第一單元 直流電路

1、國家職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)國家職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)初級初級維修電工維修電工培訓(xùn)課程培訓(xùn)課程第一篇第一篇 電工基礎(chǔ)電工基礎(chǔ)昆山市勞動局培訓(xùn)中心昆山市勞動局培訓(xùn)中心 第一單元 直流電路第一節(jié)第一節(jié) 電路及基本物理量電路及基本物理量一、電路和電路圖一、電路和電路圖1. 什么是電路： 電路就是電流流經(jīng)的路徑。 如圖如圖1-11-1所示為電路實物圖和電路圖所示為電路實物圖和電路圖2. 電路的組成： 基本的電路有四部分組成：電源，用電器，導(dǎo)線和開關(guān)。 第一單元 直流電路將非電能轉(zhuǎn)化將非電能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為電能的裝置用于傳輸和用于傳輸和分配電能分配電能將電能轉(zhuǎn)化將電能轉(zhuǎn)化為其他形式為其他形式能的裝置能的裝置用于控制

2、電用于控制電路的通斷路的通斷圖圖1-1 電路實物圖二、電路圖 用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號畫出的電路模型圖 稱為電路圖。2.電路圖中常用的部分圖形符號如表電路圖中常用的部分圖形符號如表1-1所示。所示。第一單元 直流電路第一單元 直流電路3. 電路中各元件的主要作用: 電源電源: 把非電能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，如發(fā)電機、干電池等。 負(fù)載負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的裝置，如電燈、 揚聲器、電動機等用電設(shè)備。 開關(guān)開關(guān)：接通或斷開電源的控制元件。 連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線：就是把電源、負(fù)載、及開關(guān)連接起來，組成一個 完整的閉合回路，起傳輸和分配電能的作用。 分析電路時要用到電路圖，電路圖中的設(shè)備或元件必須分析電路

3、時要用到電路圖，電路圖中的設(shè)備或元件必須用國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號來表示。用國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號來表示。第一單元 直流電路4. 電路圖： 由理想元件構(gòu)成的電路叫做電路圖。 常用電路元件的圖形符號和文字符號第一單元 直流電路二、電路中的物理量二、電路中的物理量1、電流： 定義：定義：電荷有規(guī)則的定向運動形成電流，電流不僅有 大小，而且還有方向。 （1）通常規(guī)定用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量 來表示電流的大小，以字母 I 表示。第一單元 直流電路 （2 2）單位：）單位：電流的國際單位是安培(A)， 常用的電流單位還有毫安mA、微安 A、千安kA 1 mA = 10-3A 1 A = 10-6

4、A 1 kA = 103 A （3 3）電流方向：）電流方向：習(xí)慣上規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的 方向。如圖如圖1-21-2所示所示第一單元 直流電路（4 4）電路中電流的測量要用電流表來測量。 如圖如圖1-31-3所示所示，電流表必須串聯(lián)在被測量電路中電流表必須串聯(lián)在被測量電路中。（5 5）分類：）分類：有直流電流和交流電流兩種； （1）直流電流：如果電流的大小及方向都不隨時間變化，稱之 為直流電流 。直流電流要用大寫字母I表示。 （2）交流電流：如果電流的大小及方向均隨時間變化，則稱為 交流電流。交流電流用小寫字母 i 表示。第一單元 直流電路 電流密度就是當(dāng)電流在導(dǎo)體的橫截面上均勻分布

5、時，該電流與導(dǎo)體橫截面積的比值，以字母J表示。 (用來選擇導(dǎo)線的粗細(xì)) 電流密度的單位是安培/平方毫米（A/mm2）。2.電流密度第一單元 直流電路 舉例舉例 某照明電路中需要通過21A的電流，問應(yīng)采用多粗的銅導(dǎo)線?（設(shè)銅導(dǎo)線的允許電流密度為6A/mm2）解：解：第一單元 直流電路3、電壓： （1 1） 定義：定義：電路中兩點A、B之間的電位差簡稱為電壓。 （2 2） 單位：單位：電壓的國際單位制為伏特(V) 常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等， 1 mV = 103 V 1 V = 106 V 1 kV = 103 V （3 3） 電壓的方向：電壓的方向： 電壓不僅有大小

