第一章 電工電子技術基礎-PPT

第一章直流電路課題21.1電路的組成1.2電路基本物理量1.3電阻教學目標1.理解電路的基本概念2.掌握電路的基本物理量3.掌握電阻、電阻率的基本概念1.回路的概念2.電流、電壓、電位的定義3.電阻的概念、電阻率

教學重點教學難點1.電位的概念2.電阻率和電阻的溫度系數(shù)1.1.1電路的組成電能做功是通過電路完成的。電路是由電工設備和元器件組成的整體，它提供了電流通過的途徑。電路一般由電源、負載、連接導線和控制裝置四個部分組成。電路類型：1.1電路的概念①電力電路又稱強電電路。它是發(fā)電、變電、供配電系統(tǒng)的總稱，主要是電能的傳輸和應用②信號的傳遞和處理電路又稱弱電電路。信號處理電路主要目的是傳遞和處理信號③混合控制電路由弱電電路控制強電電路，來完成系統(tǒng)的控制。如輸電網(wǎng)絡的繼電保護、數(shù)控機床、變頻器等1.1.2電路圖和回路①電路圖1.1電路的概念圖1-1電器模型符號圖1-2電路原理圖圖1-2電路原理圖圖1-2電路原理圖圖1-2電路原理圖②回路學習電路，必須建立回路的概念。電路只有構成回路，電流才能在回路中流動。電路中為什么要設開關？控制電流的通斷。開關斷開，電路不通，開關閉合，電路接通，負載工作。有了這個概念，當電路的開關閉合了，可負載不工作，不就是回路有斷的地方嗎（電路出了故障），這就需要電路故障的排除。

1.1電路的概念1.2.1電流帶電粒子在導體中的定向移動形成電流。金屬中的自由電子、電解液中的正、負離子均稱為帶電粒子。電流的大小，用單位時間內(nèi)通過導體截面積電荷量的多少來表示，稱為電流強度（簡稱為電流）。1.2電路的基本物理量①穩(wěn)恒電流電流的大小和方向不隨時間的變化而變化，則稱為穩(wěn)恒直流電流，簡稱為直流電。數(shù)學表達式為

式中，I

—

電流，單位為A（安）；

Q

—

電荷量，單位為C（庫）；

t—時間，單位為s（秒）。如果電量為1C，時間為1s，則電流為1A。1.2電路的基本物理量②變動電流如果電流的大小和方向都隨時間的變化而變化，則稱為變動電流，變動電流的數(shù)學表達式為電流的常用單位還有kA、mA和μA，它們之間的換算關系為1kA

=103A1A=103mA

=106μA在變動的電流中，只大小變化、方向不變，稱為直流；大小和方向作周期性變化，稱為交流。

?1.2電路的基本物理量③電流正方向的規(guī)定

正電荷的流動方向規(guī)定為電流的實際正方向。(a)參考方向與實際方向相同(b)參考方向與實際方向相反1.2電路的基本物理量1.2.2電壓與電位1．電壓

圖1-

4電壓與電位說明圖1.2電路的基本物理量定義：電場力將正電荷從A極板移到B極板所做的功WAB，與被移動的電荷量Q之比，稱為AB兩極板間的電壓，用UAB表示，即UAB1.2電路的基本物理量2．電位定義：在電路中任選一點作為電位的零參考點，電路中任一點到參考點之間的電壓，就稱為該點的電位。A、B兩點之間的電壓UAB

1.2電路的基本物理量UAB=VA－VB=VA－0=VA1.2.3電動勢定義：電源力將單位正電荷從B極板移動到A極板所做的功WBA，稱為BA兩點間的電動勢數(shù)學表達式為

EBA1.2電路的基本物理量理想電動勢符號在電路分析中常用其理想模型符號來表示1.3.1電阻1．導體的電阻①電阻表征導體對電流呈現(xiàn)阻礙作用的物理量稱為電阻。用R表示。電阻的單位為Ω（歐姆）：如果在導體兩端加上1

V電壓，流過導體的電流為1

A，則導體的電阻為1

Ω。電阻的單位還有kΩ和MΩ，其換算關系為1MΩ

=103kΩ1kΩ=103Ω1.3電阻和歐姆定律②電阻率導體電阻的大小與導體的長度

成正比，與導體的橫截面積S成反比，并與導體材料的電阻率有關，用公式表示為式中：—

導體長度，單位為m；S—

導體截面積，單位為m2；ρ—

比例系數(shù)，稱為導體的電阻率，其大小與導體的材料有關，單位為Ω·m

。1.3電阻和歐姆定律③溫度系數(shù)導體的電阻除與導體的材料、幾何形狀有關外，還與溫度有關。大多數(shù)金屬在0

℃~100℃內(nèi)，電阻隨溫度變化的相對值與溫度的變化量成正比，即式中，α—導體材料的電阻溫度系數(shù)，單位為oC－1；R1—溫度在t1時導體的電阻，單位為Ω；R2—溫度在t2時導體的電阻，單位為Ω。

