認識電路實用PPT課件PPT課件

1、第第1章章 認識電路認識電路第1頁/共32頁教學要求：教學要求：1.了解電路的基本組成及各部分的作用、了解電路的基本組成及各部分的作用、電路的狀態(tài)及特點。電路的狀態(tài)及特點。2.理解電路常用物理量的概念及其簡單理解電路常用物理量的概念及其簡單計算。計算。 3.掌握電阻定律、歐姆定律、焦耳定律。掌握電阻定律、歐姆定律、焦耳定律。 第2頁/共32頁主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.1 電路電路1.2 電流電流1.3 電阻電阻1.4 部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律1.5 電能和功率電能和功率第3頁/共32頁第一節(jié)電路 手電筒電路是手電筒電路是怎樣接通的？怎樣接通的？第4頁/共32頁一、電路的組成一、電路的組成

2、1.什么是電路什么是電路電路是由電源、用電設備、導線、控制和保護裝置等四電路是由電源、用電設備、導線、控制和保護裝置等四部分按照一定方式連接起來的閉合回路。部分按照一定方式連接起來的閉合回路。 功能：其一，進行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，如電力系功能：其一，進行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，如電力系統(tǒng)中的輸電電路。其二，實現(xiàn)信息的傳遞與處理，如手機，統(tǒng)中的輸電電路。其二，實現(xiàn)信息的傳遞與處理，如手機，計算機電路。計算機電路。第5頁/共32頁2.電路的組成電路的組成 電路的基本組成包括以下四個部分：電路的基本組成包括以下四個部分：( (1) )電源電源( (供能元件供能元件) )：為電路提供電能的設備和器

3、件(如電池、發(fā)電機等)。 圖1-1簡單的直流電路 第6頁/共32頁( (2) )負載負載( (耗能元件耗能元件):):使用(消耗)電能的設備和器件(如燈泡等用電器)。 控制電路工作狀態(tài)的器件或設備(如開關等)。將電器設備和元器件按一定方式連接起來(如各種銅、鋁電纜線等)。(3)控制器件：(4)連接導線：第7頁/共32頁二、電路的狀態(tài)二、電路的狀態(tài) ( (1) )通路通路( (閉路閉路) )：電源與負載接通，電路中有電流通過，：電源與負載接通，電路中有電流通過，電氣設備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進行能量轉(zhuǎn)換。電氣設備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進行能量轉(zhuǎn)換。 ( (2) )開路開路(

4、(斷路斷路) )：電路斷開，電路中沒有電流通過，又稱：電路斷開，電路中沒有電流通過，又稱為空載狀態(tài)。為空載狀態(tài)。( (3) )短路短路( (捷路捷路) )：電源兩端或電路中某些部分被導線直接：電源兩端或電路中某些部分被導線直接相連，輸出電流過大對電源來說屬于嚴重過載，如沒有保護措相連，輸出電流過大對電源來說屬于嚴重過載，如沒有保護措施，電源或電器會被燒毀或發(fā)生火災，所以通常要在電路或電施，電源或電器會被燒毀或發(fā)生火災，所以通常要在電路或電氣設備中安裝熔斷器、保險絲等保險裝置，以避免發(fā)生短路時氣設備中安裝熔斷器、保險絲等保險裝置，以避免發(fā)生短路時出現(xiàn)不良后果。出現(xiàn)不良后果。第8頁/共32頁三、電

5、路模型、電路模型( (電路圖電路圖) ) 圖1-2手電筒的電路原圖由由理想元件理想元件構成的電路稱為實際電路的構成的電路稱為實際電路的電路模型電路模型，也稱為實，也稱為實際電路的際電路的電路原理圖電路原理圖，簡稱為，簡稱為電路圖電路圖。例如手電筒的電路如圖。例如手電筒的電路如圖 1-2 所示。所示。 第9頁/共32頁理想元件 電路是由電特性相當復雜的器件組成的，為了便于使用數(shù)學方法對電路進行分析，可將電路實體中的各種電器設備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來代替，而對它的實際結(jié)構、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。第10頁/共32頁表表 1-1常用理想元件及符號常用理想元

6、件及符號第11頁/共32頁第二節(jié)電流 水流形成的條件？水流形成的條件？電流形成的條件？電流形成的條件？第12頁/共32頁一、電流的基本概念 電路中電荷的定向移動形成電路中電荷的定向移動形成電流電流，其方向規(guī)定為正電荷，其方向規(guī)定為正電荷流動的方向，其大小等于在單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電流動的方向，其大小等于在單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，荷量，電流電流用符號用符號 I 或或 i( (t) )表示。表示。第13頁/共32頁設在設在 t = t2t1 時間內(nèi)，通過導體橫截面的電荷量為時間內(nèi)，通過導體橫截面的電荷量為 q = q2q1，則在，則在 t 時間內(nèi)的電流強度可用數(shù)學公式表示為時間內(nèi)的

