电工电子技术 课件 1任务一 手电筒电路的设计

任务一、手电筒电路的设计任务导学请列举生活中用到的简单电路实例，说明电路中包含哪些组成部分，各起什么作用?

任务导学家用照明电路：包含总开关、电源、控制开关、导线、灯等。电源——把其他形式的能量转换为电能，是电路中能量的来源，这里是发电站发出的电提供给用户。负载——是电路中的用电设备，是电路中的“消耗方”，它把电能转换成为其他形式的能量，这里是灯，将电能转换为光和热能。中间环节——指电路中的连接导线和控制电路通、断的开关电器，它们将电源和负载连接起来，形成电流通路。任务情境现有一个６Ｖ直流电源、一个５Ｖ/１Ｗ的白炽灯、一个安培表、一个电压表、一个标称阻值为２５Ω的电位器、一个开关、若干导线，将这些元器件连接成一个亮度可调的手电筒电路，并简述该手电筒电路的工作过程，绘制出设计原理图。任务实施１)将手电筒电路的接线示意图绘制在图１-１中。接线要点:直流电源、电位器、开关、白炽灯通过导线串联组成一个闭合回路；安培表用来测量流过白炽灯的电流，串联在电路中；电压表用来测量白炽灯两端的电压，并联在白炽灯两端。２)简述手电筒电路的工作过程(提示:什么情况下白炽灯能亮，如何调节其亮度，什么情况下白炽灯不亮)。３)白炽灯的能量转换过程如何?白炽灯可以等效为什么样的理想电气元器件模型。4)还有哪些理想电气元器件?分别写出它们的文字符号和图形符号?文字符号：图形符号：５)将亮度可调的手电筒电路中的元器件都用理想电气元器件来表示，按照国家标准中的电气制图规范，将手电筒电路的理想电路模型绘制在图１-２中。６)当白炽灯用纯电阻Ｒ来等效时，写出其阻值的计算公式，计算出５Ｖ/１Ｗ的白炽灯的电阻(额定功率为ＰＮ，额定电压为ＵＮ)。知识链接一、电路的组成二、电路模型三、电路的作用和分类四、电阻元件

一、电路的组成电路：电流流通的闭合路径组成电路的基本元器件：电源——把其他形式的能量转换为电能，是电路中能量的来源，是“生产方”。负载——是电路中的用电设备，是电路中的“消耗方”，它把电能转换成为其他形式的能量。中间环节——指电路中的连接导线和控制电路通、断的开关电器，它们将电源和负载连接起来，形成电流通路。二、电路模型二、电路模型二、电路模型电路理论研究的是电路中发生的电磁现象和能量转换的一般规律。（一）实际使用的电工设备和电子元器件表现出多种电磁性质(能量转换过程)。电源模型负载模型电感性建立磁场，储存磁场能的电磁性质。可逆。电容性带电体建立电场，储存电场能的电磁性质。可逆。电阻性消耗电能的电磁性质，将电能转换为热能，不可逆地损耗掉了。首先介绍负载所表现的电磁性质(能量转换过程),建立负载模型。负载中所表现出的电磁性质(能量转换过程)有以下三种基本形式忽略实际电工设备和电子元器件的一些次要性质,只保留它的一个主要性质,并用一个足以反映该主要性质的模型—理想化电路元件来表示。（二）理想化电路元件实际电工设备和电子元器件所表现出的电磁性质是十分复杂的。例如白炽灯主要表现为电阻性，同时具有电感性与电容性。每一种理想化电路元件只具有一种电磁性质。电感元件电感性(储能元件)L电容元件电容性(储能元件)C电阻元件电阻性(耗能元件)R（三）实际电器设备及电路元件的电气性质都可以用理想电路元件表示。有的电器设备及电路元件的电气性质则需用理想元件的组合表示。例如白炽灯、电阻炉可以用单一的电阻元件表示。白炽灯RLR电感线圈的电路模型电感线圈可以用电感元件与电阻元件的串联组合表示。ERO+--实际电源的电路模型实际电源可以用电源模型与电阻元件的串联组合表示。开关电器手电筒电路电池灯泡SEROR+--理想化连接导线理想化电路元件组成电路模型电路模型具有普遍的适用意义三、电路的作用和分类二、电路模型二、电路模型三、电路的作用和分类电路的基本作用是进行电能与其他形式能量之间的转换。发电机升压变压器降压变压器用电设备…（220～500）kV10kV～380V依据侧重点的不同分为两大类电力电路：电能的传送、分配与转换。特点高电压、大电流

