(中职)电工技术基础与技能教ppt教学课件汇总完整版电子教案VIP

517页完整版课件正版可修改PPT电工技术基础与技能认识电工实训室与安全用电项目一任务一初识电工技术基础与技能课程（1）了解电的现象。（2）了解电工技术基础与技能课程的学习目的、内容，对本门课程形成总体认知。学习目标随着科技进步与经济发展，电能的应用范围越来越广泛。在现代工业、农业、国防、科技及人们的日常生活中，电能已成为主要的动力来源。各种生产设备，如车床、铣床、天车（桥式起重机）、水泵等要用电动机来拖动；很多生产工艺，如冶炼、电焊、电镀、电蚀都需要用电；日常生活中的电视、冰箱、空调、手机等，都离不开电能的应用。电能推动了人类社会的发展，给人们的生产生活带来了方便，如图1-1～图1-4所示。任务引入一、电的由来电是物质的一种属性，在大自然中是以静电（图1-5）的形式存在的，表现为两种状态，即正电和负电。通常，物质内部的正、负电荷的数量相等，所以一般物质不带电。当物质中有多余负电时将带负电，缺少负电时将带正电。知识点物质都是由分子、原子或离子组成的。分子由原子组成。原子又由原子核和核外电子组成。原子核由质子和中子组成。核外电子带负电，质子带正电，中子不带电，如图1-6所示。物质对其内部的核外电子的束缚力不同，当物质间相互紧密接触或摩擦时，会有部分电子发生转移，一种物质原子里的最外层电子跑到另一种物质里去，从而使失去电子的物体显出正电电性，得到电子的物质显出负电电性。知识拓展早在公元前600年左右，古希腊的哲学家泰勒斯就发现摩擦后的琥珀能吸引小树皮或绒毛。公元1600年，英国医生吉尔伯特提出了“电力”“电吸引力”等专业术语，因此许多人称他是“电学研究之父”。18世纪中期，美国科学家富兰克林进一步揭示了电的性质，提出了“电流”这一术语。1831年，英国科学家法拉第发明了世界上第一台发电机。1866年，德国人西门子制成世界上第一台工业用发电机，由此用电开始普及。读一读知识拓展研究历史十八世纪1752年6月，自学有成的本杰明·富兰克林做了一个古今闻名的风筝实验；他与儿子在雷雨中放风筝，将空中的闪电吸引过来，在风筝线另一端捆绑的一只金属钥匙与富兰克林的手之间，产生一系列的电花，他同时感受到麻电的滋味，这证实了闪电是电的一种现象。富兰克林又做实验发现了电荷守恒定律，即在任何孤立系统里，总电量不变。1767年，约瑟夫·普利斯特里做实验发现，在带电金属容器的内部，电作用力为零。从这实验结果，他准确猜测，带电物体作用于彼此之间的吸引力与万有引力都遵守同样的定律。1785年，查尔斯·库仑用扭秤（torsionbalance）做实验证实了普利斯特里的猜测，两个带电物体施加于彼此之间的作用力与距离成平方反比。他奠定了静电的基本定律，即库仑定律。于此，电的研究已提升成为一种精密科学。电的发展史二、电的分类电按照电荷是否可以自由移动分成静电和电流两种。静电是不能流动的电荷，它在物体表面逐渐积累起来，如自然界中的雷电、物体的摩擦起电等都是静电现象。电流是可以移动的电荷。当物体内部的电荷有规则地定向移动就形成电流。电流又分为直流电流和交流电流两大类。大小和方向都不随时间变化的电流，称为直流电流；大小和方向都随时间变化的电流，称为交流电流（图1-7和图1-8）。三、本门课程的学习方法学生在学习前应仔细阅读学习目标，明确学习内容。注重基础理论、基本概念的学习，掌握分析方法，注重各部分的联系，积极思考。每项任务之后都有要点回顾、知识巩固的环节，帮助学生建立知识体系。学生在学习时，要注重实训环节，巩固理论知识，训练操作技能。实训前要认真预习，准备实训器材；实训中积极思考多动手，掌握常用电工仪器的使用方法；实训后要对实验结果和实验数据进行整理，认真分析，并完成实训报告。（1）电是自然界的属性，电荷分正电荷和负电荷两种。（2）电按照电荷是否可以自由移动分成静电和电流两种。（3）电流分为直流电流和交流电流两种。大小和方向都不随时间变化的电流，称为直流电。大小和方向都随时间变化的电流，称为交流电。要点回顾1.填空题（1）自然界中的电荷分为________和________两种。（2）物质得到电子带________电，失去电子带________电。（3）电流分为________电和________电。知识巩固2.请分别说出下列电器（图1-9）哪些使用交流电，哪些使用直流电。任务二认识实训设备及器材（1）了解电工实训室的实训设备及器材。（2）学会使用电工基本工具。学习目标工欲善其事，必先利其器，学习电工必须首先正确掌握相关工具器材的使用方法。任务引入一、走进电工实训室电工实训室（图1-10）是学习电工技术与技能的重要场地，是学生动手操作，实验、实训，培养电工基本技能的场所。电工实训室内配套有高压、低压交直流电源和各种常用电工仪表（万用表、兆欧表、钳形电流表等），可进行电工技术基础、数字电字技术、模拟电子技术等相关课程的实验实训。知识点二、实训设备实训设备包括交直流电源、各种低压电器元件、常用电工仪表与工具等。1.交流电源实训室能提供220V、380V、0～24V三种交流电源。2.直流电源实训室能提供0～30V可变直流电源。3.各种低压电器元件实训室能提供各种低压电器元件，完成电动机各种控制线路的接线实训。知识拓展一、交流单相220V电源1.交流220V单相插座知识拓展使用说明:(1)接地线插头(插孔)用做接地或接零保护。(2)接地线外的两个插孔(插头)为相线与零线。按安全规程规定:插座的左插孔为零线，右插孔为相线，这是在实验中需要注意的。(3)插头插入插座时，要将插头金属片对准插座插孔，稍用力将插头插入到与插座贴紧为止。(4)使用插头时，不要拉扯插头的电线，以免造成断线或短路故障。知识拓展二、交流单相380V电源1.交流380V电源知识拓展使用说明:(1)三相插座只用做三相对称交流负载的电源。(2)有接地标志或尺寸稍大的插孔(插头)为接地线插孔(插头)，用做接地或接零保护。另外的三个插孔(插头)为380V电源的三条相线的插孔(插头）。(3)插入时应使插头对准插孔稍用力插入，直至插头与插座贴紧为止。(4)使用时不要拉扯插头的电线，以免造成断线或短路事故。4.常用电工仪表实训室能提供万用表、电压表、电流表、偏口钳、螺丝刀等常用电工仪表与工具（图1-11～图1-16），完成各项实训任务。知识拓展一、电流表和电压表电流表用于测量电路中的电流，其基本单位为安培(A)，故又俗称安培表。电压表用于测量电路两端电压，基本单位为伏特(V)，故也俗称伏特表。常用电流表和电压表按工作原理的不同分为磁电式、电磁式和电动式三类。基本电工仪器仪表知识拓展二、万用表1.万用表的分类万用表(又称多用表)是能测量多种电气参数、有多种量程的可携带式电工仪表。它是电工维修中最基本、最常用的检测仪表。万用表按其结构分成模拟式(指针式)和数字式两大类。2.万用表的用途万用表在电工维修中主要用于检测电阻、交流电压、直流电压与电流。