1.3電阻和歐姆定律2．電阻器及電阻元件1.3電阻和歐姆定律①電阻是導體材料的一種電特性，任何導體材料都存在電阻，當電路的導線較長時（輸電線路），必須考慮其電阻的影響，選擇合適的導體材料和線徑。②利用導電材料的電阻特性制造電阻器件。為滿足電路限流、分流或電壓分配的要求，根據(jù)導體的電阻特性，制成各種各樣的電阻器。

1.電路就是由電源和負載通過導電材料構成的閉合路徑（為了控制回路的通斷，回路中設有開關）。電路是閉合的，電流就能流動，電路不閉合，電流就不能流動。這個基本概念在以后分析復雜電路時是非常有用的。

2.電流、電壓、電勢、電位是最基本的電量，要熟練掌握。

3.電阻，是電工的基本材料。凡導體材料都存有電阻，材料不同電阻率不同、溫度系數(shù)不同。選擇電阻率小的材料制造導線，電阻率大的材料制造電阻器；選擇溫度系數(shù)小的材料制造精密電阻，溫度系數(shù)大的材料制造感溫傳感器。小結

課題31.3.2歐姆定律1.4電能和電功率1.5電流的熱效應、額定值教學目標1.掌握電路的歐姆定律及其應用。2.掌握電能和電功率的概念及計算。3.掌握電阻通過電流就發(fā)熱、就做功的概念，了解電路額定值的概念。1.電路的歐姆及其應用2.電能和電功率的概念、計算3.電路額定值的概念教學重點課前復習1.電路的基本物理量2.電阻的概念1.3.2歐姆定律1．一段電阻電路的歐姆定律①線性電阻不含有電動勢，只含有電阻，故稱為一段電阻電路。一段電阻電路的歐姆定律的表述為：流經(jīng)電阻的電流與加在電阻兩端的電壓成正比，與電阻的阻值成反比，數(shù)學表達式為在式中，電壓的正方向與電流的正方向設定一致，如果電壓與電流的正方向設定相反，則表達式為U

=－I

R1.3電阻和歐姆定律1.3電阻和歐姆定律(a)U、I正方向一致(b)U、I正方向相反電壓的正方向與電流的正方向設定一致，稱為關聯(lián)參考方向；反之，稱為非關聯(lián)參考方向。線性電阻1.3電阻和歐姆定律②非線性電阻如果加在電阻兩端的電壓與通過電阻的電流不呈線性關系（不符合歐姆定律），稱為非線性電阻，白熾燈的燈絲、半導體二極管的正向電阻等均為非線性電阻。非線性電阻1.3電阻和歐姆定律2．全電路歐姆定律由電源、負載和連接導線組成的閉合電路稱為全電路。全電路的歐姆定律的表述為：通過全電路的電流與電源的電動勢成正比，與電路中的總電阻成反比，數(shù)學表達式為閉合電路例題已知一收音機正常工作時所需的電壓為2.4

~

3

V，電流為80

mA，現(xiàn)用3

V（電動勢）干電池供電。當電池用了一段時間后，電池的內(nèi)電阻R0上升為8Ω，試計算收音機還能否繼續(xù)工作。解：根據(jù)已知條件，計算是否滿足收音機的最低電壓供電條件。根據(jù)全電路歐姆定律有U

=

E－I

R0

=

3－0.08×8=2.36V即干電池已經(jīng)不能滿足收音機的2.4V最低工作電壓要求，應更換電池。1．電能電流在電路中流動要消耗電能對負載作功。用公式表示為W

=U

I

t2．電功率單位時間內(nèi)電路消耗的電能稱為電功率，簡稱功率。它是表示電路消耗電能快慢的物理量，用公式表示為

1.4電能和電功率1.5.1電流的熱效應1.電流熱效應的應用應用于需要通過電流加熱的場合。如電烙鐵、電烤箱、電暖氣、電阻爐等都是利用電流的熱效應加熱工作的。2.電流熱效應的不利及消除因為用電器都存在電阻，只要通過電流就會發(fā)熱。這個發(fā)熱是我們不需要或必須消除的。1.5電流的熱效應、額定值和電路的效率1.5.2電器設備的額定值1.額定值的概念保證電器長期工作而不因過熱而燒毀的所加電壓、電流、電功率等，稱為電路的額定值。分別用IN、UN、PN來表示。當電器工作在額定狀態(tài)時，有PN

=

I

N

U

N電器設備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)，也稱為滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱為輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱為過載。1.5電流的熱效應、額定值和電路的效率

1.一段電阻電路的歐姆定律是電工最基本的定律，大家要爛記在心。全電路歐姆定律除了應用于計算電路參數(shù)之外，還含有另一個深刻的含義：回路電壓平衡（回路電勢=會路電壓）、能量平衡（電源輸出電能=負載消耗電能），這都是深入分析電路的基礎。