要求功率大、效率高强电电路信号电路：信息的传递与处理。特点低电压、小电流要求信号不失真、抗干扰能力强等。弱电电路图1-9调频式电涡流位移测量电路四、电阻元件（1）电阻器电阻器也称为电阻，在电路中起调节电流、电压的作用，如作为分流器、分压器等，并将电能转换为热能。图1-10常见电阻器电阻器的分类常用的电阻器可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器三大类。电阻器的参数标称阻值

就是该产品的“名义”阻值。额定功率

是指在规定使用条件下，基本不改变其性能，电阻器上允许消耗的最大功率。为了保证安全使用，一般选择额定功率应比它在电路中实际消耗的功率高1〜2倍。误差

即电阻器的允许误差，表示其阻值的精度。线绕式电阻器的允许误差一般小于±10%，薄膜电阻器的允许误差一般小于±20%。（2）理想电阻元件线性电阻元件的伏安特性电阻元件对电流的阻碍作用可用其两端电压U与通过元件的电流I的关系表示，这种关系称为伏安特性。图1-13线性电阻元件的伏安特性曲线伏安特性不是直线的电阻元件为非线性电阻元件，图1-14所示为半导体

图1-14半导体二极管的伏安特性曲线体二极管的伏安特性曲线。I0U电位器电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。图1-3变位器的结构、符号和内部原理简图如图1-3中A、B为电阻滑轨的两个引出端，是电阻体的两端，P与可移动滑片一端的连接，转动转轴即可改变滑片在电阻滑轨中的位置，其结果就可以改变AP和PB之间的电阻值。欧姆定律 对于线性电阻元件，其伏安特性遵循欧姆定律。即：线性电阻元件的伏安特性曲线表明，流过电阻元件的电流I与加在其二端的电压U成正比。当电流和电压的参考方向为关联参考方向时(如图1-13所示)，欧姆定律表示为：需要注意的是，线性电阻元件的电阻值R是常数，与通过它的电流或端电压无关，是电阻器自身的参数，我们可利用欧姆定律的公式来求取线性电阻值。万用表万用表（Multimeter）又称多用表,是一种带有整流器的、可以测量交、直流电流、电压及电阻等多种电学参量的磁电式仪表。在使用时应将红色表笔插入标有"+"号的插孔，黑色表笔插入标有"-"号的插孔。万用表的操作规程如下：1、使用前应熟悉万用表各项功能，根据被测量的不同，选择合适的档位、量程及表笔插孔。2、对于指针式万用表，当对被测数据大小不确定时，应先将量程开关置于最大值，再逐步由大量程往小量程档处切换，为减少误差，应使仪表指针指示在满刻度的1/2以上处即可。3、测量电阻时，在选择了适当倍率档后，将两表笔相碰使指针指在零位，如指针偏离零位，应调节"调零"旋钮，使指针归零，以保证测量结果准确。如不能调零或数显表发出低电压报警，应及时检查。4、在测量某电路电阻时，务必切断被测电路的电源，不得带电测量，切记！5、在测量直流电压时，把万用表并接在被测电路上，需注意被测点电压的极性，即把红表笔接电压高的一端，黑表笔接电压低的一端，防止指针反向偏转。6、在测量直流电流时，把万用表串接在被测电路中时，应注意电流的方向，即把红表笔接电流流入的一端，黑表笔接电流流出的一端，即电流从“+”进“-”出。7、使用万用表进行测量时，要注意人身和仪表设备的安全，测试中不得用手触摸表笔的金属部份，不允许带电切换档位开关，以确保测量准确，避免发生触电和烧毁仪表等事故。任务实施１)将手电筒电路的接线示意图绘制在图１-１中。接线要点:直流电源、电位器、开关、白炽灯通过导线串联组成一个闭合回路；安培表用来测量流过白炽灯的电流，串联在电路中；电压表用来测量白炽灯两端的电压，并联在白炽灯两端。２)简述手电筒电路的工作过程(提示:什么情况下白炽灯能亮，如何调节其亮度，什么情况下白炽灯不亮)。手电筒电路的工作过程：由图1-1手电筒电路的接线原理图可知其工作过程如下：闭合开关S1则回路闭合，灯泡X1亮，调节RP1可改变灯泡X1的亮度，电压表用来测量灯泡两端电压，安培表用来测量流过灯泡的电流。３)白炽灯的能量转换过程如何?白炽灯可以等效为什么样的理想电气元器件模型。灯泡的主要能量转换效果是将电能转换为热能、光能，不可逆的损耗掉了，所以灯泡主要呈现的是电阻性，应该用一个具有一定阻值的电阻来等效表示。4)还有哪些理想电气元器件?分别写出它们的文字符号和图形符号?５)将亮度可调的手电筒电路中的元器件都用理想电气元器件来表示，按照国家标准中的电气制