電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、a1電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)信息工程系信息工程系 韓善海韓善海a2 第一章 直流電路1-1 電路的基本概念1-2 電流、電壓及其測(cè)量1-3 電阻及其測(cè)量1-4 簡(jiǎn)單電路的分析1-5 復(fù)雜電路的分析a3 &1-1 電路的基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解電路的基本組成、電路圖的主要類型和作用。2、熟悉電路的三種工作狀態(tài)。3、了解汽車單線制電路的特點(diǎn)。a4一、電路的組成 電路是指電流流通的路徑。比較課本例圖可知，電路是由電源、負(fù)載（也稱用電器用電器）、控制裝置和連接導(dǎo)線4個(gè)基本部分組成；不同點(diǎn)是在汽車單線制電路中，從電源到負(fù)載只用一根導(dǎo)線相連，利用車架、電動(dòng)機(jī)外殼等金屬機(jī)體作為另一根共用導(dǎo)線構(gòu)成回路。10

2、BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡a5二、電路圖 電路圖是指電路中各元器件用圖形符號(hào)圖形符號(hào)和文字符號(hào)文字符號(hào)（或項(xiàng)目代號(hào)）表示、并用導(dǎo)線連接而成的電氣關(guān)系圖。 電路圖能讓我們簡(jiǎn)潔、直觀地表達(dá)和了解電路的組成，便于分析電路的工作原理和性能，便于電路的設(shè)計(jì)和安裝。 電路圖主要有電路原理圖、框圖、印制電路圖電路原理圖、框圖、印制電路圖等。 1、電路原理圖 電路原理圖簡(jiǎn)稱原理圖，它主要反映電路中各元件之間的連接關(guān)系，并不考慮各元器件的實(shí)際大小和相互之間的位置關(guān)系。a62、框圖 框圖是一種用矩形框矩形框、箭頭箭頭和直線直線等來表示電路工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成概況的電路圖。從根

3、本上說，這也是一種原理圖，不過它不是像原理圖那樣詳細(xì)地繪制了電路中全部的元器件符號(hào)以及它們之間的連接關(guān)系，而只是簡(jiǎn)單地將電路按照功能劃分為幾部分。各部分用一個(gè)方框方框來代表，在方框中加上簡(jiǎn)單的文字或符號(hào)說明，方框間用直線直線或帶箭頭的直線帶箭頭的直線連接，表示各個(gè)部分之間的關(guān)系。所以框圖只能用來體現(xiàn)電路的大致組成情況和工作流程，更多應(yīng)用于描述較為復(fù)雜的電氣系統(tǒng)。a73、印制電路圖 對(duì)成批電子電路的組裝，一般以覆有紫銅箔的絕緣薄板絕緣薄板為基礎(chǔ)，將電路各元器件用錫焊錫焊等方法合理地安裝在這塊基板上。由于電路板的制作一般先要用印刷油漆等方法將需要保留銅箔處覆蓋，所以這種電路的元器件的安裝圖稱為印制

4、電印制電路圖路圖。a8三、電路的三種狀態(tài)1、通路通路（閉路），電流從電源的正極沿著導(dǎo)線經(jīng)過負(fù)載負(fù)載最終回到電源的負(fù)極而形成閉合的路徑。電路的正常工作狀態(tài)。2、斷路斷路（開路），電路某處因某種需要或發(fā)生故障而斷開，不能構(gòu)成回路。電路中的電流為零零。 實(shí)際電路中，因?qū)w的接觸面有氧化層、臟污或接觸面過小、接觸壓力不足等會(huì)造成電阻過大的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成斷路。a93、短路短路 短路是表示電路中的某元器件因內(nèi)部擊穿損壞或被導(dǎo)線直接短接等原因，使電流未經(jīng)過元器件或負(fù)載而直接從電源正極到達(dá)負(fù)極的現(xiàn)象。不正?，F(xiàn)象，應(yīng)盡量避免！不正?，F(xiàn)象，應(yīng)盡量避免！a10 &1-2 電流、電壓及其測(cè)量學(xué)習(xí)目標(biāo)1、

5、掌握電流的基本概念，了解穩(wěn)恒電流、脈動(dòng)電流和交流電 流的特點(diǎn)。 2、會(huì)用電流表或萬用表測(cè)量直流電流。 3、掌握電壓的基本概念，理解電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)三個(gè)物理 量之間的聯(lián)系和區(qū)別。 4、會(huì)用電壓表或萬用表測(cè)量直流電壓。 5、會(huì)測(cè)量蓄電池電壓，并以此判斷蓄電池功能。a11一、電流電流（電荷有規(guī)則的定向移動(dòng)稱為電流）1、電流的方向和大小電流的大小用單位時(shí)間所通過的電荷量來表示。電流的單位為安培，簡(jiǎn)稱安（A）。 單位換算： 1KA = A 1mA = A 1uA = mA正電荷正電荷的移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?。直流電流直流電流（直流）：電流方向不隨時(shí)間而變化，符號(hào)DC。穩(wěn)恒直流電穩(wěn)恒直流電：電流大小和方向都