有的还能测量交流电流、音频电平、三极管正向压降、三极管静态放大因数以及电容、电感等参数。知识拓展3.万用表的使用使用前的准备工作：1）调整机械零点2）选择测量的电量和量程4.使用万用表的安全操作规程(1)正确选择被测量电量的挡位。(2)先选最大量程，然后再换到合适的量程。(3)注意极性。(4)测量电流时，应将表串接于电路中。(5)测量电阻时不可带电测量。(6)使用完毕后应将转换开关置于空挡或交流电压最高挡。任务三实训室安全用电掌握实训室的安全操作规程，学会急救方法，能对紧急状况进行正确处理。学习目标实训室是学习电工技能的重要场所，在这里我们将使用直流电、交流电（包括强电380V）的电源和各种常用电工仪表，完成各项实训任务。实训室安全用电是必须学习的第一个重点。任务引入一、实训室操作规程（1）进入实训室时，应穿好工作服、绝缘鞋，不得佩戴手链等金属饰品。（2）实训室内禁止吸烟，禁止喧哗、打闹，禁止携带食物、饮料等。（3）进入实训室，禁止随意走动，行走时注意周边物品、线路，禁止摆弄与本节课无关的实训器材。（4）实训过程中，严格按照操作规程操作。先检查实训器材、导线是否完好，发现有缺陷应立即报告，停止使用并及时更换。（5）严格按照仪器仪表的操作规程使用。知识点（6）实训操作时，严格按照指导老师的要求去做。经老师检查无误后方可通电，禁止学生私自通电。用电结束后，关闭电源。（7）实训操作时，注意观察。出现异常应立即断电并报告老师。（8）发现有人触电时应立即切断电源，采取必要的急救措施进行救治。（9）定期检查实训室的安全设施，保证灭火器等应急设备能安全使用。（10）实训完毕后，关闭电源。整理实验器材，打扫实验室卫生，关好门窗。二、实训室紧急救护在学习电工技能的时候，稍不注意就可能造成设备或人身伤亡事故，掌握必要的急救知识非常重要。若出现紧急情况，应做到以下几点：（1）遇到突发状况，不要慌乱，第一时间断电。（2）断电之后，注意检查人身和设备的情况。（3）发生人员触电事故，要根据情况进行救护。（4）设备出现故障后，必须查出故障原因并排除，经老师检查后方可继续实训。（5）实训台若出现火灾，切忌使用水灭火，必须使用专门的灭火器灭火。知识拓展1.触电触电是指因人体接触或靠近带电体而导致一定量的电流通过人体使人体组织损伤并产生功能障碍、甚至死亡的现象。按照人体受伤程度不同，触电可分为电击和电伤两种类型。电击是指电流通过人体细胞、骨骼、内脏器官、神经系统等造成的伤害。电伤般是指由于电流的热效应、化学效应和机械效应对人体外部造成的局部伤害，如电弧伤、电灼伤等。1)触电对人体的伤害电流对人体伤害的严重程度一般与通过人体电流的大小、时间、部位、频率和触电者的身体状况有关。流过人体的电流越大，危险越大;电流通过人的脑部和心脏时最为危险;工频电流的危害要大于直流电流。[感知电流]人体能够感觉到的最小电流。[摆脱电流]人体可以摆脱掉的最大电流。[致命电流]致命电流指大于摆脱电流，能够致人于死地的最小电流。触电急救人体触电事故发生后，若能及时采取正确的急救措施，死亡率亦可大大减少。有效的急救在于快而得法。即用最快的速度，施以正确的方法进行现场救护，多数触电者是可以生还的。触电急救一是要使触电者迅速脱硫电源，二是要进行现场救护。根据触电者受伤害的轻重程度，分别采取人工呼吸法、胸外挤压法等抢救措施。读一读实验室5S标准在实验室进行实训要遵守5S标准，如图1-17所示。知识拓展（1）整理（seiri）：区别要与不要的东西，只保留有用的东西，撤除不需要的东西。（2）整顿（seiton）：把有用的东西按规定位置摆放整齐，并做好标识进行管理。（3）清扫（seiso）：将不需要的东西清除掉，保持工作现场无垃圾、无灰尘、干净整洁。（4）整洁（seiketsu）：将整理、整顿、清扫进行到底，并且制度化、规范化，维持其成果。（5）素养（shitsuke）：通过上述4S活动，养成人人依规定行事的良好习惯。（1）实训室操作规程（10条）。（2）实训室紧急救护（5点）。（3）实验室5S标准。要点回顾1.填空题（1）急救电话________，火灾报警电话________。（2）实验室遇到突发状况，不要慌乱，应在第一时间________。2.简答题（1）实训室操作规程有哪些？（2）实训室紧急救护应注意什么？知识巩固谢谢聆听电路的基本概念项目二目录任务一认识电路任务二认识电路的基本物理量任务三万用表的使用任务四分析电阻电路任务一认识电路（1）熟悉电路的基本组成及各部分的作用。（2）理解电路的三种工作状态。学习目标日常生活中我们接触到很多电器，如电灯、手机、电视、计算机等。它们有共同的特点，即都需要电源、开关、导线。由电源、用电器、开关、导线组成的电流经过的路径称为电路。任务引入一、电路的作用及组成1.电路的作用电路是电力系统、控制系统、通信系统、计算机硬件等电系统的主要组成部分，可以将电能转换成其他形式的能，可以产生电信号，并对信号进行传输、转换、控制、处理和储存。电路规模有大有小，小到手机上的集成电路，大到国家的输电电网。根据所处理信号的不同，电路可以分为模拟电路和数字电路。知识点2.电路的组成最简单的电路是由电源、负载（用电器）、导线、开关等元器件组成的，图2-1所示为简单的电路。电源是将其他形式的能量转换成电能的装置。电源分交流电源和直流电源两大类。直流电源供电时电路中电流的方向不变，如干电池；交流电源供电时电路中电流的方向会随时间变化，如电视机电源。负载的作用是把电能转换成其他形式的能量。开关用于控制电路的通断。导线用来传输和分配电能。知识拓展电能电路的组成3.电路图表示方式电路图分为电路原理图、电路安装图和电路实物图三种。电路原理图是指用标准化的符号绘制的，用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用、相互之间的关系的一种图纸。由电路原理图可以得知组件间的工作原理，可对电路性能进行分析，为电气安装、用电产品安装提供规划方案。电路安装图用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气在控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。一般情况下，电气安装图和电路原理图需配合起来使用。电路实物图指按照实物化出来的图纸。常见电路元件及其图形符号如图2-2所示。知识拓展电路模型(电路图)由理想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。例如手电筒的电路如图所示。知识拓展电路是由电特性相当复杂的器件组成的，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些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。

