1直流電路的基本概念

長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程教案用紙教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容備注組織教學(xué)導(dǎo)入新課新課新課新課新課新課新課新課新課小結(jié)師生互相問(wèn)好、考勤1、課程簡(jiǎn)介《電工電子技術(shù)》是數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)平臺(tái)課。后續(xù)課程為：電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修2、學(xué)習(xí)要求課前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽(tīng)講、獨(dú)立完成作業(yè)、按要求完成實(shí)驗(yàn)?zāi)K一直流電路（簡(jiǎn)單電路的連接與測(cè)量）一、電路的概念1、電路的定義：電路——電流的路徑，是各種電氣器件按一定方式連接起來(lái)組成的總體。又可以成為網(wǎng)絡(luò)。2、電路的組成：電路一般由電源，負(fù)載，中間環(huán)節(jié)三大部分組成。電源是提供電能的設(shè)備，它能將其他形式能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，如電池，發(fā)電機(jī)等；負(fù)載是電路的耗能部件，它將電源提供的電能轉(zhuǎn)換成人們需要的各種能量，如燈泡，電機(jī)等；中間環(huán)節(jié)起到了傳輸、控制、分配、保護(hù)及測(cè)量等作用。3、電路的功能：第一類(lèi)功能是進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸、和分配。如電冰箱、電風(fēng)扇、手電筒等。要求電能的利用率。第二類(lèi)功能是進(jìn)行信號(hào)處理，如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)等。這類(lèi)電路的輸入信號(hào)叫做激勵(lì)，輸出信號(hào)叫做響應(yīng)。這類(lèi)電路一般主要關(guān)心的是信號(hào)的質(zhì)量，如要求不失真、準(zhǔn)確、靈敏、快速等。4、電路模型實(shí)際應(yīng)用的電路都比較復(fù)雜，因此，為了便于分析電路的實(shí)質(zhì)，我們引入了理性電路元件的概念，它是突出單一電或磁性質(zhì)的假象元件。任何一個(gè)實(shí)際的電氣器件都可以用一個(gè)或者幾個(gè)理想電路元件的組合來(lái)抽象表示。由理想電路元件構(gòu)成的電路稱(chēng)為電路模型。常見(jiàn)理想元件有四類(lèi)：電阻元件：消耗電能電容元件：儲(chǔ)存電場(chǎng)能量電感元件：儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量電源：供給能量注意：具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示。同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。二、電路的基本物理量電路中有4個(gè)基本物理量，電流、電壓、磁通和電荷，分別用I、U、Q和Φ來(lái)表示。而能量、功率等為復(fù)合物理量符號(hào)分別為P和W。（一）電流表征電流大小的物理量稱(chēng)為電流強(qiáng)度，用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面積的電荷量多少來(lái)衡量，電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)為電流。單位：電量的單位為庫(kù)侖（C），時(shí)間的單位為秒（s），則電流單位為安培（A）1A=103mA=106μ（二）電壓、電位與電動(dòng)勢(shì)1、電壓定義：衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)大小的物理量。ab兩點(diǎn)間的電壓在數(shù)值上就是電場(chǎng)力把單位正電荷從a移至b時(shí)所做的功UAB=單位：伏特（V）1KV=103V=106mV=109μV2、電位在電路中任選一點(diǎn)作為電位的零參考點(diǎn)，電路中任一點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，就稱(chēng)為該點(diǎn)的電位，用符號(hào)V表示，單位為V（伏）。電路中選定的參考點(diǎn)用符號(hào)⊥表示。電位與電壓的關(guān)系：兩點(diǎn)之間的電壓就等于兩點(diǎn)之間的電位差，則UAB=VA—VB3、電動(dòng)勢(shì)電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差，叫做電動(dòng)勢(shì)EBA=方向：低電位指向高電位（三）電功率和電能1、電能表示電場(chǎng)力做功的多少W=UItW=I2RtW=U2/R在實(shí)際應(yīng)用中常以KW.h（千瓦時(shí)，）作為電能的單位。1KW.h=3.6×106J2、電功率單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功P===UIP=I2RP=單位1KW=103W=106Mw（四）電壓與電流的參考方向電壓與電流的實(shí)際方向可能是未知的，也可能是隨時(shí)間變化的。所以可以任意指定一個(gè)方向，稱(chēng)為參考方向。按照參考方向列出方程，解出的電壓或電流值若為正值，則所選參考方向與實(shí)際方向一致；若為負(fù)值，則所選參考方向與實(shí)際方向相反。電壓參考方向的選擇與電流參考方向的選擇是獨(dú)立無(wú)關(guān)的，若兩者方向一致稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向，反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。本節(jié)主要講授電路的基本概念和基本物理量，了解電能和電功率。三、電阻和歐姆定律（一）電阻元件電阻元件是各種電阻器、白熾燈、電爐。電烙鐵等實(shí)際電路器件的理想化模型，電阻元件也簡(jiǎn)稱(chēng)為電阻，電路符號(hào)如圖所示電阻元件的參數(shù)：電阻（1）定義：表達(dá)電阻元件對(duì)電流阻礙程度的電路參數(shù)（2）單位：歐姆（?）