上规定习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向正电荷移动的方向为电流的方向，因此，因此电流的方向实际上与自由电子移动的方向相反。电流的方向实际上与自由电子移动的方向相反。电荷的定向移动形成电荷的定向移动形成电流电流, ,移动的电荷又称移动的电

9、荷又称载流子载流子。电流的大小称为电流的大小称为电流强度电流强度，简称，简称电流电流，是指单，是指单位时间内通过导体横截面的电荷量位时间内通过导体横截面的电荷量, ,即即: :式中式中, ,I I、Q Q、t t的单位分别为安培的单位分别为安培(A)(A)、库仑、库仑(C)(C)、秒秒(s)(s)。常用的电流单位还有毫安。常用的电流单位还有毫安(mA)(mA)和微安和微安( (A)A)。2.2.电流的大小电流的大小若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流直流电流, ,简称简称直流直流，用符号，用符号DCDC表示。表示。其中，电流大小和方向都不

10、随时间变化而变化的其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流，称为电流，称为稳恒直流电稳恒直流电；电流大小随时间的变化而；电流大小随时间的变化而变化，但方向不变的电流，称为变化，但方向不变的电流，称为脉动直流电脉动直流电。若电流的大小和方向都随时间而变化，则称其为若电流的大小和方向都随时间而变化，则称其为交变电流交变电流，简称，简称交流交流，用符号，用符号ACAC表示。表示。3.3.直流和交流直流和交流电流的分类电流的分类小灯泡电路是由直流电源小灯泡电路是由直流电源( (干电池干电池) )供电的，称供电的，称为为直流电路直流电路；电风扇电路是由交流电源供电的，；电风扇电路是由交流电源供电的

11、，称为称为交流电路交流电路。直流电路交流电路可先任意假定一个电流的可先任意假定一个电流的参考方向参考方向，然后根据，然后根据电流的参考方向列方程求解。电流的参考方向列方程求解。电流的参考方向和实际方向电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压： 在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU注意：注意： 在参考方向选定后在参考方向选定后,电流电流(或电压或电压)值才有正负之分。值才有正负之分。 4.4.电流的测量电流的测量电流表的接法电场力将单位电场力将单位正电荷正电荷从从a点移到点移到b点所做

12、的功，点所做的功，称为称为a、b两点间的两点间的电压电压，用，用Uab表示。电压单位表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用的名称是伏特，简称伏，用V 表示。表示。二、电压、电位和电动势二、电压、电位和电动势1.1.电压电压电压的实际方向即为正电荷在电场中的受力电压的实际方向即为正电荷在电场中的受力方向。已知电流参考方向，则电压参考方向最方向。已知电流参考方向，则电压参考方向最好选择与电流一致，称为好选择与电流一致，称为关联参考方向关联参考方向。电压的参考方向有电压的参考方向有3 3种表示方法。种表示方法。箭头表示 极性符号 双下标表示 参考方向由正指向负 参考方向由a指向b表示 实际方向与参考

13、方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。通常规定交流通常规定交流36V 36V 以下及直流以下及直流48V 48V 以下为安全电以下为安全电压，在潮湿、高温、有导电尘埃的环境中应使用压，在潮湿、高温、有导电尘埃的环境中应使用12V 12V 电压。电压。在电路中任意选定一点作为参考点在电路中任意选定一点作为参考点( (即零电位点即零电位点) )，则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电位的单位是伏特位。电位的单位是伏特

14、(V)(V)。通常用。通常用V V 或或 表示。表示。2.2.电位电位电路符号电路中任意两点之间的电位差就等于这两点电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压之间的电压, ,即即U Uabab= =U Ua a- -U Ub b, ,故故电压电压又称又称电位差电位差。电路中某点的电位与参考点的选择有关，但电路中某点的电位与参考点的选择有关，但3. 3. 电动势电动势电源力将电源力将单位正电荷单位正电荷从电源从电源经电源内部移到经电源内部移到正极所做的功称为电源的电动势，用正极所做的功称为电源的电动势，用E E 表示，单位表示，单位为伏特为伏特(V)(V)。电源的电动势在数值上等于电源没有