理想元件知识拓展常用理想元件及符号4.电路的工作状态电路的工作状态分三种：通路（闭路）、断路（开路）、短路。（1）通路：接通的电路，电路中有电流。如打开的电灯、运转的电动机，都处于通路状态。图2-3所示电路图为接通的电路。开关闭合，电路中有电流通过，灯泡发光。（2）断路（开路）：断开的电路，电路中没有电流。如断电的机床、关机的计算机，都处于断路状态。图2-4所示电路图为断开的电路。开关断开，电路中没有电流，灯泡不发光。知识拓展

（3）短路：图2-5所示电路图，不经过负载（灯泡）将电源直接连接起来。此时电路中有很大的电流。短路可能烧毁电气设备、造成火灾，一般情况下不允许短路。在电路中，通常采用安装熔断器或低压断路器（空气开关）的措施来预防短路故障。当电路发生短路时，它们能快速切断电路，保护线路和用电设备。知识拓展

电源电压全部降在内阻上，产生很大的短路电流，容易损坏电器设备，加入熔断器，发生事故时自动切断。模拟电路是指用来对模拟信号（连续变化的电信号）进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟电路包括放大电路、滤波电路、运算电路、信号转换电路、信号发生电路、直流电源等。数字电路是指用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路，如编码器电路。数字电路具有实现简单、安全可靠的特点，可以对二进制代码进行算术运算和逻辑运算，集成度高。数字电路已广泛应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。知识拓展集成电路发明1947年，伊利诺斯大学毕业后的杰克·基尔比（图2-6）怀着对电子技术的浓厚兴趣，找了份为电子器件供应商制造收音机、电视机和助听器部件的工作。工余时间，他还攻读了电子工程学硕士。取得硕士学位后，基尔比来到德州仪器公司工作，把全部时间用于研究电子器件，公司给他提供了大量的时间和不错的实验条件。在工作中，他渐渐有了一个天才的想法：电阻器和电容器（无源元件）可以用与晶体管（有源器件）相同的材料制造。另外，既然所有元器件都可以用同一块材料制造，那么这些部件可以先在同一块材料上就地制造，再相互连接，最终形成完整的电路。他选用了半导体硅。读一读试验成功了。1958年9月12日，杰克·基尔比研制出世界上第一块集成电路，他因此被称为“集成电路之父”。德州仪器公司很快宣布他们发明了集成电路，基尔比为此申请了专利。这开创了硅时代。当时，他也许并没有真正意识到这项发明的价值。在获得诺贝尔奖后，他说：“我知道我发明的集成电路对于电子产业非常重要，但我从来没有想到它的应用会像今天这样广泛。”集成电路取代了晶体管，为开发电子产品的各种功能铺平了道路，并且大幅度降低了成本，第三代电子器件从此登上舞台。它的诞生，使微处理器的出现成为可能，也使计算机变成普通人可以亲近的日常工具。集成技术的应用，催生了更多方便快捷的电子产品，如常见的手持电子计算器，就是基尔比继集成电路之后的一个新发明。直到今天，硅材料仍然是我们电子器件的主要材料。（1）电路：电流经过的路径。（2）电路的组成：电源、负载、导线、开关。（3）电路的工作状态：通路、断路、短路。要点回顾1.填空题（1）电路的工作状态有________、____________、________。一般情况下不允许____________。（2）一般短路时电路中会有____________，损坏供电电源、供电线路及负载，必须严格防止，避免发生。在电路中，通常采用____________的措施来预防短路故障。2.电路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？知识巩固3.按照图2-7所示电路原理图，连接右侧电路。知识巩固任务二认识电路的基本物理量掌握描述电路的基本物理量。学习目标接在相同电源的电灯电路，负载灯泡发出的光亮却不相同。这是什么原因呢？不同的电路具有不同的性能。物体可以从它的长、宽、高等方面去进行描述，如何描述电路的特性呢？任务引入一、电流导体内部的电荷（自由电子、正离子、负离子）在电场力的作用下有规则地定向移动就会形成电流。电流分直流电流和交流电流两大类。一般直流电流用字母DC或符号“—”表示，交流电流用字母AC或符号“～”表示。在日常生活中，由电池提供的电能大多是直流电流。现代发电厂生产的电能都是交流电流。通过整流电路可以把交流电流变换成直流电流。通过逆变电路可以把直流电流变换成交流电流。电路组成如图2-8所示。知识点电流的大小取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量。1s内通过导体横截面的电荷量称为电流强度，简称电流，用字母I表示。电流的单位是安培，简称安，符号为A。除安培外，常用的电流单位还有千安（KA）、毫安（mA）、微安（μA），它们之间的换算关系是1kA=103A=106mA=109μA常用电器电流如图2-9所示。电流不仅有大小，还有方向。习惯上规定正电荷的移动方向为电流的正方向，如图2-10所示。在分析与计算电路时，有时会无法确定电路中电流的真实方向。为了计算方便，常常先假设一个电流方向，称为电流参考方向。若计算结果为正值，则电流的实际方向与参考方向相同；若计算结果为负值，则电流的实际方向与参考方向相反。知识拓展实际方向与参考方向的关系一致(关联一致)，电流(或电压)值为正值;相反，电流(或电压)值为负值。