6、不隨時(shí)間而變化。脈動(dòng)直流電脈動(dòng)直流電：電流大小隨時(shí)間呈周期性變化，方向不變。交變電流交變電流（交流）：電流大小和方向都隨時(shí)間而變化，AC。tQI 電荷量電荷量時(shí)間時(shí)間電流電流310310310a122、電流的測(cè)量（1）對(duì)交、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表、直流電流表 （或萬用表的相應(yīng)檔位）測(cè)量。（2）電流表或萬用表必須串聯(lián)到被測(cè)的電路中。 直流電流表表殼接線柱上標(biāo)明的“+” “-”記號(hào)，應(yīng)和電路的極性相一致，不能接錯(cuò)，否則指針要反轉(zhuǎn)，既影響正常測(cè)量，也容易損壞電流表。 被測(cè)電流的數(shù)值一般在電流表量程的1/2以上，度數(shù)較為準(zhǔn)確。因此在測(cè)量之前應(yīng)先估計(jì)被測(cè)電流大小，以便選擇適當(dāng)量程的電流表。若無法估

7、計(jì)，可先用電流表的最大量程擋測(cè)量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)不到1/3刻度時(shí)，再改用較小的擋去測(cè)量，直到測(cè)得正確數(shù)值為止。 為了在接入電流表后對(duì)電路原有工作狀況影響較小，電流表內(nèi)阻應(yīng)盡量小。 不允許將電流表與負(fù)載并聯(lián)，也不允許將電流表不經(jīng)任何負(fù)載而直接連接到電源的兩極，因電流表內(nèi)阻很小，這樣會(huì)造成電源短路甚至損壞電流表。a13二、電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)1、電壓電壓電路中有電流流動(dòng)是電場(chǎng)力做功的結(jié)果。電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V）。2、電位電位電位是指某點(diǎn)與參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）之間的電壓。通常在電力系統(tǒng)中以大地作為參考點(diǎn)。電路中任意兩點(diǎn)之間的電位

8、差等于這兩點(diǎn)之間的電壓，故電壓也稱為電位差電位差。3、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電源移動(dòng)電荷的能力用電動(dòng)勢(shì)表示。電動(dòng)勢(shì)符號(hào)為E，單位為伏特（V）。a144、電壓的測(cè)量電壓的測(cè)量（1）對(duì)交、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表、直流電壓表測(cè)量。（2）電壓表必須并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端。 直流電壓表表殼接線柱標(biāo)明的“+”“-”記號(hào)，應(yīng)和被測(cè)兩點(diǎn)的電位相一致，即“+”端接高電位，“-”端接低電位，不能接錯(cuò)，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會(huì)損壞電壓表。應(yīng)注意合理選擇電壓表的量程，其方法和電流表相同。 為了在接入電壓表后對(duì)電路的原有工作狀況影響較小，電壓表的內(nèi)阻應(yīng)盡量大內(nèi)阻應(yīng)盡量大，使通過電壓表的電流相對(duì)于正常工作電流小到可以忽略不計(jì)。a1

9、5&1-3 電阻及其測(cè)量學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握電阻的概念，了解導(dǎo)體、半導(dǎo)體何絕緣體的特點(diǎn)。2、能正確識(shí)讀色環(huán)電阻，會(huì)用萬用表測(cè)量電阻。3、了解敏感電阻器的特點(diǎn)和應(yīng)用。4、掌握直流電橋的平衡條件，了解直流電橋在測(cè)量電路中的 應(yīng)用。a16一、電阻和電阻率導(dǎo)體在通過電流的同時(shí)也對(duì)電流騎著阻礙作用，這一阻礙作用稱為電阻，用R表示。電阻的單位為歐姆，符號(hào)為。導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積。 電位換算： 1K =1000 1M =1000K 電阻率 的單位是歐米（ m），電阻率的大小反映了各種材料導(dǎo)電性能的好壞。電阻率小，容易通過電流的物體稱為導(dǎo)體。電阻率大，幾乎不能通過電流的物體稱為絕

