《电工电子技术与技能》课件

项目一直流电路的基本知识模块一电路的组成及基本物理量模块二欧姆定律模块三电阻电路及其等效变换模块四电功和电功率模块五基尔霍夫定律模块一电路的组成及基本物理量电路或称电子回路，是由电气设备和元器件，按一定方式联接起来，为电荷流通提供路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。一、电路的组成1.电路：电流流通的路径。

电路的组成：电源、开关、负载和导线。2.电路图

用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理图，简称电路图。实际电路电路图名称外形图形符号文字符号二极管V电流表AA电容器C滑动变阻器RP电气图用图形符号（转下页）名称外形图形符号文字符号电感器L熔断器FU三相异步电动机M电压表V电池GB（转下页）V名称外形图形符号文字符号灯泡EL开关SA电阻R

1)电流的形成电荷的定向移动形成电流，在金属导体中，实质上能定向移动的电荷是带负电的自由电子。电子方向→←电流方向1.电流二、常用的物理量

在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，就表示流过该导体的电流越大。若在t时间内通过导体横截面的电荷量是Q，则电流I可用下式表示：

2)电流的大小式中，I、Q、t的单位分别为A、C、s。

电流的大小可用电流表进行测量。测量时应注意：①电流表必须串联在被测电路中，严禁将电流表并联在电路中。②选择合适的量程。③注意电流表正负极，使电流从电流表的正极流入，负极流出。④测量前应检查电流表的指针是否对准“0”刻度线，如果有偏差应校对。习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与自由电子和负离子移动的方向相反。

若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流，简称直流，用符号DC表示。其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流，称为稳恒直流电。4)电流的单位

国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A，此外还有毫安（mA）微安（μA）。他们的换算关系是3)电流的方向2．电压

电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。电压的实际方向规定从高电位指向低电位，其方向可用箭头表示，也可用“+”“-”极性表示。电压的实际方向规定从高电位指向低电位，其方向可用箭头表示，也可用“+”“-”极性表示。

电压的单位是伏特，简称伏，用符号V表示。此外还有千伏（KV），兆伏（MV）他们的换算关系是：①电压表应该并接于被测电路的两端，且使电流从电压表的“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出。②注意被测电压不能超出电压表的量程。③测量前应检查电压表的指针是否对准“0”刻度线，如果有偏差应校对。电压的大小可以用电压表进行测量。测量需注意：3．电位和电动势

参考点：即零电位点，原则上说，参考点可以任意选定。在电工领域，通常选电路里的接地点为参考点，在电子电路里，常取机壳为参考点。电位：电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电位用符号V表示。电位的单位和电压的单位一样，也是伏特，简称伏，用符号V表示。

电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab=Ua－Ub，故电压又称电位差。电动势：电源力把单位正电荷由低电位点B经电源内部移到高电位点A克服电场力所做的功，称为电源的电动势。电动势用E或e表示。电动势的单位为伏特，简称伏，符号为V。

电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。导体的电阻是导体本身的一种性质。在国际单位制中，电阻的单位是欧姆。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计算：

式中ρ称为材料的电阻率，电阻率的大小反映了物体的导电能力。4．电阻与电阻率电阻率小，电流容易通过的物体称为导体。电阻率大，几乎不能通过电流的物体称为绝缘体。导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体。在一定条件下，某些材料的电阻会变为零，称为超导体。导体、半导体和绝缘体三、电路的工作状态1.开路状态（空载状态）

在图所示电路中，当开关K断开时，电源则处于开路状态。开路时，电路中电流为零，电源不输出能量，电源两端的电压称为开路电压，用表示，其值等于电源电动势即。2.短路状态

在图所示电路中，当电源两端由于某种原因短接在一起时，电源则被短路。短路电流很大，此时电源所产生的电能全被内阻所消耗。

短路通常容易导致严重的事故，应尽量避免发生，为了防止短路事故，通常在电路中接入熔断器或断路器，以便在发生短路时能迅速切断故障电路。3.负载状态（通路状态）

电源与一定大小的负载接通，称为负载状态。这时电路中流过的电流称为负载电流。如图所示。

负载的大小是以消耗功率的大小来衡量的。当电压一定时，负载的电流越大，则消耗的功率亦越大，则负载也越大。

一、部分电路欧姆定律只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路。

模块二欧姆定律

内容：导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。公式：

当电压与电流的参考方向关联时，

当电压与电流的参考方向非关联时，如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U/I关系曲线，即伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是直线时，称为线性电阻，其电阻值可认为是不变的常数。如果不是直线，则称为非线性电阻。

