《電工技術(shù)》項目二教學(xué)指南.doc

項目二認(rèn)識直流電路本章教學(xué)提要【技能目標(biāo)】1能夠正確判斷電路的四種狀態(tài)；2能夠正確分析電路的串聯(lián)、并聯(lián)中的電流、電壓、電阻之間的關(guān)系；3掌握萬用表的使用方法。【知識目標(biāo)】1了解電路的基本結(jié)構(gòu)；2掌握電壓、電流、電阻的基本知識；3能夠運用歐姆定律對簡單的電路進行分析和計算；4. 能夠運用基爾霍夫定律對復(fù)雜電路進行分析和計算。任務(wù)一 測量電路的電壓和電位相關(guān)知識一、電路的概念電路是電流通過的路徑，它的主要功能有：1、傳輸和轉(zhuǎn)換電能。2、加工和處理信號。一個完整的電路包括電源、負(fù)載、導(dǎo)線和開關(guān)四部分。電源是用來提供電能的設(shè)備，負(fù)載是我們的用電設(shè)備，導(dǎo)線用于接通電源和負(fù)載，開關(guān)用于控制電路的接通和斷開。二、電位、電壓和電動勢1、電位：電路中的每一點也都有一定的電位，電位用字母V表示，不同點的電位用字母V加下標(biāo)表示。電位的單位是伏特，簡稱伏（V）。2、電壓：電路中任意兩點之間的電位差稱為這兩點的“電壓”。 電壓既有大小又有方向，用字母U表示。電壓的單位也是伏特，簡稱伏（V）。3、電動勢：電動勢是一個表征電源特征的物理量。電動勢用字母E表示，單位是伏（V）。其表達式為：電動勢和電壓雖然單位相同，但是它們是本質(zhì)不同的兩個物理量。電動勢是電源力(非電場力)把單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功，是衡量電源力做功本領(lǐng)的物理量，其方向是在電源內(nèi)部由低電位指向高電位，電壓是電場中兩點之間的電位差，是電場力把單位正電荷從一點移動到另一點所做的功，其方向是由高電位指向低電位。電動勢僅存在于電源內(nèi)部，而電壓不僅存在于電源兩端，也存在于電源內(nèi)部。三、 萬用表使用介紹1、指針式萬用表的使用方法：（1）使用前的準(zhǔn)備；（2）選擇測量檔位；（3）選擇合適的量程；（4）測量電壓時，將萬用表并聯(lián)在被測電路的兩端；（5）測量電流時，應(yīng)將萬用表串聯(lián)在被測電路中；（6）正確讀數(shù)；（7）使用后，將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至最高交流電壓檔，防止下次測量時不慎燒壞萬用表。2、數(shù)字萬用表的使用方法：（1）使用時，摁下電源開關(guān)ON，檢查電池電量是否充足；（2）正確插接表筆；（3）量程的選擇和測量同指針式萬用表基本相同，詳細可參考指針式萬用表的使用方法；（4）注意顯示器上顯示的特殊符號如“1”、 “000”、 “”、“BATT”或“LOWBAT”時的處理方法。任務(wù)二 測量電路的電流相關(guān)知識一、電流 電荷的定向運動形成了電流。若電流的大小和方向都不隨時間變化，則稱為直流電流，用字母I表示。電流的單位是安培，簡稱安（A）。二、電流的方向習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向為電流的方向，即電流從電源的正極流向負(fù)極?？捎眉^表示電流方向。必須具有能夠自由移動的電荷。三、電流產(chǎn)生的條件1、必須具有能夠自由移動的電荷；2、導(dǎo)體兩端存在電壓；3、電路是閉合的。 四、電路的工作狀態(tài) 圖2-1（a）通路 圖2-1（b）開路 圖2-1（c）斷路 圖2-1（d）短路 如圖所示，電路有通路、開路、斷路和短路四種狀態(tài)。其中，開路和通路屬于正常狀態(tài)。斷路和短路屬于故障狀態(tài)。五、電功和電功率1、電功電功是指電流通過用電器所做的功。電功用字母W表示，單位是焦耳，簡稱焦（J）。在日常生產(chǎn)和生活中，電功的常用單位是千瓦時（度），用KW.h表示，即：電功的大小跟電壓、電流和通電時間有關(guān)，其表達式是：W=UIt通常用電能表（千瓦時計）來測量電功。電能表也就是在家庭中所使用的電表。2、 電功率電功率是指電流在單位時間內(nèi)所做的功，它反映的是電流做功的快慢。電功率用字母P表示，單位是瓦特，簡稱瓦（W）。電功率的大小跟電壓和電流有關(guān)，其表達式是：電功率和電功之間的關(guān)系是：1瓦特=1焦/秒任務(wù)三 電阻的測量相關(guān)知識一、電阻的概念電阻器簡稱為電阻，電阻元件是各種電阻器、白熾燈、電爐、電烙鐵等實際電氣設(shè)備的理想化模型。電阻用字母R表示，單位是歐姆，簡稱歐（）。二、電阻的阻值1、線性電阻：在一定溫度下，各種電阻的阻值為常數(shù)，與所加電壓和通過的電流無關(guān)；2、非線性電阻：阻值隨著電壓或電流的變化而變化。 三、色環(huán)電阻的阻值大小識別色環(huán)電阻是電子電路中最常用的電子元件，在電阻的表面涂上一定顏色的色環(huán)，用不同顏色色環(huán)代表電阻的標(biāo)稱值和誤差。我們可以通過色環(huán)的標(biāo)稱值和誤差的大小，直觀的判斷出電阻實際值的范圍。