10、緣體。SlR長(zhǎng)度橫截面積電阻電阻率a17二、常用電阻器1.常用電阻器的外形和符號(hào) 在各種電路中，經(jīng)常要用到具備一定阻值的元件，稱為電阻器，電阻器也簡(jiǎn)稱電阻。固定電阻器固定電阻器：碳膜電阻器、線繞電阻器、金屬膜電阻器、 熱敏 電阻器?？勺冸娮杵骺勺冸娮杵鳎夯瑒?dòng)變阻器、帶開關(guān)電位器、微調(diào)電位器。a182.電阻器的主要參數(shù)(1)標(biāo)稱阻值標(biāo)稱阻值 標(biāo)稱阻值即電阻的標(biāo)準(zhǔn)電阻值。電阻的常用標(biāo)稱系列值有1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、4.7、5.6、6.8、8.2等，標(biāo)稱阻值可以乘以 （n為整數(shù)），例如對(duì)應(yīng)于3.3這一標(biāo)稱阻值，就有0.33、3.3、33、330、3.3K、33K等。

11、（2）允許偏差允許偏差 允許偏差是指電阻真實(shí)值與標(biāo)稱阻值之間的誤差值。（3）額定功率額定功率 額定功率也稱標(biāo)稱功率，是指在一定的條件下，電阻器連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。常用小型電阻的標(biāo)稱功率一般分為1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，選用電阻器時(shí)一定要考慮其額定功率，以保證電阻器的安全工作。n10a193.電阻的標(biāo)注方法（1）直標(biāo)法 直接在電阻元件表面標(biāo)出其主要參數(shù)的技術(shù)性能。隨著電子設(shè)備小型化的要求，這種方法越來越不適用。（2）文字符號(hào)法 將需要標(biāo)出的主要參數(shù)和技術(shù)性能用文字和數(shù)字符號(hào)有規(guī)律地組合標(biāo)志在電阻元件表面。其規(guī)律是：阻值的整數(shù)部分卸載阻值單位標(biāo)志的前面，小數(shù)部分寫在阻值

12、單位標(biāo)志的后面。如：515.1（3）色標(biāo)法 體積小的電阻一般采用文字符號(hào)法或色換表示法，固定電阻色環(huán)的識(shí)讀方法如課本例圖課本例圖。 4色環(huán)電阻器色環(huán)電阻器通常為四道色環(huán)，其中，三道相距較近，作為阻值標(biāo)注，第一道、第二道各代表一位數(shù)字，第三道則代表零的個(gè)數(shù)。第四道相距前三道較遠(yuǎn)，作為偏差標(biāo)注。 5色環(huán)電阻器色環(huán)電阻器共有5道色環(huán)，其中，1、2、3道分別表示有效數(shù)，第4道為倍乘色環(huán)，第5道為偏差色環(huán)。a20（4）數(shù)標(biāo)法數(shù)標(biāo)法 用三位阿拉伯?dāng)?shù)在電阻表面標(biāo)出其標(biāo)稱阻值，其中第一、二位分別表示阻值標(biāo)稱系數(shù)在十位和個(gè)位上的數(shù)字，第三位表示倍率；若用四位數(shù)，則第四位表示倍率。 數(shù)標(biāo)法被廣泛應(yīng)用于片狀電阻。a

13、21三.敏感電阻器 敏感電阻器敏感電阻器是指對(duì)溫度、電壓、濕度、光照、氣體、磁場(chǎng)、壓力等敏感的電阻器。如：熱敏電阻器、壓感電阻器、濕敏電阻器、光敏電阻器等。 敏感電阻器敏感電阻器在電子測(cè)量和自動(dòng)控制電路中有廣泛應(yīng)用。以熱敏電阻器為例，電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻器稱為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻器，電阻值隨溫度升高而增大的熱敏電阻器稱正溫度系數(shù)（PTC）的熱敏電阻器。a22四、電阻的測(cè)量四、電阻的測(cè)量 1.用萬用表測(cè)量電阻用萬用表測(cè)量電阻 注意事項(xiàng)：準(zhǔn)備測(cè)量電路中的電阻時(shí)，應(yīng)先切斷電源，切不可帶電測(cè)量，然后進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。首先估計(jì)被測(cè)電阻的大小，選擇適當(dāng)?shù)谋堵蕮?，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將兩只

14、表筆相觸，旋動(dòng)調(diào)零電位器，使指針指在零位。測(cè)量時(shí)雙手不可碰到電阻引腳及表筆金屬部分，以免接入人體電阻，引起測(cè)量誤差。測(cè)量電路中某一電阻時(shí)，應(yīng)將電阻的一端斷開a232.用直流電橋測(cè)量電阻用直流電橋測(cè)量電阻電橋是一種比較常用的比較式電工儀表，其種類很多，按所測(cè)量的對(duì)象主要分為直流電橋和交流電橋兩大類。橋臂（比例臂、比較臂、被測(cè)臂），待測(cè)電阻，電橋平衡電橋平衡（調(diào)整已知電阻，直至檢流計(jì)讀數(shù)為零）平衡條件：電橋相對(duì)臂電阻的乘積相等。平衡條件：電橋相對(duì)臂電阻的乘積相等。a24&1-4 簡(jiǎn)單電路的分析簡(jiǎn)單電路的分析學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解全電路歐姆定律和電源的外特性。2.掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和應(yīng)用，