7、電流強度可用數(shù)學公式表示為tqti )(式中，式中， t 為很小的時間間隔，時間的國際單位制單位為為很小的時間間隔，時間的國際單位制單位為 s s ( (秒秒) )，電荷量電荷量 q 的國際單位制為庫侖的國際單位制為庫侖 ( (C) )。電流。電流 i( (t) ) 的國際單位制的國際單位制為為A A ( (安培安培) ) 。常用的電流單位還有常用的電流單位還有mAmA （毫安毫安）、 A A（微安微安）、 kAkA（千千安安） 等，它們與安培的換算關系為等，它們與安培的換算關系為1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A； 1 kA = 103 A第14頁/共32頁二、直流電流 常

8、數(shù)常數(shù) tQtqI 如果電流的大小及方向都不隨時間變化，即在單位時間內(nèi)如果電流的大小及方向都不隨時間變化，即在單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量相等，則稱之為通過導體橫截面的電荷量相等，則稱之為穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流或或恒定電流恒定電流，簡稱為簡稱為直流直流 ( (Direct Current) )，記為，記為 DC 或或 dc ，直流電流要用，直流電流要用大寫字母大寫字母 I 表示。表示。直流電流直流電流 I 與時間與時間 t 的關系在的關系在 It 坐標系中為一條與時間坐標系中為一條與時間軸平行的直線。軸平行的直線。第15頁/共32頁三、交流電流 如果電流的大小及方向均隨時間變化，則稱為如果電流的

9、大小及方向均隨時間變化，則稱為變動電流變動電流。對電路分析來說，一種最為重要的變動電流是對電路分析來說，一種最為重要的變動電流是正弦交流電流正弦交流電流，其大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡稱為其大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡稱為交流交流( (Alternating Current) )，記為，記為 AC 或或 ac ，交流電流的瞬時，交流電流的瞬時值要用小寫字母值要用小寫字母i 或或 i( (t) ) 表示。表示。第16頁/共32頁第三節(jié)電阻 決定導體電阻值的因決定導體電阻值的因素有哪些？素有哪些？第17頁/共32頁一、電阻元件電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗

10、能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。 導體的電阻是由它本身的物理條件，即長度、橫截面積、材料的性質(zhì)和溫度決定的。SlR 電阻率，單位為電阻率，單位為 m( (歐歐米米) ) ； l 導線長度，單位制為導線長度，單位制為m ( (米米) ) ；S 導線橫截面積，單位制為導線橫截面積，單位制為 m2 (平方米平方米)；R 電阻值，單位制為電阻值，單位制為 ( (歐歐) ) 。第18頁/共32頁二、電阻與溫度的關系 電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關，衡量電阻受溫度影電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是響大小的物理量是溫度系數(shù)溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高，其定義為溫度每升

11、高 1 C 時電阻值時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。發(fā)生變化的百分數(shù)。如果設任一電阻元件在溫度如果設任一電阻元件在溫度 t1 時的電阻值為時的電阻值為 R1，當溫度升高，當溫度升高到到 t2 時電阻值為時電阻值為 R2 ，則該電阻在，則該電阻在 t1 t2 溫度范圍內(nèi)的溫度范圍內(nèi)的( (平均平均) )溫度溫度系數(shù)為系數(shù)為)(12112ttRRR如果如果 R2 R1 ，則，則 0，將，將 R 稱為稱為正溫度系數(shù)電阻正溫度系數(shù)電阻，即電阻，即電阻值隨著溫度的升高而增大值隨著溫度的升高而增大；反之將；反之將 R 稱為稱為負溫度系數(shù)電阻負溫度系數(shù)電阻，即電即電阻值隨著溫度的升高而減小。阻值隨著溫度的升高而減

12、小。顯然顯然 的絕對值越大，表明電阻受的絕對值越大，表明電阻受溫度的影響也越大。溫度的影響也越大。R2 = R1 1 (t2t1) 第19頁/共32頁第四節(jié)部分電路歐姆定律第四節(jié)部分電路歐姆定律電流、電壓和電阻之電流、電壓和電阻之間的關系？間的關系？第20頁/共32頁一、歐姆定律通過實驗可知通過實驗可知: 導體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反導體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反比，這就是部分電路的歐姆定律，即比，這就是部分電路的歐姆定律，即或或UIRUIR第21頁/共32頁二、伏安特性曲線電阻值電阻值 R 與通過它的電流與通過它的電流 I 和兩端電壓和兩端電壓 U 無關