15、接入电路电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。部由负极指向正极。外力克服电场力做功直流电动势的方向4.4.电压的测量电压的测量直流电压表的接法1313 电电 阻阻1.1.了解了解电阻率的概念电阻率的概念和和电阻的计算式电阻的计算式。2.2.了解常用电阻器的主要参数及部分敏感电了解常用电阻器的主要参数及部分敏感电阻器的特点。阻器的特点。3.3.能用万用表正确测量电阻能用万用表正确测量电阻, ,并能用兆欧表正并能用兆欧表正确测量绝缘电阻。确测量绝缘电阻。一、电阻和电阻率一、电阻和电阻率当电流通过

16、导体时，由于作定向移动的电荷会和当电流通过导体时，由于作定向移动的电荷会和导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍的同时也对电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍作用称为作用称为电阻电阻。导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，计算公式决定于导体的材料、长度和横截面积，计算公式: :式中的比例常数式中的比例常数 称为材料的称为材料的电阻率电阻率，单位，单位名称为欧姆米名称为欧姆米, ,简称欧米，用符号简称欧米，用符号m m 表示；表示

17、；l l、S S 的单位分别为的单位分别为m m、m m2 2。电阻率的大小反映了物体的导电能力。电阻率电阻率的大小反映了物体的导电能力。电阻率很小、容易导电的物体称为很小、容易导电的物体称为导体导体；电阻率很大、；电阻率很大、几乎不能导电的物体称为几乎不能导电的物体称为绝缘体绝缘体。典型物质的电阻率有一类导电能力介于导体和绝缘体有一类导电能力介于导体和绝缘体之间的物体，它们的导电性能受外界条之间的物体，它们的导电性能受外界条件的影响很大，温度的变化、光照的变件的影响很大，温度的变化、光照的变化、掺入微量其他物质等都可能使其导化、掺入微量其他物质等都可能使其导电性能发生显著的变化，这类物体称为

18、电性能发生显著的变化，这类物体称为半导体半导体。二、常用电阻器二、常用电阻器 1. 1.常用电阻器的外形和符号常用电阻器的外形和符号（1 1）标称阻值）标称阻值标称阻值即电阻器的标准电阻值。标称阻值即电阻器的标准电阻值。（2 2）允许偏差）允许偏差允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。（3 3）额定功率）额定功率额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。2.2.电阻器的主要参数电阻器的主要参数敏感电阻器敏感电阻器是指电阻值随

19、温度、电压、湿度、光是指电阻值随温度、电压、湿度、光照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变化而显著变化的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、化而显著变化的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。湿敏电阻、光敏电阻等。三、敏感电阻器三、敏感电阻器14 14 电功和电功率电功和电功率1.1.理解电功、电功率的概念。理解电功、电功率的概念。2.2.掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。3.3.能正确识读电气设备所标额定值的含义。能正确识读电气设备所标额定值的含义。电流做功的过程，实质上就是将电能转化为其电流做功的过

20、程，实质上就是将电能转化为其他形式的能的过程。他形式的能的过程。一、电功一、电功电流所做的功，称为电流所做的功，称为电功电功，用字母，用字母W W 表示。电表示。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压压U U 、电路中的电流、电路中的电流I I和通电时间和通电时间t t三者的乘积三者的乘积, ,即即: :电功的常用单位是千瓦时，用符号电功的常用单位是千瓦时，用符号kWhkWh表示，表示，即通常所说的即通常所说的1 1度电度电，它和焦耳的换算关系为，它和焦耳的换算关系为: :用来测量电流做功多少用来测量电流做功多少( (也就是电路消耗电也就是电路

