認(rèn)識(shí)電路實(shí)用PPT課件PPT課件

1、第第1章章 認(rèn)識(shí)電路認(rèn)識(shí)電路第1頁(yè)/共32頁(yè)教學(xué)要求：教學(xué)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(diǎn)。電路的狀態(tài)及特點(diǎn)。2.理解電路常用物理量的概念及其簡(jiǎn)單理解電路常用物理量的概念及其簡(jiǎn)單計(jì)算。計(jì)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(yè)/共32頁(yè)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(yè)/共32頁(yè)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(yè)/共32頁(yè)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(shè)備、導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置等四電路是由電源、用電設(shè)備、導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置等四部分按照一定方式連接起來(lái)的閉合回路。部分按照一定方式連接起來(lái)的閉合回路。 功能：其一，進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，如電力系功能：其一，進(jìn)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(shí)現(xiàn)信息的傳遞與處理，如手機(jī)，統(tǒng)中的輸電電路。其二，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與處理，如手機(jī)，計(jì)算機(jī)電路。計(jì)算機(jī)電路。第5頁(yè)/共32頁(yè)2.電路的組成電路的組成 電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：( (1) )電源電源( (供能元件供能元件) )：為電路提供電能的設(shè)備和器

3、件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。 圖1-1簡(jiǎn)單的直流電路 第6頁(yè)/共32頁(yè)( (2) )負(fù)載負(fù)載( (耗能元件耗能元件):):使用(消耗)電能的設(shè)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(shè)備(如開(kāi)關(guān)等)。將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(lái)(如各種銅、鋁電纜線等)。(3)控制器件：(4)連接導(dǎo)線：第7頁(yè)/共32頁(yè)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(fù)載接通，電路中有電流通過(guò)，：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過(guò)，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 ( (2) )開(kāi)路開(kāi)路(

4、(斷路斷路) )：電路斷開(kāi)，電路中沒(méi)有電流通過(guò)，又稱(chēng)：電路斷開(kāi)，電路中沒(méi)有電流通過(guò)，又稱(chēng)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(dǎo)線直接：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直接相連，輸出電流過(guò)大對(duì)電源來(lái)說(shuō)屬于嚴(yán)重過(guò)載，如沒(méi)有保護(hù)措相連，輸出電流過(guò)大對(duì)電源來(lái)說(shuō)屬于嚴(yán)重過(guò)載，如沒(méi)有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。出現(xiàn)不良后果。第8頁(yè)/共32頁(yè)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(gòu)成的電路稱(chēng)為實(shí)際電路的構(gòu)成的電路稱(chēng)為實(shí)際電路的電路模型電路模型，也稱(chēng)為實(shí)，也稱(chēng)為實(shí)際電路的際電路的電路原理圖電路原理圖，簡(jiǎn)稱(chēng)為，簡(jiǎn)稱(chēng)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(yè)/共32頁(yè)理想元件 電路是由電特性相當(dāng)復(fù)雜的器件組成的，為了便于使用數(shù)學(xué)方法對(duì)電路進(jìn)行分析，可將電路實(shí)體中的各種電器設(shè)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(lái)代替，而對(duì)它的實(shí)際結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。第10頁(yè)/共32頁(yè)表表 1-1常用理想元件及符號(hào)常用理想元

6、件及符號(hào)第11頁(yè)/共32頁(yè)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(yè)/共32頁(yè)一、電流的基本概念 電路中電荷的定向移動(dòng)形成電路中電荷的定向移動(dòng)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(dòng)的方向，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電流動(dòng)的方向，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，荷量，電流電流用符號(hào)用符號(hào) I 或或 i( (t) )表示。表示。第13頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)在設(shè)在 t = t2t1 時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為 q = q2q1，則在，則在 t 時(shí)間內(nèi)的電流強(qiáng)度可用數(shù)學(xué)公式表示為時(shí)間內(nèi)的

7、電流強(qiáng)度可用數(shù)學(xué)公式表示為tqti )(式中，式中， t 為很小的時(shí)間間隔，時(shí)間的國(guó)際單位制單位為為很小的時(shí)間間隔，時(shí)間的國(guó)際單位制單位為 s s ( (秒秒) )，電荷量電荷量 q 的國(guó)際單位制為庫(kù)侖的國(guó)際單位制為庫(kù)侖 ( (C) )。電流。電流 i( (t) ) 的國(guó)際單位制的國(guó)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(guān)系為等，它們與安培的換算關(guān)系為1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A； 1 kA = 103 A第14頁(yè)/共32頁(yè)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(shí)間變化，即在單位時(shí)間內(nèi)如果電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化，即在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則稱(chēng)之為通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則稱(chēng)之為穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流或或恒定電流恒定電流，簡(jiǎn)稱(chēng)為簡(jiǎn)稱(chēng)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(xiě)字母大寫(xiě)字母 I 表示。表示。直流電流直流電流 I 與時(shí)間與時(shí)間 t 的關(guān)系在的關(guān)系在 It 坐標(biāo)系中為一條與時(shí)間坐標(biāo)系中為一條與時(shí)間軸平行的直線。軸平行的直線。第15頁(yè)/共32頁(yè)三、交流電流 如果電流的大小及方向均隨時(shí)間變化，則稱(chēng)為如果電流的

