高专电工弟子技术第一二周教案

1、装天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸第1 页教学过程教学内容为电第一章直流电路第一节电路及电路模型一、电路的基本组成1什么是电路电路是由各种元器件 或电工设备 按肯定方式联接起来的总体,流的流通供应了路径；订2电路的基本组成 电路的基本组成包括以下四个部分：1 电源 供能元件 ：为电路供应电能的设备和器件 如电池、发电 机等 ；2 负载 耗能元件 ：使用 消耗 电能的设备和器件 如灯泡等用电 器 ；3 掌握器件：掌握电路工作状态的器件或设备 如开关等 ；4 联接导线：将电器设备和元器件按肯定方式联接起来 如各种铜、铝电缆线等 ；3电路的状态线1 通路 闭路 ：电源与负载接通, 电路

2、中有电流通过,电气设备或元器件获得肯定的电压和电功率,进行能量转换；2 开路 断路 ：电路中没有电流通过,又称为空载状态；3 短路 捷路 ：电源两端的导线直接相连接,输出电流过大对电源来说属于严峻过载,如没有爱护措施,电源或电器会被烧毁或发生火灾,所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置,以防止发生短路时显现不良后果天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 2 页教学过程 教 学 内 容二、电路模型 电路图 由抱负元件构成的电路叫做实际电路的电路模型,也叫做实际电路的电路原理图,简称为电路图；例如,图 1-2 所示的手电筒电路；抱负元件：电路是由电特性相当复杂的元器件

3、组成的,为了便于使用数学方法对电路进行分析,可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的抱负元件 模型 来代替,而对它的实际上的结构、材料、外形等非电磁特性不予考虑；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 3 页教学过程 教 学 内 容其次节 电路的基本物理量及电气设备的额定值一、电流的基本概念装电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流,其方向规定为正电荷流淌的方向 或负电荷流淌的反方向 ,其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量,称为电流强度 电流时可用符号 i ； 简称电流 ,用符号 I 或 i t 表示,争论一般订设在t = t2t1 时间内,通过导体横

4、截面的电荷量为q = q2q1,就在t 时间内的电流强度可用数学公式表示为itqt式中,t 为很小的时间间隔,时间的国际单位制为秒s ,电量q 的国际单位制为库仑C ；电流 i t 的国际单位制为安培A ；常用的电流单位仍有毫安mA、微安A、千安 kA 等,它们与安培的换算关系为1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A ； 1 kA = 10 3 A 二、直流电流假如电流的大小及方向都不随时间变化,即在单位时间内通过导体横截面的电量相等, 就称之为稳恒电流或恒定电流,简称为直流 Direct Current,记为 DC或 dc,直流电流要用大写字母 I 表示；I q Q 常数t t

5、直流电流 I 与时间 t 的关系在 I t 坐标系中为一条与时间轴平行的直线；三、沟通电流假如电流的大小及方向均随时间变化,就称为变动电流； 对电路分析线 来说,一种最为重要的变动电流是正弦沟通电流,其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化,将之简称为沟通 Alternating current,记为 AC或 ac,沟通电流的瞬时值要用小写字母 i 或 i t 表示；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 4 页教学过程 教 学 内 容四、电压1电压的基本概念电压是指电路中两点A、B之间的电位差 简称为电压 ,其大小等于装单位正电荷因受电场力作用从A点移动到 B 点所作的功, 电

6、压的方向规定为从高电位指向低电位的方向；电压的国际单位制为伏特V ,常用的单位仍有毫伏mV、微伏 V、千伏 kV 等,它们与伏特的换算关系为1 mV = 103 V ； 1 V = 106 V ； 1 kV = 103 V 2直流电压与沟通电压假如电压的大小及方向都不随时间变化,就称之为稳恒电压或恒定电压,简称为直流电压,用大写字母 U表示；假如电压的大小及方向随时间变化,就称为变动电压； 对电路分析来订 说,一种最为重要的变动电压是正弦沟通电压 简称沟通电压 ,其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化；u 或 u t 表示；五、电动势沟通电压的瞬时值要用小写字母衡量电源的电源力大小及其方向

7、的物理量叫做电源的电动势；电动势通常用符号E 或 et 表示,E表示大小与方向都恒定的电动势 即直流电源的电动势 ,e t 表示大小和方向随时间变化的电动势,也可简记为 e；电动势的国际单位制为伏特,记做 V；电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极,经过电源内部移到电源正极所作的功；如设 W为电源中非静电力 电源力 把正电荷量 q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功,就电动势大小为线EW q即电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,与电源两端电压的方向相反；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 5 页教学过程 教 学 内 容六、电气设备的额定值为了使