21、消耗电能多少能多少) )的仪表称为的仪表称为电能表电能表。机械式电能表 电子式电能表 预付费IC卡式 智能电表 电能表二、电功率二、电功率电流在单位时间内所做的功称为电功率，电流在单位时间内所做的功称为电功率，用字母用字母P P 表示，单位是瓦特，简称瓦，用符表示，单位是瓦特，简称瓦，用符号号W W 表示，其计算式为表示，其计算式为上式还可以写为上式还可以写为（1 1）只有在只有在U U 和和I I 为关联参考方向的情况下为关联参考方向的情况下，才，才能应用能应用P =UI P =UI 来计算电功率，否则应添加一个负号来计算电功率，否则应添加一个负号, ,即即P P = - = -UIUI。（

22、2 2）公式选定后，）公式选定后，U U 和和I I 的代入值应包括其正、的代入值应包括其正、负号负号。（3 3）无论应用哪个公式计算的结果，只要）无论应用哪个公式计算的结果，只要P P 为正为正值，就表明元件吸收功率，处于负载状态；若值，就表明元件吸收功率，处于负载状态；若P P 为为负值，则表明元件发出功率，处于电源状态。负值，则表明元件发出功率，处于电源状态。电路的功率电路的功率U、I 参考方向相同时参考方向相同时RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：(1) 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负

23、则说明实际方向与参考方向值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。U = I R 解解: 对图对图(a)有有, U = IR 例例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有, U = IR326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表

24、示该段电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性常数常数即：即： IUR U、I 参考方向不同，参考方向不同，P = UI 0，电源电源； P = UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P = UI 0，负载负载； P = UI 0，电源电源。 电源：电源： U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出， （发出功率）（发出功率） 负载：负载： U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）电流通过导体时使导体发热的现象称为

25、电流通过导体时使导体发热的现象称为电流电流的热效应的热效应。也就是说，电流的热效应就是电能。也就是说，电流的热效应就是电能转换成热能的效应，电流与它流过导体时所产转换成热能的效应，电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示生的热量之间的关系可用下式表示Q Q 的单位是焦耳（的单位是焦耳（J J），这种热也称），这种热也称焦耳热焦耳热。三、电流的热效应三、电流的热效应【例例】 某电烤箱电阻是某电烤箱电阻是55，工作电压是，工作电压是220V220V，将其看作纯电阻负载，通电将其看作纯电阻负载，通电15min15min能放出多少能量能放出多少能量? ? 消耗的电能是多少度消耗的电能是多少

26、度? ?解解: :热量热量电能电能 例：例：一只一只220V, 60W的白炽灯的白炽灯, 接在接在220V的电源的电源上，试求通过电灯的电流和电灯在上，试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作电压下工作时的电阻。如果每晚工作时的电阻。如果每晚工作3h(小时小时)，问一个月消耗，问一个月消耗多少电能多少电能? A0.273A22060 UPI解解: 通过电灯的电流为通过电灯的电流为在在220V电压下工作时的电阻电压下工作时的电阻 0680.273220IUR一个月用电一个月用电W = Pt = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h电气设备长期安全工作时各个

27、参数所允许的电气设备长期安全工作时各个参数所允许的最大值称为最大值称为额定值额定值。常见的额定值有额定电流、。常见的额定值有额定电流、额定电压、额定功率等。额定电压、额定功率等。电气设备在额定功率下的工作状态称为电气设备在额定功率下的工作状态称为额定额定工作状态工作状态, ,也称也称满载满载；低于额定功率的工作状态；低于额定功率的工作状态称为称为轻载轻载；高于额定功率的工作状态称为；高于额定功率的工作状态称为过载过载或或超载超载。四、负载的额定值四、负载的额定值电动机的额定值通常标在其外壳的铭牌上，电动机的额定值通常标在其外壳的铭牌上，故其额定值也称故其额定值也称铭牌数据铭牌数据。电灯泡额定值的标志 电动机的铭牌【例例】 额定值为额定值为100/1W 100/1W 的