9、大小及方向均隨時(shí)間變化，則稱(chēng)為變動(dòng)電流變動(dòng)電流。對(duì)電路分析來(lái)說(shuō)，一種最為重要的變動(dòng)電流是對(duì)電路分析來(lái)說(shuō)，一種最為重要的變動(dòng)電流是正弦交流電流正弦交流電流，其大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡(jiǎn)稱(chēng)為其大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡(jiǎn)稱(chēng)為交流交流( (Alternating Current) )，記為，記為 AC 或或 ac ，交流電流的瞬時(shí)，交流電流的瞬時(shí)值要用小寫(xiě)字母值要用小寫(xiě)字母i 或或 i( (t) ) 表示。表示。第16頁(yè)/共32頁(yè)第三節(jié)電阻 決定導(dǎo)體電阻值的因決定導(dǎo)體電阻值的因素有哪些？素有哪些？第17頁(yè)/共32頁(yè)一、電阻元件電阻元件是對(duì)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(dǎo)體的電阻是由它本身的物理?xiàng)l件，即長(zhǎng)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(dǎo)線長(zhǎng)度，單位制為導(dǎo)線長(zhǎng)度，單位制為m ( (米米) ) ；S 導(dǎo)線橫截面積，單位制為導(dǎo)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(yè)/共32頁(yè)二、電阻與溫度的關(guān)系 電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，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(guān)，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(shí)電阻值時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。如果設(shè)任一電阻元件在溫度如果設(shè)任一電阻元件在溫度 t1 時(shí)的電阻值為時(shí)的電阻值為 R1，當(dāng)溫度升高，當(dāng)溫度升高到到 t2 時(shí)電阻值為時(shí)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(chēng)為稱(chēng)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(chēng)為稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)電阻負(fù)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(duì)值越大，表明電阻受的絕對(duì)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(yè)/共32頁(yè)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(guān)系？間的關(guān)系？第20頁(yè)/共32頁(yè)一、歐姆定律通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知: 導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反導(dǎo)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(yè)/共32頁(yè)二、伏安特性曲線電阻值電阻值 R 與通過(guò)它的電流與通過(guò)它的電流 I 和兩端電壓和兩端電壓 U 無(wú)關(guān)

13、無(wú)關(guān) ( (即即R = 常數(shù)常數(shù) ) ) 的電阻元件稱(chēng)為的電阻元件稱(chēng)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(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。平面坐標(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。電阻值電阻值 R 與通過(guò)它的電流與通過(guò)它的電流 I 和兩端電壓和兩端電壓 U 有關(guān)有關(guān) ( (即即R 常數(shù)常數(shù)) ) 的電阻元件稱(chēng)為的電阻元件稱(chēng)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(biāo)系平面坐標(biāo)系中為一條通過(guò)原點(diǎn)的曲線。中為一條通過(guò)原點(diǎn)的曲線。通常所說(shuō)的通常所說(shuō)的“電阻電阻” ，如，如不作特殊說(shuō)明，均指線性電阻。不作特殊說(shuō)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(yè)/共32頁(yè)第五節(jié)電能和電功率第五節(jié)電能和電功率電費(fèi)是怎么算出來(lái)的？電費(fèi)是怎么算出來(lái)的？第23頁(yè)/共32頁(yè)一、電能 電能電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，用符號(hào)電能量，用符號(hào)W表示，其國(guó)際單位制為焦耳表示，其國(guó)際單位制為焦耳( (J) )，電能的計(jì)，電能的計(jì)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(shí)時(shí)) )來(lái)表示大小，也稱(chēng)為來(lái)表示大小，也稱(chēng)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(shí)內(nèi)所發(fā)出或小時(shí)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(yè)/共32頁(yè)二、電功率 在一段時(shí)間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時(shí)間的比值稱(chēng)為在一段時(shí)間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時(shí)間的比值稱(chēng)為電功率，用電功率，用P表示，則表示，則功率的國(guó)際單位制單位為功率的國(guó)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(guān)系是的換算關(guān)系是1 mW = 10 3 W； 1 kW = 103 WWPto rPU I第25頁(yè)/共32頁(yè) 吸收

16、或發(fā)出吸收或發(fā)出：一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的電功率電功率傳送給負(fù)載，負(fù)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(fù)載，負(fù)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(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫(xiě)成正數(shù)，把供能元習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫(xiě)成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫(xiě)成負(fù)數(shù)，而儲(chǔ)能元件件發(fā)出的功率寫(xiě)成負(fù)數(shù)，而儲(chǔ)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(shuō)的功率通常所說(shuō)的功率 P 又稱(chēng)為又稱(chēng)為有功功率有功功率或或平均功率平均功率。第26頁(yè)/共32頁(yè)【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(shí)的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為間為 4 h(小時(shí)小時(shí))，如果平均每月按，如果平均每月按 30 天計(jì)算，那么每月消耗的電天計(jì)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(shí)間解：該電燈平均每月工作時(shí)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(yè)/共32頁(yè) 電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長(zhǎng)期安全地正常工作，都為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長(zhǎng)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(shè)備或元器件所允許施加的最大電壓。電氣設(shè)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(shè)備或元器件所允許通過(guò)的最大電流。電氣設(shè)備或元器件所允許通過(guò)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(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱(chēng)態(tài)，也稱(chēng)滿載滿載狀態(tài)。狀態(tài)。輕載狀態(tài)輕載狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率下的工作狀電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率下的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無(wú)法正常工作。態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無(wú)法正常工作。過(guò)載過(guò)載( (超載超載) )狀態(tài)狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率下的電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率下的工作狀態(tài)，過(guò)載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。工作狀態(tài)，過(guò)載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。輕載和