若I=5A，则电流从a流向b;若I=-5A,则电流从b流向a。若U=5V,则电压的实际方向从a指向b;若U=-5V,则电压的实际方向从b指向a.注意:在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。知识拓展电流的测量电流的大小用电流表测量，其符号：接入电路前:(1)检查指针是否对准零刻度线;(2)正确选择量程。接入电路时:(1)电流表必须串联在被测电路中;(2)使电流从电流表的“+”接线柱流进，从“_”接线柱流出;(3)绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源两极。接入电路后:观看电流表指针偏转情况电击伤人的程度与很多因素有关，但主要还是由电流的大小决定。实践证明：通过人体1mA的工频电流就会使人有不舒服的感觉；小于10mA的工频电流通过，人具有自行脱离电源的能力；50mA的工频电流就会使人有生命危险；100mA的工频电流足以使人死亡。一般情况下，可取30mA为安全电流。但在特殊场所，如水下、矿井下，人体的安全电流应取更小。不同电流对人体的影响如表2-1所示。知识拓展二、电压如图2-11所示，打开阀门，水会如何流动，为什么？如图2-12所示，合上开关，小灯泡会发亮，为什么？知识拓展水压是形成水流的原因。那么，电流是如何形成的呢？电荷的定向移动会形成电流。电荷为什么会定向移动呢？因为电路中存在电压。电压，也称电势差或电位差，即电场中两点间的电位之差。电压是衡量电场做功本领大小的物理量。用字母U表示。电压的单位：伏特，简称伏，符号为V。除伏特外，常用的电压单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV），它们之间的换算关系是1kV=103V=106mV=109μV我们规定电压的方向由高电位指向低电位，即电位降的方向。因此电压也常称为电压降。和电流相似，在分析与计算电路时，有时会无法确定电路中电压的真实方向。为了计算方便，常常先假设一个电压方向，称为电压参考方向。若计算结果为正值，则电压的实际方向与参考方向一致；若计算结果为负值，则电压的实际方向与参考方向相反。供电系统的电压中有高压、低压、安全低压三种。（1）高压。交流1100V以上或者直流1200V以上的电压称为高压。高压一般用于电力系统的输配电中，电压越高，输配电线路上的电损耗越小。（2）低压。日常生活或生产中用的交流220V/380V就属于低压。一般日常生活用电电压为220V，如电视机、照明灯等；企业的动力设备常常使用380V的电压，如起重机、电动机等。（3）安全电压。规定对地电压低于42V的电压为安全电压。我国安全电压等级有42V、36V、24V、12V、6V。一般情况下，可取36V为人体安全电压。在潮湿、有导电灰尘等恶劣环境下，安全电压则更低，如12V或6V。如图2-13～图2-16所示。三、电源电动势与端电压要想电路中有持续不断的电流，电路中必须有一定的电压（电位差）存在。电源的作用就是产生和保持电路上有一定的电位差。衡量电源转换能量本领的物理量为电动势，用字母E表示，其单位为伏特（V）。电源两端的电压称为电源的端电压，简称端电压，用字母U表示。电源的端电压与电源的电动势的单位相同，它们之间既有区别又有联系。电压可存在于电源的内部和外部，电动势仅存在于电源内部。当电路处于通路状态时，U<E；当电路处于开路状态时，U=E；当电路处于短路状态时，U=0，全部的电动势都消耗在电源的内阻上，电路中用很大的电流，可能烧毁用电器，造成设备或人员的损伤。常见的电池电池可分为一次性电池和可充电电池。常用的电池有干电池、蓄电池、微型电池、太阳能电池等。1.干电池干电池（图2-17）的种类很多，在实际应用中最普遍。我国的干电池是按照国际惯例命名的圆柱形，电池型号分为1号至7号，其中1号、5号和7号使用尤其广泛。1）1号电池1号电池多用大手电筒或燃气灶打火。2）5号电池5号电池是最常见的，因体积小、容量适中，多用于小电器和数码产品中，如电子玩具、数码设备等。3）7号电池7号电池常用于体积较小、耗电量不太高的电子产品中，如电视遥控器等。读一读2.蓄电池蓄电池（图2-18）属于可充电电池，种类很多，可以多次充放电循环使用。常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。1）铅酸蓄电池铅酸蓄电池技术较成熟，易生产，成本低。但比能量低（蓄电池单位质量所能输出的能量称为比能量），充电速度慢，循环使用寿命不够长。常用在汽车、摩托车和电动车上。2）镍镉蓄电池镍镉蓄电池早先用于手机、计算机等设备中，但它在充放电过程中如处理不当，会出现严重的记忆效应，影响电池的使用寿命。由于镉是有毒的，废弃的镍铬蓄电池应回收。3）镍氢电池镍氢电池电量储备比镍铬电池多30%，质量更轻，使用寿命更长，可以代替镍镉电池，但价格更高，性能不如锂电池。多应用于各种电动工具、电子设备、移动电话中。4）锂离子电池锂离子电池一种绿色电池，对环境污染较小，几乎没有“记忆”效应。广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等设备，以及航天、卫星等方面。3.微型电池微型电池即体积很小的电池，如纽扣电池（图2-19），用于石英表、计算机等设备。4.太阳能电池太阳能电池（图2-20）又称光电池，是把太阳能转换为电能的装置，它产生的是直流电流。它用半导体材料制成。作为一种绿色能源，太阳能电池的应用越来越广泛，可用于太阳能电源、交通领域（信号灯、路灯等）、通信领域、太阳能建筑、人造卫星、宇宙飞船上。知识拓展电压的测量——电压表构造:有三个接线柱，两个量程小量程:0-3V;分度值:0.1V大量程:0-15V;分度值:0.5V中间的旋钮可以调零知识拓展电压表的使用规则1.并联:电压表必须并联在被测电路两端.2.使电流从“+”接线柱流入电压表，从“—”接线柱流出电压表。(正进负出)3.被测电压不能超出电压表的量程:先不知电压的大小，则先用大量程“试触”，然后再选择合适的量程。4、电压表可以直接接在电源两极，测出电源电压知识拓展电压表与电流表的比较