13、無關 ( (即即R = 常數(shù)常數(shù) ) ) 的電阻元件稱為的電阻元件稱為線性電阻線性電阻，其伏安特性曲線在，其伏安特性曲線在 UI 平面坐標系中為一條通過原點的直線。平面坐標系中為一條通過原點的直線。電阻值電阻值 R 與通過它的電流與通過它的電流 I 和兩端電壓和兩端電壓 U 有關有關 ( (即即R 常數(shù)常數(shù)) ) 的電阻元件稱為的電阻元件稱為非線性電阻非線性電阻，其，其伏安特性曲線在伏安特性曲線在 UI平面坐標系平面坐標系中為一條通過原點的曲線。中為一條通過原點的曲線。通常所說的通常所說的“電阻電阻” ，如，如不作特殊說明，均指線性電阻。不作特殊說明，均指線性電阻。圖圖1-31-3線性電阻的伏

14、安特性曲線線性電阻的伏安特性曲線第22頁/共32頁第五節(jié)電能和電功率第五節(jié)電能和電功率電費是怎么算出來的？電費是怎么算出來的？第23頁/共32頁一、電能 電能電能是指在一定的時間內(nèi)電路元件或設備吸收或發(fā)出的是指在一定的時間內(nèi)電路元件或設備吸收或發(fā)出的電能量，用符號電能量，用符號W表示，其國際單位制為焦耳表示，其國際單位制為焦耳( (J) )，電能的計，電能的計算公式為算公式為W = P t = U I t通常電能用通常電能用kW h (千瓦千瓦時時) )來表示大小，也稱為來表示大小，也稱為度度( (電電) )：1 度度( (電電) ) = 1 kW h = 3.6 106 J即功率為即功率為

15、1 000 W 的供能或耗能元件，在的供能或耗能元件，在 1 小時內(nèi)所發(fā)出或小時內(nèi)所發(fā)出或吸收的電能量為吸收的電能量為 1 度。度。第24頁/共32頁二、電功率 在一段時間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時間的比值稱為在一段時間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時間的比值稱為電功率，用電功率，用P表示，則表示，則功率的國際單位制單位為功率的國際單位制單位為 W( (瓦特瓦特) )，常用的單位還有，常用的單位還有mW ( (毫瓦毫瓦) )、 kW ( (千瓦千瓦) )，它們與，它們與 W 的換算關系是的換算關系是1 mW = 10 3 W； 1 kW = 103 WWPto rPU I第25頁/共32頁 吸收

16、或發(fā)出吸收或發(fā)出：一個電路最終的目的是電源將一定的一個電路最終的目的是電源將一定的電功率電功率傳送給負載，負載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。傳送給負載，負載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件即電路中存在發(fā)出功率的器件( (供能元件供能元件) )和吸收功率的器件和吸收功率的器件( (耗耗能元件能元件) )。習慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元習慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負數(shù)，而儲能元件件發(fā)出的功率寫成負數(shù)，而儲能元件( (如理想電容、電感元件如理想電容、電感元件) )既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率既

17、不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率 P = 0。通常所說的功率通常所說的功率 P 又稱為又稱為有功功率有功功率或或平均功率平均功率。第26頁/共32頁【例例1-1】有一功率為有一功率為 60 W 的電燈，每天使用它照明的時的電燈，每天使用它照明的時間為間為 4 h(小時小時)，如果平均每月按，如果平均每月按 30 天計算，那么每月消耗的電天計算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少能為多少度？合為多少 J ? 解：該電燈平均每月工作時間解：該電燈平均每月工作時間 t = 4 30 h= 120 h，則則W = P t = 60 120 W h = 7200 W h = 7.2 kW h即每月消耗

18、的電能為即每月消耗的電能為 7.2 度，約合為度，約合為3.6 106 7.2 J 2.6 107 J第27頁/共32頁 電氣設備的額定值為了保證電氣設備和電路元件能夠長期安全地正常工作，都為了保證電氣設備和電路元件能夠長期安全地正常工作，都規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。額定電壓額定電壓電氣設備或元器件所允許施加的最大電壓。電氣設備或元器件所允許施加的最大電壓。額定電流額定電流電氣設備或元器件所允許通過的最大電流。電氣設備或元器件所允許通過的最大電流。額定功率額定功率在額定電壓和額定電流下所消耗的功率，即允在額定電壓和額定電流下所消

19、耗的功率，即允許消耗的最大功率。許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)額定工作狀態(tài)電氣設備或元器件在額定功率下的工作狀電氣設備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱態(tài)，也稱滿載滿載狀態(tài)。狀態(tài)。輕載狀態(tài)輕載狀態(tài)電氣設備或元器件在低于額定功率下的工作狀電氣設備或元器件在低于額定功率下的工作狀態(tài)，輕載時電氣設備不能得到充分利用或根本無法正常工作。態(tài)，輕載時電氣設備不能得到充分利用或根本無法正常工作。過載過載( (超載超載) )狀態(tài)狀態(tài)電氣設備或元器件在高于額定功率下的電氣設備或元器件在高于額定功率下的工作狀態(tài)，過載時電氣設備很容易被燒壞或造成嚴重事故。工作狀態(tài)，過載時電氣設備很容易被燒壞或造成嚴重事故。輕載和