電導(dǎo)（1）定義：表征元件導(dǎo)電能力的電路參數(shù)（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：G=（3）單位：西門(mén)子（S）（二）歐姆定律1、部分電路歐姆定律1827年的國(guó)科學(xué)家歐姆通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：對(duì)于線(xiàn)性電阻元件，在任何時(shí)刻它兩端的電壓與其電流成正比例關(guān)系，即U=RI如電壓與電路是非關(guān)聯(lián)參考方向，歐姆定律的表達(dá)式應(yīng)為U=-RI。在以后的分析中，如不特加說(shuō)明，均為關(guān)聯(lián)參考方向。2、全電路歐姆定律全電路由兩部分組成，一部分是電源的外部電路，它是由用電器和導(dǎo)線(xiàn)連成的，叫外電路。另一部分是電源的內(nèi)部電路，有電池內(nèi)的溶液或線(xiàn)圈等，叫內(nèi)電路。在外電路中，電流由電源正極出發(fā)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和用電器流向電源負(fù)極。在內(nèi)電路中，電源則由電源負(fù)極流向正極，形成一個(gè)環(huán)形的串聯(lián)電路。在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。全電路的歐姆定律的表達(dá)式為：I=或US=IR+IRi從式中可知，IR為外電路的電壓降，U=IR；IRi為內(nèi)電路的電壓降U/=IRi，也就是在一個(gè)閉合電路中，電壓升之和等于電壓降之和，即ˊUS=U+U/四、電流的熱效應(yīng)、額定值1、電流的熱效應(yīng)當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，電流作功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。實(shí)踐證明，電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和電流的平方，導(dǎo)體本身的電阻值以及電流通過(guò)的時(shí)間成正比。這是英國(guó)科學(xué)家焦耳和俄國(guó)科學(xué)家楞次得出的結(jié)論，被人稱(chēng)作焦耳楞次定律。公式：Q=I2Rt這種轉(zhuǎn)化是不可逆轉(zhuǎn)的2、電器設(shè)備的額定值（1）額定電流為了避免電流的熱效應(yīng)造成的危害，使電器工作溫度不超過(guò)最高溫度，因此對(duì)通過(guò)它的最大電流有一個(gè)限值，通常把這個(gè)限定的電流值稱(chēng)為額定電流，用表示。（2）額定電壓電器長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)所適用的最佳電壓。高了容易燒壞，低了不正常工作。在額定電壓下電器中的元器件都工作在最佳狀態(tài)，只有工作在最佳狀態(tài)時(shí)，電器的性能才比較穩(wěn)定，這樣電器的壽命才得以延長(zhǎng)。額定電壓用符號(hào)表示（3）額定功率在電阻性負(fù)載的電器設(shè)備中，額定電流與額定電壓之積，稱(chēng)電器設(shè)備的額定功率，用表示，即電動(dòng)機(jī)、變壓器等電器設(shè)備的額定值通常標(biāo)注在銘牌上，也可從產(chǎn)品目錄中查得。五、電阻的串并聯(lián)（一）電阻串聯(lián)電路的性質(zhì)及應(yīng)用1、定義：各電阻首尾依次連接形成一條通路，這種連接方式稱(chēng)為串聯(lián)2、特點(diǎn)：（1）各電阻中通過(guò)電流相同（2）電路中的總電壓等于各電阻上電壓之和U=U1+U2+…+Un（3）電路中的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和R=R1=R2+…+Rn（4）任何一處出現(xiàn)斷開(kāi)路都會(huì)影響整個(gè)電路。3、作用：分壓電阻串聯(lián)電路中，每個(gè)電阻上都分擔(dān)一定的電壓。根據(jù)電阻串聯(lián)電路的特性可知，電路中各電阻兩段的電壓與它的阻值成正比，即==…=根據(jù)歐姆定律I=U/R，Un=IRn4、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：所以在電路中，若想控制所有電路，即可使用串聯(lián)的電路；缺點(diǎn)；若電路中有一個(gè)用電器壞了，整個(gè)電路意味這都斷了。5、功率各電阻上消耗的功率之和等于等效電阻吸收的功率P=UI=U1I1+U2I2+…+UnIn6、應(yīng)用：電壓表量程擴(kuò)大的改裝（二）電阻并聯(lián)電路的性質(zhì)及應(yīng)用1、定義：將多個(gè)電阻的首尾各自相連，使電路有多條通路，這樣的連接方式稱(chēng)為電阻的并聯(lián)。2、特點(diǎn)：（1）各電阻上的電壓相同（2）電路中的總電流等于各電阻中電流之和I=I1+I1+…In（3）電路的總電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)=++…+（4）任何一個(gè)支路短路都會(huì)影響整個(gè)電路3、作用：分流電阻并聯(lián)電路中每個(gè)電阻都分得一部分電流，根據(jù)歐姆定律，可求得各電阻分得的電流為I1=I，I2=I，…，In=I，4、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可將一個(gè)用電獨(dú)器立完成工作，適合于在馬路兩邊的路燈。缺點(diǎn)：若并聯(lián)電路，各處電流加起來(lái)才等于總電流，由此可見(jiàn)，并聯(lián)電路中電流消耗大。5、功率各電阻上消耗的功率之和等于等效電阻吸收的功率P=UI=U1I1+U2I2+…+UnIn6、應(yīng)用：電流表量程擴(kuò)大的改裝（三）電阻混聯(lián)電路的性質(zhì)及應(yīng)用定義：混聯(lián)是由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路組合在一起的特殊電路在分析混聯(lián)電路時(shí)，應(yīng)從內(nèi)分析到外，從小分析到大。在習(xí)題中，如果遇到混聯(lián)電路，不妨把混聯(lián)電路轉(zhuǎn)化成并聯(lián)或串