《电工技术基础与技能》课件-项目二.简单直流电路和基本技能

电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社【任务目标】(1)了解电路的组成、电路的三种基本状态分析；(2)理解电流产生的条件和定义，掌握其计算公式的运用；(3)了解电阻的概念、主要参数和其与温度的关系，掌握电阻定律；(4)掌握部分电路和全电路欧姆定律的各种计算；(5)识记电能、电功率、端电压、电动势的概念，掌握焦耳定律；(6)掌握串、并联电路的性质和作用，掌握简单混联电路的分析和计算；(7)掌握电压表和电流表扩大量程的方法和计算；(8)掌握电路中各点电位以及任意两点之间电压的计算方法；(9)认识和学会常用电工工具的使用方法；(10)熟练使用电烙铁焊接的基本技能；(11)会识别常用的贴片元器件。

项目二简单直流电路和基本技能

知识链接（一）电路的组成1.电路的组成与状态（1）电路的组成

通常把这种由电气设备和若干元器件按照一定的连接方式构成的电流通路称为电路。也就是说，由电源、用电器、导线和开关组成的闭合回路，称为电路。

它们的作用和常见的器件以及在电路中的符号，如表2-1所示。

表2-1组成电路中的常见器件含义和图形符号（2）电路的状态

电路的状态有通路、开路、短路三种状态，它们的分析如表2-2

所示。2.电路图

若要分析一个实际电路的结构原理，用电路图来表示是很方便的。电路图一般可以分为原理图和装配图两种。原理图只表示线路的连接方式，并不反映出线路的实际形状，而装配图出了表示电路的实际形状，还画出了相关部分的装配结构。

3.电流的形成电荷的定向移动形成电流。其方向与正电荷移动方向相同，与负电荷移动方向相反，如图2-2（a）、（b）所示。例如：金属导体中自由电子的定向移动、阴极射线管中的电子流等，都形成电流。4.电阻

（1）电阻的定义和定律

科学上把导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻。

电流是一种物理现象。电流的大小等于通过导体横截面的电荷与所用时间的比值。电流符号I或i表示，其直流电流的定义式为(2-1)。其中Q表示t时间段穿过某一截面电荷的总量。在SI国际单位制中，电流的单位是安培，用符号A表示，常用的单位还有毫安（mA），微安（µA）和千安（KA）。

通常使用的电阻元件多采用金属材料，当温度变化范围不太大时，其电阻值随温度的变化近似线性关系，其定义式可以用公式(2-2)表述。

(2-2)

其中R是温度为T的电阻，R0是温度0℃时的电阻，α是电阻温度系数。

ρ叫电阻率：某种材料制成的长是1m、横截面积是1mm2的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。是描述材料性质的物理量。国际单位制中，电阻率的单位是Ω·m（欧·米）

5.部分电路欧姆定律

大量实验表明，在一段不包括电源的电路中，通过导体的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

部分电路欧姆定律是：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，其数学表达式为：

式中：I表示通过导体的电流，单位是安培（A）、

U表示导体两端的电压，单位是伏特（V）、

R表示导体的电阻，单位是欧姆（Ω）。

6.电能

电能是一种能量形式，例如：电流通过电热器做功，电能转化为热能；电流通过电动机做功，电能转化为机械能；电流通过电解槽做功，电能转化为化学能。所以电流做功的过程实际上是电能转化为其它形式能的过程。

W=UIt

7.电功率电功不能表示电流做功的快慢，电功率则是表示电流做功快慢的物理量。在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值称为电功率，用P表示。

P=UI

式中，P、U、I的单位分别为W为（瓦）、V为（伏）、A为（安）。

8.焦耳定律

电流通过金属时，导体会发热，这种现象称为电流的热效应。实验结果表明：电流流过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻与通电时间成正比，即：

Q=I2Rt

式中电流单位为A，电阻单位为

，时间单位为s，则热量单位是焦耳，简称焦，以字母J表示。

知识链接（二）简单直流电路

1.端电压电动势（1）端电压物体的运动是因为受到力的作用，电荷做定向移动形成电流是由于电荷受到了电场力的作用。所谓端电压就是单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功Wab，用Uab表示。Uab=

（2）电动势

电源的电动势等于电源没有接入电路时两极之间的电压。电动势用符号E表示，单位跟电压的单位相同，也是V。电动势是个标量（3）端电压与电动势的区别与联系2.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律描述了包括电源在内的全电路中，电流与电动势及电路总电阻之间的关系。闭合电路的欧姆定律与部分电路的欧姆定律区别在于，前者将电源也作为电路研究的一部分，而后者只研究除电源之外的电路部分。

闭合电路的欧姆定律表述为：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。定律的数学表达式为(2-11)，其中I表示电流，E表示电动势，R表示外部电路的总电阻，r表示电源内阻。该定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素，即电源的电动势和闭合回路的总电阻。与部分电路欧姆定律一样，闭合电路的欧姆定律也只适用于纯电阻电路。