6、，而且還有方向。對于負(fù)載來講，規(guī) 定電流流進端為電壓正端，電流流出端為電壓的負(fù)端。電 壓方向由正端指向負(fù)端。 如圖如圖1-51-5所示所示第一單元 直流電路（4） 分類：分為直流電壓和交流電壓。 電壓的大小及方向都不隨時間變化，則稱為直流電壓； 電壓的大小及方向都隨時間變化，則稱為交流電壓；（5）電路中電壓的測量要用電壓表來測量。 如圖如圖1-61-6所示所示，電壓表必須并聯(lián)在被測量電路中電壓表必須并聯(lián)在被測量電路中。第一單元 直流電路4.電動勢: 電動勢是衡量電源將非電能轉(zhuǎn)換成電能本領(lǐng)的物理量。 電動勢定義:在電源內(nèi)部,外力將單位正電荷從電源負(fù)極移 動到電源正極所做的功. 對于一個電源來說，

7、既有電動勢又有端電壓。 如圖1-8所示第一單元 直流電路5 5、電阻和電阻率、電阻和電阻率 1. 電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件。 例如燈泡、電熱爐等電器。 2.電阻定律： 材料電阻率，國際單位制為歐姆 米( m) ； L 導(dǎo)線長度，國際單位制為米(m)； S 導(dǎo)線橫截面積，國際單位制為平方米(m2) ； R 電阻值，國際單位制為歐姆()。 經(jīng)常用的電阻單位還有千歐(k)、兆歐(M)， 1 k = 103 ； 1 M = 106 SlR第一單元 直流電路書上8頁例1-2導(dǎo)體電阻大小可用歐姆表來測量。測量是應(yīng)注意三點。第一單元 直流電路第二節(jié) 歐姆定律一、部分電路歐姆定律 定義：在不包含

8、電源的電路中，流過導(dǎo)體的電流，與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。即 I = U / RI = U / R 式中 ： I - 導(dǎo)體的電流，單位為A； U - 導(dǎo)體兩端的電壓，單位為V； R - 導(dǎo)體的電阻，單位為 ； 例例1-3 1-3 書中書中9 9頁頁第一單元 直流電路注意：n不能說電阻值與外加電壓成正比，與電阻中的電流成反比，因為R是客觀存在的，只取決于溫度、材料、長度、截面尺寸，與外加電壓和電阻中的電流無關(guān)n公式只能說明，對于同一電阻，當(dāng)電阻兩端的電壓升高（或降低）時，流過電阻的電流將相應(yīng)增加（或減小）第一單元 直流電路二、全電路歐姆定律 全電路：由內(nèi)電路和外電路組成的閉合

9、電路 內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路（虛框部分），r為電源內(nèi)阻 外電路：電源外部的電路第一單元 直流電路 定律內(nèi)容： 全電路中電流強度與電源的電動勢成正比，與整個電路的內(nèi)、外電阻之和成反比 表達(dá)式： 整理可得： EIRIrU外U內(nèi) U內(nèi)：電源內(nèi)阻的電壓降，U外：電源向外電路輸出的電壓rREI三、電路的三種工作狀態(tài)第一單元 直流電路 通路：通路：就是電源與負(fù)載構(gòu)成的閉合回路，電路中有電流通過，就是電源與負(fù)載構(gòu)成的閉合回路，電路中有電流通過， 電路正常工作。電路正常工作。 斷路：斷路：就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，電路中沒有電流通就是電源與負(fù)載未接成閉合回路，電路中沒有電流通 過。斷路又稱為開路。過。斷路

10、又稱為開路。 短路：短路：就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線（導(dǎo)體）構(gòu)成通路，電就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線（導(dǎo)體）構(gòu)成通路，電 路中電流比通路時大得多，可能燒壞電源和其他設(shè)備。路中電流比通路時大得多，可能燒壞電源和其他設(shè)備。 例例1-6 1-6 書上書上1212頁頁第一單元 直流電路第一單元 直流電路第三節(jié)第三節(jié) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)一、電阻的串聯(lián)電路 把電阻一個接一個地依次連接起來，就組成串聯(lián)電路。第一單元 直流電路串聯(lián)電路的基本特點是： 電路中各處的電流相等: I總 = I1 = I2 = In 電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。 U總 = U1 + U2

11、+ + Un 串聯(lián)電路總電阻等于各串聯(lián)電阻值之和。 R總 = R1 + R2 + + Rn第一單元 直流電路二、電阻的并聯(lián)電路 兩個或兩個以上電阻接在電路中相同兩點之間,承受同一電壓,這樣的連接方式叫做電阻的并聯(lián)。第一單元 直流電路并聯(lián)電路的基本特點是： 電路中各電阻兩端電壓相等: U總 = U1 = U2 = Un 電路總電流等于各電阻中的電流之和。 I總 = I1 + I2 + + In 并聯(lián)電路總電阻倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻值倒數(shù)之和。 1/R總 = 1/R1 + 1/R2 + + 1/Rn第一單元 直流電路三、電阻的混聯(lián)電路 在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。