15、電池串、并聯(lián)電路的 特點(diǎn)和應(yīng)用。3.理解電功和電功率的概念。4.了解電流的熱效應(yīng)。a25一、歐姆定律一、歐姆定律1.部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律不包含電源的電路稱為部分電路。歐姆定律指出：通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，與電阻的大小成反比。 I表示流過導(dǎo)體的電流，單位A U表示加在導(dǎo)體兩端的電壓，單位V R表示導(dǎo)體的電阻，單位這一定律稱為部分電路歐姆定律RUI a262.全電路歐姆定律（1）全電路是含有電源的閉合電路，包括電氣和導(dǎo)線等；電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路內(nèi)電路。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻。內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路，外電路中的電阻稱為外電外電阻。阻。 全

16、電路歐姆定律的定義是：閉合電路中電流與電源的電動(dòng)全電路歐姆定律的定義是：閉合電路中電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）勢(shì)成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）成反比。成反比。 U內(nèi) 為內(nèi)電路的電壓降，U外 為外電路的電壓降，也是電源兩點(diǎn)的電壓。這樣，全電路歐姆定律可表述為：電源電動(dòng)勢(shì)等于U外 與U內(nèi) 之和。觀察課本圖示：折線上各點(diǎn)表示電路中各處對(duì)應(yīng)的電位。rREI內(nèi)外UUIrIREa27（2）電源的外特性 由全電路歐姆定律可知，當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定時(shí)，電源端電壓U隨負(fù)載電流的變化而變化。人們把電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系特性稱為電源的外特

17、性，其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線。如課本圖示：電源端電壓U隨著電流I的增大而減小。電源內(nèi)阻越大，直線傾斜得越厲害；直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì)的大?。↖=0時(shí)，U=E)。a28二、電阻的串聯(lián)和并聯(lián)1.電阻的串聯(lián)把兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻依次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)：nnRURURU22112111RRURUa292.電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)把兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻并列地連接起來，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。凡是額定工作電壓相同的負(fù)載可以采用并聯(lián)的工作方式。電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)：3211111RRRR2121RRRRR2121RRIRIa303.電池的串聯(lián)和并聯(lián)（1）

18、電池的串聯(lián) 當(dāng)用電器的額定電壓高于單個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，可以將多個(gè)電池串聯(lián)起來使用，稱串聯(lián)電池組。 設(shè)串聯(lián)電池組是由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)都為E，內(nèi)阻都是r的電池組成，則串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì) E串串=nE 串聯(lián)電池組的內(nèi)阻：串聯(lián)電池組的內(nèi)阻：r串串=nra31（2）電池的并聯(lián)）電池的并聯(lián) 有些用電器需要電池能輸出較大的電流，這時(shí)可用并聯(lián)電池組。 設(shè)并聯(lián)電池組是由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)都為E，內(nèi)阻都是r的電池成，則 并聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)：并聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)：E并并=E 并聯(lián)電池組的總內(nèi)阻：并聯(lián)電池組的總內(nèi)阻：r并并=r/n 使用電池時(shí)應(yīng)注意，通常情況下，不得將不同容量或不同電動(dòng)勢(shì)、不同內(nèi)阻的電池進(jìn)行

19、串并聯(lián)使用，否則易造成個(gè)別電池內(nèi)部“發(fā)熱”或“充電”現(xiàn)象，使電池?fù)p壞或縮短使用壽命。a32三、電功和電功率1.電功 電流在通過用電器的過程中消耗了電能，同時(shí)產(chǎn)生了其他形式的能，這個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程就是電流做功的過程。電流所做的功稱為電功，其計(jì)算式為：W=UIt電功的單位是焦耳（J），另一常用單位為千瓦時(shí)（KWh)，即“度”。2.電功率 在相同的時(shí)間內(nèi)，電流通過不同的用電器所做的功，一般并不相同。為了表征電流做功的快慢程度，引入了電功率這一物理量。電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位為W，其計(jì)算式為對(duì)于純電阻電路，還可以寫為UItWPRUPRIP22或a33四、電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時(shí)要產(chǎn)生熱量，使導(dǎo)體的溫度升高，這就是電流的熱效應(yīng)。焦耳定律指出：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比。焦耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：式中 Q電流產(chǎn)生的熱量，單位是焦耳，J； I電流，A； R電阻，； t通電時(shí)間，S； 如果是純電阻電路，那么電流所做的功與產(chǎn)生的熱量相等，即電能全部轉(zhuǎn)換為電路的熱