电阻的大小除了与导体的材料、长度、横截面积有关之外，还与温度有关。一般情况下纯金属导体的电阻值随温度升高而增大。有的合金，如锰铜合金的电阻基本不随温度变化，而碳、某些半导体的电阻，则会随温度升高而减小。1.常见电阻器电阻器在日常生活中一般直接称为电阻，是一种应用非常广泛的元器件，在电路中通常用于分压或者限流，一般可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器等。常见电阻器的外形如图2-21所示。电阻与温度的关系电阻温度系数（TCR）表示当温度改变1℃时，电阻值的相对变化。有正温度系数、负温度系数及在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度系数。电阻温度系数本身的大小在一定程度上表征了金属工艺的性能。在新技术工艺的研发过程或在线监测中，可以利用电阻温度系数对金属的可靠性进行早期监测与快速评估。热敏电阻是一种对温度反应较敏感、阻值会随着温度变化而变化的非线性电阻。热敏电阻按其温度变化特性可分为正温度系数（PTC）热敏电阻和负温度系数（NTC）热敏电阻。正温度系数热敏电阻广泛应用于电视机的消磁电路、冰箱压缩机的起动电路及过热保护、过流保护等电路中，还可作为电加热元件用于电驱蚊器和卷发器等小家电中。负温度系数热敏电阻是应用较多的温度敏感型电阻，广泛应用于电冰箱、空调、微波炉、电烤箱、复印机、打印机等家电、办公产品中，作为温度检测、温度补偿、温度控制、微波功率测量及稳压控制。读一读2.电阻的主要参数电阻的主要参数有标称阻值、允许偏差和额定功率等。（1）标称阻值。标称阻值是在电阻器上标志的电阻值。（2）允许偏差。允许偏差是指电阻器实际阻值与标称阻值之间允许的最大偏差。（3）额定功率。额定功率是指电阻器在规定的气压和温度下，长期连续工作而不损毁，不改变电阻器性能，所允许耗散的最大功率。3.电阻器的表示方法电阻器的标称阻值和允许偏差的表示方法通常有三种：直标法、文字符号法、色标法。（1）直标法。如图2-22所示，直标法是指将电阻器的标称阻值和允许误差直接用数字和字母印在电阻上。若电阻上未标出误差，则表示该电阻误差为±20%。通常用3位数字来标注片状电阻的阻值。第一位数字、第二位数字代表有效数字；第三位数字代表阻值倍率，即两位有效数字之后0的个数。对于带小数的欧姆级片状电阻或10Ω之内的整数值也用R来代表Ω，见表2-3。（2）文字符号法。文字符号法是指用数字和文字符号或者二者有规律的组合，在电阻器上标志出主要参数的表示方法，如表2-4、表2-5所示。表2-4电阻器标称阻值的单位标志符号表2-5允许误差的文字符号表示如图2-23所示，用文字符号表示法表示电阻值。（3）色标法。色标法是指用不同颜色的色环在电阻器表面表示出标称阻值和允许误差的方法。采用色环标志的电阻器，颜色醒目，标志清晰，不易褪色，可以从任意角度读取代表电阻值的颜色信息，有利于电气设备的装配、调试和维修。色环电阻是目前市场上最常见、使用最广泛的电阻器。普通电阻用四环法表示，精密电阻用五环法表示。如图2-24所示，四环电阻表示方法为电阻值＝有效数字（第一、二色环表示的两位数字）×倍率（第三色环表示的10*）+允许误差（第四色环表示）五环电阻表示方法为电阻值=有效数字（第一、二、三色环表示的三位数字）×倍率（第四色环表示的10*）+允许误差（第五色环表示）色环表示的有效数字如表2-6所示。如图2-25所示，该色环电阻第一位黄色代表有效数字4，第二位紫色代表有效数字7，第三位黑色代表有效数字0，第四位金色代表倍乘10-1，第五位棕色代表允许误差±1%，所以这个电阻的阻值是47Ω±1%。怎样识别色环电阻的第一环在实际使用中，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往很难分清一个是第一环。在识别时，可以根据以下几点进行辨别。（1）偏差环距离其他色环较远。（2）偏差环较宽。（3）第一环距离端部较近。（4）有效数字没有金、银色。（5）偏差环没有橙、黄色。（6）四环电阻的第四环不是金色就是银色。（7）试读。一般成品电阻器的阻值不大于22MΩ。若试读色环电阻结果的阻值大于22MΩ，说明试读的顺序错误。知识拓展超导体1.超导现象1911年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯在实验室意外地发现将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与汞相类似的低温下失去电阻的特性。由于它的特殊导电性能，昂内斯称之为超导态。在这之后，有科学家将一个铅制的圆环放入温度低于Tc=7.2K（K读作开尔文，绝对零度0K=-273.15℃）的空间，利用电磁感应使环内激发起感应电流。在两年半的时间内（1954.3.16—1956.9.5）电流一直没有衰减，圆环内的电能没有损失，证明了超导现象的存在。读一读2.超导体超导体又称超导材料，是指在一定温度下电阻变为零（在实验中若导体的电阻值低于10-25Ω，可认为电阻为零）的导体。超导体的导电能力很强，应用范围广泛，可用来制作发电机线圈、磁悬浮列车等，在高压输电、电子通信等领域也有广泛应用。（1）1s内通过导体横截面的电荷量称作电流强度，简称电流，用字母I表示。电流的单位是安培，简称安，符号为A。（2）电压是衡量电场做功本领大小的物理量，用字母U表示。电压的单位是伏特，简称伏，符号为V。（3）电动势是衡量电源转换能量本领的物理量，用字母E表示，其单位为伏特（V）。（4）导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R表示。电阻的单位是欧姆，简称欧，符号为Ω。要点回顾1.填空题（1）电流分________电流和________电流两大类。（2）大小方向都不随时间变化的电流，称为________电流。大小和方向都随时间变化的电流，称为________电流。（3）一般情况下，人体安全电流取________，人体安全电压取________。（4）一般直流电用字母________表示，交流电用字母________表示。（5）交流________V以上或直流________V以上的电压称为高压。（6）有一节电动势为1.5V的电池，其短路时端电压为________，开路时端电压为________。知识巩固（7）对于同一种材料，在一定温度下，导体的电阻与它的横截面积成________，与它的长度成________。（8）电阻器的主要参数有________、________、________。（9）电阻器的表示方法有________、________、________。（10）我国安全电压等级有________、________、________、________、________。2.将一根导体对折后使用，其阻值怎样变化？与原来的电阻值是什么关系？任务三万用表的使用学会使用万用表测量电路的电压、电流、电阻。学习目标在实际的生产生活中，我们需要对电路进行设计、维护或维修，需要了解电路的基本参数，这样就要对电压、电流、电阻等参数进行测量。测量时主要使用的仪表就是万用表。任务引入万用表是一种多量程、多电量的便携式电测量仪表。它能测量电阻、直流电流、直流电压、交流电压、交流电流等，此外还可以判断电子元件的管脚、识别电子元件的好坏、测量三极管的放大倍数等，在电气安装、检查、维修中有着极为广泛的应用。知识点一、指针式万用表的使用MF47型指针式万用表是一种常见的机械式万用表，如图2-26所示。它由测量线路、表头和转换开关等部分组成。测量线路将各种不同的被测电量转换成表头能够接受的直流电量，并由表头表示出来。表头一般采用高灵敏度的磁电系测量机构。转换开关用于选择万用表的测量对象及量程范围。1.表笔的使用MF47型指针式万用表一般配有红、黑两种颜色的表笔。使用时应将其插入相应的位置，红表笔接“+”端，黑表笔接“COM”端。2.挡位的选择万用表可以测量多个电量，具有多个量程和挡位，如图2-27所示。使用前一定先选择好相应的被测量对象的挡位，在调整合适的量程范围进行测量。若挡位选择错误，可能会损坏万用表。若不知道被测量的大小，应选择最大量程挡位先测一下，再调到合适的挡位及量程。应当注意的是，测量时指针位置靠近零位置或者满量程位置，其测量结果的准确性较低。测量电压或者电流时，指针应尽量指在量程的后1/3或1/4处。测量电阻时指针摆动在中央位置时读数为宜。3.调零在使用MF47型指针式万用表之前，应注意观察指针是否指在零位。若不为零，则应调整机械调零旋钮使其指零。测量电阻时，还应将两个表笔短接看其指针是否指在欧姆零位。若不为零，应进行欧姆调零，并且每变换一次欧姆挡的量程都要进行一次欧姆调零，如图2-28所示。4.测量读数测量时将两支表笔接触待测元件或电路。测量电压或电阻时需把表笔并联在被测电路或元件两端，测量电流时需把表笔串联在被测电路中。待表针稳定后读数。读数时，应双眼平视表盘刻度线，根据所选量程读数（不同量程最小刻度线表示的数值不一样）。测量电阻时，最后读数应为指针示数乘以量程挡位。例如，指针指示为7，若是“×100”挡，则电阻值为700Ω；若是“×1k”挡，则电阻值为7kΩ。测量结束后应将转换开关旋转到交流电压最高挡位。万用表使用注意事项（1）测量电压或电流时注意是交流电还是直流电。若是直流电应注意极性，红表笔接电源正极，黑表笔接电源负极。（2）测量电阻时应断电。（3）测量电流前应先估算电流的大小，防止超过所选的量程。读一读知识拓展万用表使用的注意事项——使用方面1.使用万用表之前，必须熟悉万用表的使用方法、测量原理、待测量种类和量程，核对转换开关、插孔是否正确。2万用表使用时必须水平放置，使用前，先将机械调零。3.测量完毕，将量程选择开关拨到最高档位置，防止下次测量时不慎将表烧坏。万用表使用的注意事项一保存方面长期不使用的万用表，应将电池取出，避免电池存放过久而变质漏液，损坏电路板。测量有感抗的电路中的电压时，必须在切断电源前先把万用表断开，防止由于自感现象产生的高压损坏电压表。二、数字万用表的使用数字万用表是一种多用途的电子测量仪表，如图2-29所示。相比于机械式万用表，数字万用表可以直接显示出被测量的数值，精度高，可以用三位或更多位来显示。其特有的蜂鸣挡，若被测电路为接通状态则发出蜂鸣，在电路维修时更方便快捷，可以快速鉴别出电路是开路状态或是短路状态。1.表笔的使用数字万用表有红、黑两支表笔。使用时黑表笔插入“COM”端，红表笔根据待测量插入相应插孔。当测量电压或是电阻时，红表笔插入“VΩ”端，测量电流时根据大小插入“A”或“mA”端。2.挡位的选择测量前应选择合适的量程挡位，先选择被测量再选择量程挡位。面板操作键作用如下：（1）Ω：电阻挡，分200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ、200MΩ六挡。（2）V～：交流电压挡，分2V、20V、200V、750V四挡。（3）V—：直流电压挡，分200mV、2V、20V、200V、1000V五挡。