12、 第一單元 直流電路第四節(jié)第四節(jié) 電功與電功率電功與電功率一、電功與電功率 1、電功 電流流過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量（如：磁、熱、機械能等），這一過程稱之為電流做功，簡稱電功。用字母 W W 來表示，單位是焦耳(J)。 電功的數(shù)學(xué)表達(dá)式： W = UQ = IUt = I2Rt= U2/t R 第一單元 直流電路 電功也常說為電能。在實際應(yīng)用中，電氣設(shè)備用電量的常用單位是千瓦小時（kWh）。 一千瓦小時就是我們常說的一度電。 1度=3.6X106 J 1度(電) = 1 kW h 即功率為1000 W的供能或耗能元件，在1小時的時間內(nèi)所發(fā)出或消耗的電能量為1度 。第一單

13、元 直流電路2、電功率 電流在單位時間內(nèi)所做的功，稱為電功率，簡稱功率。 功率用字母 P 來表示，電位是瓦特（W）。 功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： P = W / t 常用計算公式還有： P = UI = I2R= U2/ R 常用單位還有 kW, mW等。 【例】有一功率為60 W的電燈，每天使用它照明的時間為4小時，如果平均每月按30天計算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J? 解：解：該電燈平均每月工作時間t = 4 30 = 120 h，則 W = P t = 60 120 = 7200 W h = 7.2 kW h 即每月消耗的電能為7.2度第一單元 直流電路3、負(fù)載獲得最大功率的條件：

14、 容易證明：在電源電動勢 E 及其內(nèi)阻 r 保持不變時，負(fù)載R 獲得最大功率的條件是 R = r 。此時負(fù)載的最大功率值為：REP42max第一單元 直流電路二、焦耳二、焦耳- -楞次定律楞次定律 電流通過導(dǎo)體是導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。 電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿年P(guān)系為： Q=I2Rt 熱效應(yīng)有利有弊。既要很好地利用熱效應(yīng)，同時有些時候 也要避免熱效應(yīng)。第一單元 直流電路三、電氣設(shè)備的額定值三、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期安全地正常工作，規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。 額定電壓電氣設(shè)備在正常工作條件下允許施加的最大電壓。 額定電流電氣設(shè)備在正常工作條件下

15、允許通過的最大電流 額定功率在額定電壓和額定電流下允許消耗的最大功率。 額定狀態(tài)電氣設(shè)備在額定功率下的工作狀態(tài)。 輕載狀態(tài)電氣設(shè)備在低于額定功率的工作狀態(tài)。 過載狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)。輕載和過載都是不正常的工作狀態(tài)，一般是不允許出現(xiàn)的。第一單元 直流電路第五節(jié)第五節(jié) 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 一、基爾霍夫第一定律(節(jié)點電流定律) 1.在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流出的電流之和，即 或 2.在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的各支路電流代數(shù)和恒等于零，即流出流入II0I第一單元 直流電路【例】 在節(jié)點A上：I1 I3 = I2 I4 I5 或： I

16、1 -I2 I3 - I4 - I5 = 0第一單元 直流電路二、基爾霍夫第二定律(回路電壓定律) 在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即 。0U第一單元 直流電路R1R2AI+-E1+-E2IR1 + IR2 + E1 +(- E 2) = 0基爾霍夫第二定律:第六節(jié)第六節(jié) 電位及電位的計算電位及電位的計算一、電位一、電位 電位是指電路中某點與參考點之間的電壓。 在電路中選定某點為電位參考點，就是規(guī)定該點的電位為零。電位參考點的選擇方法是：(1) 在工程中常選大地作為電位參考點；(2) 在電子線路中，常選一條特定的公共線或機殼作為電位參考點。電路中通常用符號“”標(biāo)出電位參考點。第一單元 直流電路二、電位差二、電位差 電位差是指電路中任意兩點之間的電位差值。 電位是相對的，即電路中某點的電位隨參考點的電位改變而 改變；而電位差是絕對的，電路中任意兩點的電位差不與參考點 的位置選取無關(guān)。第一單元 直流電路第七節(jié)第七節(jié) 電容器電容器 電容器簡稱電容，是儲存能量的元件，是電工電子技術(shù)中常用的一種重要元件。1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：兩個彼此靠近又相互絕緣的