8、电气设备在工作中的温度不超过最高工作温度,通过它的最高容许电流就必需有一个限制；通常把这个限定电流值称为该电气设备装 的额定电流,用 IN 表示；因此,额定电流是电气设备长时间连续工作的最大容许电流； 电气设备长时间连续工作的电流,不应超过它的额定电流,否就电气设备将因发热而缩短寿命甚至被烧毁；加在电气设备上的电压,是对电气设备的电流有重要影响的因素；因此,电气设备工作时对电压也有肯定的限额,这个电压的限额成为电气设备的额定电压,用 UN表示；在直流电路中,额定电压和额定电流的乘积就是用电设备的额定功率,用 PN表示,即 PNINUN；额定电流、额定电压、额定电功率通常称为额定值；电气设备和订

9、 电路元器件的额定值常常标在铭牌上或打印在外壳上；线天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 6 页教学过程 教 学 内 容第三节 电路的三种工作状态一、负载工作状态装如图 1-12 所示,把开关 S 闭合,电路便处于有载工作状态；此时电 路有以下特点：电路中的电流为 电源的端电压为 上式称为“ 全电路欧姆定律”,该式说明：电源的端电压 U1总是小于 电源的电动势 E；两者之差等于电流在电源内阻上产生的压降；电流 越大,就端电压下降得就越多；如忽视线路上的压降,就负载两端的电压U2等于电源的端电压U1,即 U2 U1 订电源的输出功率为EI 减去电源内阻上的消耗RiI2 ,上式说明,

10、电源的电动势发出的功率才是供应负载的功率,明显,负载所吸取的功率为二、空载运行状态空载运行状态又称断路或开路状态,它是电路的一个极端运行状态；如图 1-13 所示,当开关S 断开或连线断开时,电源和负载未构成闭合电路,就会发生这种状态,这时外电路所出现的电阻对电源来说是 无穷大,此时 电路中的电流为零,即 I=0 ；电源的端电压等于电源的恒定电压,即线电源的输出功率P1和负载所吸取的功率P2 均为零,即三、短路状态 当电源的两输出端由于某种缘由相接触时,会造成电源被直接短路的 情形,如图 1-14 所示,它是电路的另一个极端运行状态；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 7 页教

11、学过程 教 学 内 容当电源短路时, 外电路所出现出的电阻可视为零,故电路具有下列特点：电源中的电流为装此电流称为短路电流；在一般供电系统中,因电源的内电阻 Ri很小,故短路电流 IS 很大；因负载被短路,电源端电压与负载电压均为零,即就是说电源的恒定电压与电源的内阻电压相等,方向相反,因而无输出电压；负载吸取的功率P2=0 订 电源供应的输出功率这时电源发出的功率全部消耗在内阻上,这将导致电源的温度急剧上升,有可能烧毁电源或由于电流过大造成设备损坏,甚至引起火线灾；为了防止此现象的发生,可在电路中接入熔断器等短路爱护电器；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸 第 8 页教学过程 教

12、 学 内 容第四节 基尔霍夫定律一、常用电路名词以图所示电路为例说明常用电路名词；装 1. 支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路；如图电路中的 ED、AB、 FC均为支路,该电路的支路数目为 b = 3 ；2. 节点：电路中三条或三条以上支路的联接点；如图 电路的节点为A、B 两点,该电路的节点数目为 n = 2 ；3. 回路：电路中任一闭合的路径；如图 电路中的 CDEFC、AFCBA、EABDE路径均为回路,该电路的回路数目为 l = 3 ；4. 网孔：不含有分支的闭合回路；如图 电路中的 AFCBA、EABDE回路均为网孔,该电路的网孔数目为 m = 2 ；5. 网络：在电

13、路分析范畴内网络是指包含较多元件的电路；订二、基尔霍夫电流定律 节点电流定律 1电流定律 KCL 内容 电流定律的第一种表述：在任何时刻, 电路中流入任一节点中的电流 之和,恒等于从该节点流出的电流之和,即线例如图中,在节点I流入I流出I 4 I 5A 上： I 1I 3 = I 2 电流定律的其次种表述：流代数和恒等于零,即在任何时刻, 电路中任一节点上的各支路电I 0“一般可在流入节点的电流前面取“+” 号,在流出节点的电流前面取” 号,反之亦可；例如图中,在节点A上： I1 I2 + I3 I4 I5 = 0 ；天 津 市 公 用 技 工 学 校 教 案 纸第9 页教学过程教学内容装1 对于含有 n个节点的电路,只能列出 n1 个独立的电流方程；2 列节点电流方程时,只需考虑电流的参考方向,然后再带入电流的数值；订为分析电路的便利,通常需要在所争论的一段电路中事先选定 即假定 电流流淌的方向,叫做电流的参考方向,通常用“ ” 号表示；电流的实际方向可依据数值的正、负来判定,当 I 0 时,说明电流线的实际方