色環(huán)電阻分為四環(huán)和五環(huán)兩類，一般的電阻用四色環(huán)表示阻值的大小和誤差，高精度的電阻則用五色環(huán)表示阻值的大小和誤差。通過色環(huán)對應(yīng)顏色來計算出阻值及誤差大小。任務(wù)四 學(xué)習(xí)歐姆定律 相關(guān)知識一、 歐姆定律通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體本身的電阻成反比。其表達式為：式中，電壓單位為伏特（V），電阻單位為歐姆（），電流單位為安培（A）二、 串聯(lián)電路將兩個或者兩個以上負(fù)載逐一連接在電路中，稱為串聯(lián)。1、串聯(lián)電路中電阻的關(guān)系：2、串聯(lián)電路中電流的關(guān)系：3、串聯(lián)電路中電壓的關(guān)系：串聯(lián)電路具有電路分壓的作用，電阻兩端分得的電壓大小，由其阻值大小決定。4、串聯(lián)電阻的功率分配：以兩個電阻的串聯(lián)電路為例：由P=UI= 可得 = P=()由此可知，串聯(lián)電路各個電阻上所分配的功率與阻值成正比，總功率等于各功率之和三、并聯(lián)電路將兩個或兩個以上的負(fù)載并排連接在一起，稱為并聯(lián)。1、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系：=+ + +.+2、并聯(lián)電路中電流的關(guān)系：并聯(lián)電路具有分流的作用，流過電阻的電流大小，由其阻值大小決定。3、并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系：4、并聯(lián)電阻的功率分配以兩個電阻的并聯(lián)電路為例：P=由此可知，并聯(lián)電路的總功率等于各支路消耗的功率之和。由P=UI= 可得 =由此可知，并聯(lián)電路中各支路消耗的功率跟支路的電阻成反比。任務(wù)五 基爾霍夫定律的應(yīng)用 相關(guān)知識復(fù)雜電路由多個電源、多個負(fù)載和多個回路組成，單單用歐姆定律是不能解決的，這時需要應(yīng)用基爾霍夫定律來進行分析計算。一、 復(fù)雜電路的電路術(shù)語1、支路：電路中的分支稱為支路。它是由一個或幾個元件串聯(lián)而成的無分支電路。在同一支路中，流過所有元件的電流相等。根據(jù)支路中有無電源，支路可分為有源支路和無源支路。2、節(jié)點：電路中，三條或三條以上支路連接成的一個點，稱為節(jié)點。 圖2-2 支路 圖2-3節(jié)點3、回路：電路中，任一條閉合路徑都稱為回路。4、網(wǎng)孔：回路內(nèi)部不含有支路的閉合回路，稱為網(wǎng)孔。 圖2-4 回路 圖2-5 網(wǎng)孔二、基爾霍夫定律1、基爾霍夫第一定律：基爾霍夫第一定律簡稱為KCL，又稱為節(jié)點電流定律。對電路中的任一節(jié)點，流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。通常規(guī)定，箭頭指向節(jié)點的電流為流入，背離節(jié)點的電流為流出。2、基爾霍夫第二定律：基爾霍夫第二定律簡稱為KVL，又稱為回路電壓定律。在任何一個閉合回路中，沿繞行方向一周，各段電壓的代數(shù)和恒為零。回路的“繞行方向”是任意選定的，一般以虛線表示。通常規(guī)定，對于電壓或電流的參考方向與回路“繞行方向”相同時，取正號，參考方向與回路“繞行方向”相反時取負(fù)號。3、支路電流法：基爾霍夫定律是電路中的基本定律，是分析計算電路的重要工具。它反映了電路中各支路電流之間的約束關(guān)系和各部分電壓之間的約束的關(guān)系，通常我們應(yīng)用基爾霍夫定律KCL和KVL聯(lián)立方程，即可求出電路中的電流和電壓。支路電流法是分析和計算復(fù)雜電路最基本的方法之一，一般用于已知電路中所有電源和電阻參數(shù)，求各支路電流的分析和計算。支路電流法的應(yīng)用步驟歸納如下：（1）在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，對選定的回路標(biāo)出回路繞行方向。（2）應(yīng)用KCL對節(jié)點列出（n-1）個獨立的KCL方程式，其中n為節(jié)點的個數(shù)。（3）應(yīng)用KVL對網(wǎng)孔回路列出KVL方程式。（4）聯(lián)立求解方程，求出各支路電流。第六節(jié) 認(rèn)識疊加定律任務(wù)六 認(rèn)識疊加定律 相關(guān)知識疊加定律是分析線性電路的一個重要定律，也可用于分析復(fù)雜電路。一、 線性電路線性電路是指電壓和電流成正比，電路中的各個元件均為線性元件，其數(shù)值不隨電壓、電流的變化而變化的電路。二、 疊加定律在一個含有幾個電源共同作用的線性電路中，任一個支路電流（或電壓）都等于各個電源分別單獨作用時，在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和，這就是電路的疊加定律，可以用它來求解線性電