（4）A—：直流电流挡，分200μA、2mA、20mA、200mA、20A五挡。（5）A～：交流电流挡，分200mA、20A两挡。（6）hFE：三极管β测量，有NPN和PNP两种型号管子的插孔。（7）：二极管测量，短路测量。3.测量读数测量时将两表笔接触待测元件或电路。测量电压或电阻时需把表笔并联在被测电路或元件两端，测量电流时需把表笔串联在被测电路中。数字万用表可以直接读数。测量电阻时注意查看单位。测量结束后关闭电源即可。三、测量电路参数的步骤1.测量电阻（1）选好量程挡位，然后进行欧姆调零，数字万用表不需要欧姆调零。（2）用万用表的红黑表笔接触被测电阻的两端，如图2-30所示，注意手不要碰触笔尖的金属部分。（3）指针稳定后在第一条刻度线上读数或数字万用表直接读数。2.测量电压（1）选好量程挡位，注意选择交流电压挡还是直流电压挡。（2）用万用表的红、黑表笔接触被测电压两端，如图2-31所示。若被测量为直流电压，则应红表笔接电压正极，黑表笔接电压负极。若被测量为交流电压，则不需要注意极性。（3）指针稳定后在第二条刻度线上读数或在数字万用表上直接读数。注意观察量程，不同的量程，同一指针位置表示的数值大小不同。3.测量电流（1）测量电流前应先估算一下电流的大小，再选择量程挡位。（2）将万用表串接在被测电路中。若被测量为直流电流，则应红表笔接电压正极，黑表笔接电压负极。（3）指针稳定后在第二条刻度线上读数或在数字万用表上直接读数。注意观察量程，不能的量程，同一指针位置表示的数值大小不同。（1）万用表是一种多量程、多电量的便携式电测量仪表。它能够测量电阻、直流电流、直流电压、交流电压、交流电流等。（2）使用时首先要将红黑表笔插入相应的插孔位置。（3）测量前选择好量程挡位。（4）不能带电测量电阻。测量电压需将表笔并联在被测电路两端。测量电流需将表笔串联在被测电路中。（5）测量直流电要注意极性，红表笔接正极，黑表笔接负极。要点回顾1.填空题（1）数字万用表测量电阻前________电阻调零。（2）MF47型万用表测量电阻前________电阻调零，且每变换一次量程都要再次________。（3）测量电阻________带电测量。（4）在使用万用R×1k挡测量电阻时，在标度尺上的指针读数是17.5，则被测电阻的实际值为________Ω。（5）用MF47型万用表测量一个约680Ω的电阻，万用表的转换开关应旋至________挡，测量之前必须进行________。读数时，应看刻度盘中的第________刻度线。知识巩固（6）测量电阻时，应将表笔________接在被测电阻两端。（7）测量电压时，应将表笔________接在被测电压两端。（8）测量电流时，应将表笔________接在被测电路中。2.万用表的标配及指针位置如图2-32所示，当选择电压的量程为10V时，则被测电压为________V。任务四分析电阻电路（1）学会分析电阻电路的方法。（2）熟练掌握欧姆定律，学会计算电路各个基本物理量。（3）掌握电阻串并联的特点，能结合欧姆定律计算电路中各个基本物理量。（4）掌握电能和电功率的知识，学会计算电功、电功率，分析实际问题。（5）掌握焦耳定律，会计算电路产生的热量。学习目标不同的灯泡接在同一个电源上，它们的亮度是不同的。不同的电饭锅煮同样的米，需要的时间也不相同。为什么电路会有这些差别呢？这些电路中的电压、电流、电阻之间有什么关系？任务引入知识拓展欧姆定律发展历史1825年5月欧姆在他的第一篇科学论文中发表电流产生的电磁力的衰减与导线长度的关系，是有关伽伐尼电路的论文，但其中的公式是错误的。1826年4月欧姆改正了这个错误，得出有名的欧姆定律。1827年出版了他最著名的著作《伽伐尼电路的数学论述》，文中列出了公式，明确指出伽伐尼电路中电流的大小与总电压成正比，与电路的总电阻成反比，式中S为导体中的电流强度(I)，A为导体两端的电压(U)，L为导体的电阻(R)，可见，这就是今天的部分电路欧姆定律公式。1876年，詹姆斯·麦克斯韦与同事，共同设计出几种测试欧姆定律的实验方法，能够特别凸显出导电体对于加热效应的响应。一、欧姆定律1.部分电路欧姆定律图2-33所示为不含电源的部分电路。当电阻上施加电压后，电阻中会有持续的电流。知识点

一个小动画告诉你什么是欧姆定律

2.全电路欧姆定律图2-34所示为全电路，它包括电源部分。全电路指含有电源的闭合回路。它可以分成两部分：一部分是电源外部的电路，称为外电路，外电路的电阻用R表示；另一部分是电源内部的电路，称为内电路。电源内部是有电阻的，这个电阻称为电源的内阻，用r表示。内阻存在于电源内部，与电动势是分不开的，在电源符号旁边标明内阻数值即可。有时为了方便，也可以在电路图上把内阻r单独画出。

知识拓展二、电阻的连接1.电阻的串联把两个或两个以上的电阻一个接一个地连在一起，中间没有其他分支，这样的连接方式称为电阻的串联。如图2-35所示电路是由三个电阻构成的串联电路及其等效电路图。串联电阻具有以下特点：（1）电路中各处的电流都相等，即I=I1=I2=I3=…=In由于串联电路中间没有其他分支，所以通过电路中每一处的电流均相等。（2）串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，即R=R1+R2+R3+…+Rn

串联电阻的应用很广泛。利用串联电阻可以获得阻值比原来阻值大的电阻；利用串联电阻可以限制和调节电路中的电流；利用串联电阻可以扩大电压表的量程等。例2-3如图2-36所示分压器中，已知U=300V，R1=150kΩ，R2=100kΩ，R3=50kΩ，求输出电压Ucd、Ubd。2.电阻的并联把两个或两个以上的电阻并列地接在电路中的相同两点之间，使每一电阻两端都承受相同的电压，这种电阻的连接方式称为电阻的并联。图2-37为由三个电阻构成的并联电路及其等效电路。

三、电阻的混联在实际电路中，电阻之间的连接往往形式多样，既有电阻的串联，又有电阻的并联，这样的连接方式称为电阻的混联。对于混联电路，需要根据电阻串、并联的特点，把电路进行化简，求得电路的等效电阻。但对于某些较为复杂的混联电路，一般很难一下看清各电阻之间的连接关系。那么就可以先画出等效电路图，再计算其等效电阻。求出总的等效电阻之后，再计算电路的总电流。最后根据电阻串联的分压关系和电阻并联的分流关系，逐步推算出各个电阻的电压和电流。如何画等效电路图呢？首先在原电路中，给每一个连接点标注一个字母，同一导线连接的点用同一字母。按顺序将各个字母沿水平方向排列，待求端的字母置于首尾两端，最后将各电阻依次填入相应的字母之间。例2-4如图2-38所示电路，求电路中的总电流I，其中E=15V，R1=R2=R3=R4=4Ω。解：（1）在原电路中标出字母A、B、C、D。

（2）将原电路进行等效，把电阻填入相应的两个字母之间。AC之间、BD之间是导线相连的，为等电位点，如图2-39所示。R1、R2、R3、R4并联接在电源上。四、电功与电功率想一想：日常生活中我们经常发现并联在同一电源上的灯泡，亮度不同，这是什么原因呢？1.电功电流通过灯泡时，灯泡发光，将电能转换成光能和热能。电流通过电动机，电动机转动，将电能转换成动能和内能。当电流经过负载时，负载可以将电能转换成其他不同形式的能量，这个过程称为电流做功，简称电功。用字母W表示，单位为焦耳（J）。其定义式为W=UIt（2-14）式中，U为导体两端的电压，V；I为导体中的电流，A；t为导体通电时间，s。