（2-11）其中U外表示闭合电路中的端电压，U内表示电源的内部电压降。3.电源向负载输出的功率

根据能量守恒定律，电源的总功率应为电源向负载输出的功率和电源由于内阻引起的消耗功率之和，

P=P外

+P内

结论：当电源给定而负载可变，外电路的电阻等于电源的内电阻时，电源的输出功率最大，这时称为负载与电源匹配。

PM=

4.电阻的串联电路电压表(1)电阻的串联电路把几个电阻元件首端、尾端依次相连就组成了几个电阻元件串联，形成的电路称为串联电路。对于n个电阻的串联电路来说，其电路性质如下：电流只有一条通路,一个开关可控制整个电路的通断；串联电路的总电阻等于各个电阻之和，即：R=R1+R2+…+Rn；串联电路中流过每个电阻的电流相等，且等于总电流；串联电路的总电压（串联电路两端的电压）等于分电压（每个电阻两端的电压）之和，即U=U1+U2+……+Un；串联电路的各电阻分得的电压与其阻值成正比。串联电路中各个电阻消耗的功率与其阻值成正比（2）电压表

在电阻串联的电路中，通常有以下的实际应用：

若干只电阻串联可以获得较大的电阻；

采用几只电阻串联可以构成分压器，使用同一电源能供出几种不同数值的电压；

当负载额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负载接入电源；

扩大电压表的量程，限制和调节电路中电流的大小。

常用的电压表是由微安表或毫安表改装而成的

5.电阻的并联电路电流表

(1)电阻的并联电路把几个电阻元件首端连接在一起、尾端连接在一起就组成了几个电阻元件的并联，形成的电路称为并联电路。对于n只电阻的并联电路来说，其电路性质如下：电路有n条电流路径，每一条路径之间互相独立，若有一条路径断路，其它支路照常工作；并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和；并联电路中所有并联电阻的端电压是同一个电压，且与总电压相同；并联电路的总电流（并联电路的干路电流）等于各支路电流（流过每个电阻的电流）之和；并联电路的通过各电阻的电流与其阻值成反比；并联电路中各个电阻消耗的功率与其阻值成反比。(2)电流表

在电阻并联的电路中，通常有以下的实际应用：

①若干只电阻并联可以获得较小的电阻；

②通过电阻并联可进行电流的分流；

③扩大电流表的量程。

在微安表或毫安表上并联一个分流电阻，按比例分流一部分电流，这样就可以利用微安表或毫安表测量大的电流。如果在刻度盘上标出电流值，则构成一个电流表。

电流表是一种用来测量交、直流电路中电流的仪表，它相当于一个阻值很小的电阻器，理想的认为是短路。

6.电阻的混联

在实际电路中，既有电阻的串联又有电阻的并联，称为电阻的混联电路。下图所示为典型的三只电阻的混联电路，图中电阻R1与电阻R2并联，然后再与电阻R3串联。

对于混联电路的计算，可先从单纯的串联和并联电路部分开始通过若干次的串、并联等效电阻的求解，最终得到混联电路的等效电阻

7.电路中各点电位的计算

电路中每一点都有一定的电位，就如同空间的每一处都有一定的高度一样。讲高度先要确定一个计算高度的起点，讲电位也要先指定一个计算电位的起点，称为零电位点。原则上零电位点可以任意选取，但习惯上规定大地的电位为零。有些设备的机壳是需要接地的，这时凡与机壳连接的各点均为零电位点。电路中的零电位点规定后，电路中任一点与零电位点之间的电压（电位差），就是该点的电位。其文字符号用带单下标字母UA或

表示，如UA，即表示A点的电位。知识链接（三）电工的基本操作1.常用的电工工具电工工具是电子、电气操作的常用工具，其使用不当或质量不好，都会影响施工质量，降低工作效率。甚至造成事故，因此相关操作人员必须了解常用电工工具的结构和正确使用方法。

2.电烙铁的使用（1）电烙铁的种类电烙铁是手工焊接的主要工具，它是根据电流通过加热器件时产生热量的原理而构成的。常用的电烙铁一般为直热式。直热式又分为外热式、内热式和恒温式三大类。内热式电烙铁与外热式电烙铁比较，其优点是体积小、重量轻、升温快、耗电省和效率高。①外热式电烙铁

一般由烙铁头、烙铁芯、传热筒、手柄、插头等部分所组成②内热式电烙铁

一般由连接杆、手柄、烙铁芯（发热元件）、烙铁头几个部分组成，如图2-27所示。烙铁芯安装在烙铁头的里面（发热快，热效率高达85％～％％以上），烙铁芯采用镍铬电阻丝绕在瓷管上制成。常用的规格有20W、35W和50W等。③恒温电烙铁

恒温电烙铁的烙铁头内，装有磁铁式的温度控制器，用来控制通电时间，实现恒温的目的。在焊接温度不宜过高、焊接时间不宜过长的元器件时，应选用恒温电烙铁，但它价格较高。（2）电烙铁的握法

①反握法是用五指把电烙铁的柄握在掌内。此法适用于大功率电烙铁，焊接散热量大的被焊件。如图2-29（a）所示。

②正握法是适用于较大的电烙铁，弯形烙铁头的使用一般也用此法。如图2-29（b）所示。

③握笔法是用握笔的方法手握电烙铁，此法适用于小功率电烙铁，焊接散热量小的被焊件，如焊接收音机、电视机的印制电路板及其维修等。如图2-29（c）所示。（4