2.電能和電功率的計算、電流的熱效應、額定值、電路效率等，都是應用電能的基本知識，也是最基礎，大家要熟練掌握。小結

課題41.6電阻的串并聯(lián)1.7電壓源與電流源教學目標1.掌握電阻的串并聯(lián)原理和工程應用2.理解電壓源和電流的概念及等效互換1.電阻串并聯(lián)原理和工程應用教學重點教學難點1.電壓源和電流的等效互換1.6.1電阻的串聯(lián)

將多個電阻首、尾依次相接，使電流只有一條通路，稱為電阻的串聯(lián)，如圖所示1.6電阻的串并聯(lián)電阻串聯(lián)電路具有以下特點：1．各電阻中通過的為同一電流2．電路中的總電壓等于各電阻上電壓之和，即U

=U1+

U2+

…+Un

（1-20）

3．電路中的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即R

=R1+

R2+…+Rn

（1-21）4．串聯(lián)電阻電路有分壓作用5．電路中各電阻消耗的功率跟它的阻值成正比1.6.2電阻的并聯(lián)

將多個電阻的首、尾各自相接，使電流有多條通路，這樣的連接方式稱為電阻的并聯(lián)1.6電阻的串并聯(lián)電阻并聯(lián)電路具有以下特點：1．各電阻上加的是同一電壓2．電路中的總電流等于各電阻中電流之和3．電路的總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和4．電阻并聯(lián)具有分流作用1.6.3電阻串并聯(lián)的工程應用根據(jù)電阻串聯(lián)分壓、并流分流；串聯(lián)通過的是同一電流，并聯(lián)加的為同一電壓的特點，在工程上得到廣泛的應用。如電壓表擴大量程在表頭上串聯(lián)電阻；電流表擴大量程在表頭上并聯(lián)電阻。1.6電阻的串并聯(lián)1.7.1電壓源1.實際電壓源2.理想電壓源1.7電壓源與電流源及其等效互換1.7.2電流源1.實際電流源2.理想電流源1.7電壓源與電流源及其等效互換1.7.3兩種電源的等效互換由于電壓源和電流源均為實際電源的兩種等效電路模型，故二者在外特性上可以等效互換電壓源:電流源:I

=

IS1.7電壓源與電流源及其等效互換電壓源電流源

1.電阻的串聯(lián)，是將多個負載做串聯(lián)聯(lián)接的一種方法，它的特性廣泛應用在工程實踐中。如應用它的串聯(lián)分壓、分功率的特點，可將一個高壓大功率的負載均分，由低壓小功率的器件來承受。

2.電阻的并聯(lián)，其并聯(lián)特性也得到廣泛的應用。如我們的低壓電網(wǎng)，提供380V或220V的固定電壓，負載都是并聯(lián)工作，這就為負載提供了一個統(tǒng)一的電壓額定標準，負載只要在這個電網(wǎng)上，到那都能用。

3.電源的等效互換。在工程中，電源的分析和計算，有時采用電壓源表示比較方便，有時采用電流源表示比較方便。通過等效互換，又可以將兩種方法統(tǒng)一起來。小結

課題41.8基爾霍夫定律1.9電容器應用教學目標1.掌握電壓回路的平衡原理2.了解復雜電路的分析方法3.掌握電容器件的特性、工作原理、應用1.電壓回路平衡原理的概念2.復雜電路的分析方法3.電容器件的特性、工作原理、應用教學重點教學難點1.負載電路的分析2.電容器的充放電分析1.8.1簡單電路和復雜電路1.簡單電路能應用電阻的串并聯(lián)等方法進行化簡，用歐姆定律解出電流和電壓關系的電路稱為簡單電路。2.復雜電路應用以上方法不能解出電路的結果，這一類電路稱為復雜電路。1.8基爾霍夫定律及支路電流法1.8.2基爾霍夫定律1.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律也稱為節(jié)點電流定律，它確定了節(jié)點電流之間的關系?；鶢柣舴螂娏鞫煽蓴⑹鰹椋涸谌我鈺r刻流入節(jié)點的電流等于流出節(jié)點的電流，即∑I入=∑I出

2.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律是說明在任意閉合電路中各支路段的電壓的相互關系。其內(nèi)容為：在任意時刻，沿回路繞行一周，回路中所有的電動勢的代數(shù)和等于回路中所有電阻電壓降的代數(shù)和，數(shù)學表達式為：∑E=∑IR

1.8基爾霍夫定律及支路電流法1.8.3支路電流法支路電流法是以支路電流為未知量進行求解的一種方法。以下圖為例來說明支路電流法的解題過程。1.8基爾霍夫定律及支路電流法1.9.1.電容器結構彼此靠近的兩個導體就存在電容，由兩塊彼此絕緣的平行金屬板就構成一個電容器。1.9電容器與應用1.9.2電容器和電容元件電容器的最基本性能是儲存電場能量。如果忽略電容器的損耗、漏電等次要因素，可用理想電路模型來代表電容器，這個理想電路模型稱為電容元件，也簡稱電容。1.9電容器與應用電容元件的電容