通常，当实际使用值等于额定值时，电气设备的工作状态称为额定状态（满载）。当实际功率或电流大于额定值时，电气设备的工作状态称为过载（超载）。当实际功率或电流小于额定值时，电气设备的工作状态称为轻载（欠载）。五、焦耳定律电流流过导体时使导体发热的现象，称为电流的热效应。实验表明：电流流过导体产生的热量与导体的电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比，这一定律称为焦耳定律，即Q=I2Rt（2-20）式中，Q为导体产生的热量，J；I为导体中的电流，A；R为导体中的电阻，Ω；t为导体通电时间，s。利用电流的热效应制成了很多电器，如电烤箱、电暖气等。但电流的热效应有时又会带来不利的一面，如电动机使用时线圈会发热、影响电机的使用寿命等。

要点回顾（2）电阻的连接方式有串联、并联和混联三种方式。把两个或两个以上的电阻，一个接一个地连在一起，中间没有其他的分支，这样的连接方式称为电阻的串联。把两个或两个以上的电阻并列地接在电路中的相同两点之间，使每一电阻两端都承受相同的电压，这种电阻的连接方式称为电阻的并联。既有电阻的串联、又有电阻的并联这样的连接方式，称为电阻的混联。（3）串联电路的特点：①串联电路中各处的电流都相等，即I=I1=I2=I3=…=In

②串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，即R=R1+R2+R3+…+Rn

1.判断题（1）在短路状态下，内压降等于零。（）（2）在开路状态下，电源电动势的大小等于电源端电压。（）（3）并联电路总电阻小于任意一个并联的电阻阻值。（）（4）负载做功越多的电器功率越大。（）（5）把“220V，15W”的灯泡接在“220V，1000W”的电源上，灯泡会烧坏。（）知识巩固2.填空题（1）串联电路________，并联电路________相等。（2）将R1=10Ω，R2=20Ω两个电阻串接在U=15V的电源上，则电路的总电流I=________，总电阻R=________；若电源电压增大一倍，则电路的总电流I=________，总电阻R=________。（3）将R1=10Ω，R2=20Ω两个电阻并接在U=15V的电源上，则电路的总电流I=________，总电阻R=________；若电源电压增大1倍，则电路的总电流I=________，总电阻R=________。3.一台抽水用的电动机额定功率为4kW，每天运行8h，一个星期消耗多少电能？4.一个额定功率为0.5W的200Ω碳膜电阻，在它两端能否加9V的电压？加15V电压的呢？为什么？5.由电动势为110V、内阻为0.5Ω的电源给负载供电，负载电流10A。求通路时电源的输出电压。若负载短路，求短路电流、电源输出电压。一、实训目标学会使用万用表测量描述电路的基本参数，包括电阻、电压和电流。二、实训器材（1）MF47型万用表1块。（2）小功率电阻6个。（3）直流电源（0～30V）。（4）交流电源（0～220V）。（5）导线若干。实训一测量电路的基本参数三、实训步骤1.测量电阻（1）将MF47型万用表转换到欧姆（Ω）挡，并选择合适的量程。若不清楚被测电阻的大小，则选择最大量程。（2）选好挡位后短接调零，即将红黑表笔接在一起，看指针是否指在欧姆的零位（第一条刻度线最右侧）。若指在零位则可开始测量，否则调节调零旋钮使指针指零。这里需要注意的是，若更换量程挡位则需重新调零。（3）将两表笔分别与电阻的两个管脚相接，读出电阻值，填入表2-7。2.测量直流电压（1）将MF47型万用表转换到直流电压（V）挡，并选择合适的量程。若不清楚被测电压的大小，则选择最大量程。（2）将万用表表笔并接在直流电源两端，红表笔接电源正极，黑表笔接电源负极。读出电压值，填入表2-8。3.测量交流电压（1）将MF47型万用表转换到交流电压（V）挡，并选择合适的量程。若不清楚被测电压的大小，则选择最大量程。（2）将万用表表笔并接在交流电源两端。读出电压值，填入表2-9。四、实训小结针对本次实训的实际情况填写表2-10。一、实训目标（1）熟练使用万用表测量电路的基本参数。（2）掌握电压、电流、电阻三者之间的关系。二、实训器材（1）MF47型万用表1块。（2）小功率电阻（100Ω、400Ω、800Ω、1kΩ）。（3）直流稳压电源（0～30V）。实训二欧姆定律在直流电路中的应用三、实训步骤（1）按图2-41接好电路（2）当R分别为100Ω、400Ω、800Ω、1kΩ，改变直流电源输出电压，当其分别为0V、1V、2V、4V、6V、8V、10V时，读出电流的相应数值，并记录在表2-11中。（3）根据欧姆定律，计算当R分别为100Ω、400Ω、800Ω、1kΩ，改变直流电源输出电压，当其分别为0V、1V、2V、4V、6V、8V、10V时的电流值，填入表2-12。（4）对比两张表格，验证欧姆定律。①根据实验表中记录的数据，绘制电压、电流关系曲线：当R为定值时，横坐标为电压，纵坐标为电流。绘制电流随电压变化的关系曲线，并说明曲线特点。②根据表格记录数据，说明电压相同时，电阻与电流的关系。③根据表格记录数据，说明电阻相同时，电压与电流的关系。四、实训小结针对本次实训的实际情况填写实训评价表（表2-13）。谢谢聆听直流电路分析项目三任务一基尔霍夫定律的应用掌握基尔霍夫定律，学会运用基尔霍夫定律分析复杂电路。学习目标如图3-1所示电路图，能否使用已经学过的欧姆定律、电阻串并联性质对其进行分析？这种无法用串、并联关系进行简化的电路称为复杂电路。复杂电路不能直接用欧姆定律进行分析，需要用基尔霍夫定律来求解。基尔霍夫定律是解决复杂电路的基本方法。任务引入一、基本名词学习基尔霍夫定律之前，先学习几个有关复杂电路的名词。1.支路由一个或几个元件首尾相接构成的一段无分支电路，称为支路。在同一支路中，流过所有元件的电流相等。如图3-1所示电路中，有三条支路，即AEDB、AB、AFCB支路。其中，AEDB、AB含有电源E1、E2，称为有源支路；AFCB不含电源，称为无源支路。2.节点三条或三条以上支路的连接点，称为节点。如图3-1所示电路中，A、B都是节点。知识点3.回路电路中任意一个闭合路径称为回路。如图3-1所示电路中，ABDE、ABCF、AEDBCF都是回路。4.网孔内部不含支路的回路称为网孔。如图3-1所示电路中，ABDE、ABCF回路是网孔。二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律包含两条定律，分别为基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。1.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（基尔霍夫第一定律，节点电流定律）反映的是电路中连接在同一节点上的各支路中电流之间的关系。该定律的内容是：任一瞬间，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。也就是说，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。用数学式表达，即∑Ik=0（3-1）式中，Ik是连接于该节点的各支路电流，k=1，2，3，…，n（设有n条支路连接于该节点），或者表示成∑I入=∑I出（3-2）需要指明的是，使用式（3-1）列式时，需要先假设电流的参考方向，并标在电路图上。例如，假定流入节点的电流为正，那么流出节点的电流为负。在计算后，若得到的电流值为正值，则表明电流的参考方向与实际方向一致；若得到的电流值为负值，则表明电流的参考方向与实际方向相反。例3-1如图3-2所示，请列出节点电流方程。解：假设流入节点电流为正，则I1－I2+I3－I4=0I1+I3=I2+I4对于任意一个电路来说，不论怎么复杂，总是通过两根导线与电源连接，这两根导线是串联在电路中的，所以流过它们的电流必然相等。如图3-3所示，若将一根导线切断，另一根导线中的电流一定为零。所以在已经接地的电力系统中进行工作时，与大地绝缘的情况下（穿上绝缘胶鞋或者站在绝缘材料上），只要不同时触及有不同电位的两根导线，就能保证安全，不会有电流流过人体。例3-2如图3-3所示电路，已知I1=5A，I3=1A，求I4。解：先任意假设未知电流I4的参考方向，如图中所示。由题意可知I2=I1=5A在节点b应用基尔霍夫第一定律，列节点电流方程式：I3=I2+I4