全电路是含有电源的闭合电路。电源内部的电路称为内电路。电源内部的电阻称为内电阻，简称内阻。电源外部的电路称外电路，外电路中的电阻称为外电阻。二、全电路欧姆定律

内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。 公式：

全电路欧姆定律又可表述为：

电源电动势等于U外和U内之和。模块三电阻电路及其等效变换等效变换的概念在电路理论中广泛应用。所谓等效变换，是指将电路中的某部分用另一种电路结构与元件参数代替后，不影响原电路中未作变换的任何一条支路中的电压和电流。一、电路的等效变换

二端电路（网络）任何一个复杂的电路,向外引出两个端钮，且从一个端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，则称这一电路为二端电路(或一端口电路)。若两端电路仅由无源元件构成，称无源二端电路。二端电路无源二端电路

二端电路等效的概念结构和参数完全不相同的两个两端电路B与C，当它们的端口具有相同的电压、电流关系(VCR),则称B与C是等效的电路。BC

相等效的两部分电路B与C在电路中可以相互代换，代换前的电路和代换后的电路对任意外电路A中的电流、电压和功率而言是等效的，即满足：下图所示结论：（1）电路等效变换的条件：两电路具有相同的VCR；（2）电路等效变换的对象：未变化的外电路A中的电压、电流和功率；（3）电路等效变换的目的：化简电路，方便计算。1.电阻的串联定义：把两个或两个以上的电阻依次连接，使电流只有一条通路的电路，称为电阻的串联。二、电阻的串联2.电阻串联电路的特点：U=U1

＋U2

＋…＋Un1）电路中流过每个电阻的电流都相等。2）电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即电阻的串联电路a）电阻的串联电路b）等效电路4）电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即R=R1

＋R2

＋…＋Rn3）电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即3.电阻串联电路的应用a.获得较大阻值的电阻b.限制和调节电路中电流（转下页）c.构成分压器d.扩大电压表量程

定义：把两个或两个以上的电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。家庭用电器的连接是并联三、电阻的并联1.电阻的并联1．电阻并联电路的特点（2）电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即

（1）电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。（3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即特点：（4）电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即 上式表明，阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。若已知两个电阻并联，并联电路的总电流为I，可得分流公式如下：

（1）凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式。这样每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其他负载的使用。（2）获得较小阻值的电阻。（3）扩大电流表的量程。2.电阻并联电路的应用

一、电功

电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。W=UIt

式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。电能的另一个常用单位是千瓦时（kW·h）,即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为模块四电功和电功率

1kW·h=3.6×106J

电能表a）机械式b）电子式c）预付费式用来测量电路消耗电能的仪表称为电能表。

二、电功率

电流在单位时间内所作的功称为电功率，用字母P表示，单位为瓦特（W）。对于纯电阻电路，上式还可以写为

或电压端钮电流端钮

电功率是利用功率表进行测量的，图示为D26—W型便携式单相功率表。三、电流的热效应

电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。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：

Q=I2RtQ的单位是J，这种热也称焦耳热。

如果是纯电阻电路，则电流所做的功与产生的热量相等，即电能全部转换为电路的热能。如果是非纯电阻电路，例如电路中有电动机、电解槽等负载，电能除部分转化为热能外，还有一部分要转换为机械能、化学能等。机械能电能发电机电动机化学能电能干电池、蓄电池、燃料电池电解、电镀、电铸模块五基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。一、几个相关的电路名词复杂电路：不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂电路。支路：电路中的每一个分支称为一条支路。它由一个或几个相互串联的元件所构成。含有电源的支路称有源支路，不含电源的支路称无源支路。节点：3条或3条以上支路所汇成的交点称节点。回路：电路中任一闭合路径都称回路。网孔：回路中不包括其他任何支路，这样的回路称为网孔，即网孔是不可再分的回路。1．基尔霍夫电流定律（节点电流定律）

基尔霍夫第一定律又称节点电流定律。它指出：在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即∑I进

=∑I出二、基尔霍夫定律对于节点O有I1+I2=I3+I4+I5可将上式改写成I1+I2

－I3

－

I4－I5=0因此得到∑I=0即：对任一节点来说，流入（或流出）该节点电流的代数和恒等于零。

在应用基尔霍夫第一定律求解未知电流时，可先任意假设支路电流的参考方向，列出节点电流方程。通常可将流进节点的电流取正，流出节点的电流取负，再根据计算值的正负来确定未知电流的实际方向。有些支路的电流可能是负，这是由于所假设的电流方向与实际方向相反。

2．基尔霍夫电压定律（回路电压定律）基尔霍夫第二定律又称回路电压定律。它指出：在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为∑U=0

按虚线方向循环一周，根据电压与电流的参考方向可列出UAB+UBC+UCD+UDA=0即