则I4=I3－I2=1－5=-4AI4为负值，表示I4的实际方向与参考方向相反，其实际方向应为流进节点。基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，也适用于包含几个节点的假定封闭面。如图3-4所示，假定一个封闭面把电阻R1～R5所构成的电路全部包围起来，则流进封闭面S的电流应等于从封闭面流出的电流。这就是说，通过电路中任一假象闭合面的各支路电流的代数和恒等于零，该假象闭合面称为广义节点。知识拓展知识链接KCL的注意事项①在应用KCL列电流方程时应首先选定连接节点的各支路电流参考方向。②正负号的含义:正:表示电流的实际方向和参考方向相同负:表示电流的实际方向和参考方向相反2.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（基尔霍夫第二定律）反映的是电路中任一回路中各支路电压之间的关系。该定律的内容是：任一瞬间，作用与电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。用数学式表达为∑Uk=0（3-3）式中，Uk是连接于该节点的各支路电流，k=1，2，3，…，n（设有n条支路组成该回路）。需要说明的是，该定律用于某一回路时，需先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循环方向（顺时针或逆时针），当支路电压与回路方向一致时取“+”号，相反时取“-”号。对于回路ABDE来说，顺时针绕行，有-E1+E2－I2R2+I1R1=0整理后得-I2R2+I1R1=E1－E2上式表明：在任意时刻，一个闭合回路中各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和，公式为∑RI=∑E（3-4）这就是基尔霍夫电压定律的另一种表达形式。在运用基尔霍夫电压定律列方程时，电压与电动势均指的是代数和，要考虑正、负号。利用∑UK=0列式时，电压、电动势集中在等式一边，当支路电压与回路循环方向一致时取“+”号，相反时取“-”号。此时考虑的是电动势的电压，电压方向由正极指向负极。而利用∑RI=∑E列式时，电压与电动势分别写在等式两边，此时右侧列出的是电动势的代数和，电动势方向由电源负极指向正极，当绕行方向与电动势方向一致时，该电动势为正，反之为负。在列方程时，回路绕行方向可以任意选择，但一经选定就不能再改变。最后应该指出的是：基尔霍夫定律具有普遍的适用性，它适用于由任何元件构成的任何结构的电路，电路中的电压、电流可以是恒定的，也可以是任意变化的。知识链接KVL的注意事项①在应用KVL列回路方程时，应首先选定回路中各元件上电压的参考方向和绕行方向。②正确处理好两套正负号(公式前的正负号和电压本身数值的正负)。基尔霍夫定律是求解复杂电路的电学基本定律。从19世纪40年代开始，由于电器技术发展十分迅速，电路变得越来越复杂。某些电路呈现网络形状，并且网络中还存在一些由三条或三条以上支路形成的交点（节点）。这种复杂电路不是串、并联公式所能解决的。刚从德国哥尼斯堡大学毕业、年仅21岁的基尔霍夫（图3-6），在他的论文中提出了适用于这种网络状电路计算的两个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地求解任何复杂电路，从而成功地解决了这个阻碍电气技术发展的难题。读一读知识链接基尔霍夫基尔霍夫，德国物理学家。1824年3月12日生于普鲁士的柯尼斯堡(今为俄罗斯加里宁格勒)，1887年10月17日卒于柏林。基尔霍夫在柯尼斯堡大学读物理，1847年毕业后去柏林大学任教，3年后去布雷斯劳作临时教授。1854年任海德堡大学教授。1875年到柏林大学作理论物理教授，直到逝世。主要贡献：1、电路设计:1845年，21岁时他发表了第一篇论文，提出了著名的基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)，解决了电器设计中电路方面的难题知识链接2、热辐射:1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验。得出了关于热辐射的定律，后被称为基尔霍夫定律3、化学:在海德堡大学期间制成光谱仪，与化学家本生合作创立了光谱化学分析法，从而发现了元素铯和铷。4、光学理论:给出了惠更斯-菲涅耳原理的更严格的数学形式，对德国的理论物理学的发展有重大影响。著有《数学物理学讲义》4卷5、薄板直法线理论:1850年，在柏林大学执教的基尔霍夫发表了他关于板的重要论文《弹性圆板的平衡与运动》知识链接适用范围基尔霍夫定律建立在电荷守恒定律、欧姆定律及电压环路定理的基础之上，在稳恒电流条件下严格成立。当基尔霍夫第一、第二方程组联合使用时，可正确迅速地计算出电路中各支路的电流值。由于似稳电流(低频交流电)具有的电磁波长远大于电路的尺度，所以它在电路中每一瞬间的电流与电压均能在足够好的程度上满足基尔霍夫定律。因此，基尔霍夫定律的应用范围亦可扩展到交流电路之中。它除了可以用于直流电路的分析，和用于似稳电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连接方式有关，而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。知识链接但用于交流电路的分析是，即对通过含时电流的电路进行分析时，由于通过闭合回路的磁通量是时间的函数，根据法拉第电磁感应定律，会有电动势E出现于闭合回路。所以，电场沿着闭合回路的线积分不等于零。此时回路方程应写作：Σvk=E=-ΔΦ/Δt(磁场正方向与回路正方向相同时)这是因为电流会将能量传递给磁场；反之亦然，磁场亦会将能量传递给电流。对于含有电感器的电路，必需将基尔霍夫电压定律加以修正。由于含时电流的作用，电路的每一个电感器都会产生对应的电动势Ek。必需将这电动势纳入基尔霍夫电压定律，才能求得正确答案。（1）基本名词。复杂电路：无法用串、并联关系进行简化的电路称为复杂电路。支路：由一个或几个元件首尾相接构成的一段无分支电路称为支路。节点：三条或三条以上支路的连接点称为节点。回路：电路中任意一个闭合路径称为回路。网孔：内部不含支路的回路称为网孔。要点回顾（2）基尔霍夫定律是解决复杂电流问题的基本定律，它包含两条定律，即基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。①基尔霍夫电流定律（KCL）。任一瞬间，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。也就是说，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。用数学式表达为∑Ik=0②基尔霍夫电压定律（KVL）。任一瞬间，作用与电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。用数学式表达为∑Uk=01.名词解释复杂电路节点支路回路2.填空题（1）基尔霍夫电流定律，又称__________，其内容是__________，数学表达式是__________。（2）基尔霍夫电压定律，又称__________，其内容是__________，数学表达式是__________。知识巩固（3）如图3-7所示电路中，有________个节点，________条支路，________个回路，________个网孔。（4）如图3-8所示为一网络的一部分，则I1=____，I2=____。3.判断题（1）每一条支路中的元件，仅是一个电阻或一个电源。（）（2）电路中任何一个网孔都是回路。（）（3）在列某节点的电流方程时，均以电流的参考方向来判断电流是流入节点还是流出节点。（）（4）基尔霍夫电流定律是指沿回路绕行一周，各段电压的代数和一定为零。（）（5）基尔霍夫定律只适用于线性电路。（）4.如图3-9所