電工基礎(chǔ)課件 第一章

維修電工培訓(xùn)電工基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求認(rèn)真聽(tīng)講適當(dāng)筆記主動(dòng)提問(wèn)互相交流課后復(fù)習(xí)多做習(xí)題第一章直流電路基本概念§1-1電路的概念電路:電荷運(yùn)動(dòng)(電流)所經(jīng)過(guò)的路徑?；窘M成：電源、負(fù)載、導(dǎo)線（包括開(kāi)關(guān)）電源：電池、發(fā)電機(jī)等。作用：將其他能量轉(zhuǎn)換成電能。是保持電荷持續(xù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。負(fù)載：各種用電設(shè)備。如：電燈、電爐、電動(dòng)機(jī)等。作用：消耗電能（將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量）或儲(chǔ)存電能（例如電容）導(dǎo)線：將電源和負(fù)載連成通路。(3)短路：電源兩端的導(dǎo)線直接相連接，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。(1)通路(閉路)：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。(2)開(kāi)路(斷路)：電路中沒(méi)有電流通過(guò)，又稱為空載狀態(tài)。電路的三種狀態(tài):特征:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)1.5.2

電源開(kāi)路I=0電源端電壓

(開(kāi)路電壓)負(fù)載功率U

=U0=EP

=01.開(kāi)路處的電流等于零；

I

=02.開(kāi)路處的電壓U

視電路情況而定。電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征:I+–U有源電路IRoR+

-EU0+

-電源外部端子被短接1.5.3

電源短路特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=P=I2R0P

=01.

短路處的電壓等于零；

U

=02.短路處的電流I

視電路情況而定。電路中某處短路時(shí)的特征:I+–U有源電路IR0R+

-EU0+

-§1-2電流一、電流及方向電流：電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)。方向：正電荷移動(dòng)的方向。用箭頭表示：用雙下標(biāo)法表示：IIABAB電流正、負(fù)值：I=5AI=-5A實(shí)際方向：IAB=-5AIBA=-5AABABIAB=5AABIBA=5AAB實(shí)際方向：實(shí)際方向：二、電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度：(簡(jiǎn)稱電流)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷數(shù)。定義式：?jiǎn)挝唬喊才啵ˋ）1A就表示1秒鐘（S）內(nèi)從導(dǎo)線的橫截面流過(guò)1庫(kù)侖（C）的電量。1庫(kù)侖=6.25X1018個(gè)電子所帶的總電量。例：有一根導(dǎo)線2秒內(nèi)流過(guò)其截面的電荷數(shù)為5C，則其電流強(qiáng)度為：電流強(qiáng)度I=1A=1000毫安培（mA）1mA=1000微安培（μA）電流的測(cè)量:將電流表串接到電路中.+-測(cè)直流時(shí)要使電流從電流表正端流入、負(fù)端流出。電流表最大量程要大于實(shí)際被測(cè)電流的數(shù)值。三、電流密度電流與導(dǎo)體橫截面積之比。（即：?jiǎn)挝粰M截面通過(guò)的電流數(shù)）定義式：電流密度（J）=單位：安培/毫米2（A/mm2)§1-3電源電動(dòng)勢(shì)、電位與電壓一、電源電動(dòng)勢(shì)電源力（外力）將單位正電荷從電源負(fù)極移到電源正極所做的功。表達(dá)式：E=W電源力/Q單位：伏特（V）方向：在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。E電動(dòng)勢(shì)是衡量電源力移動(dòng)電荷做功能力的物理量。二、電壓電場(chǎng)力把單位正電荷沿電路由一點(diǎn)推向另一點(diǎn)所做的功叫做這兩點(diǎn)間的電壓。EABI歐姆定律：U=RIUAB表達(dá)式：UAB=W/Q方向：高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)。方向的三種表示方法：1、箭頭表示2、高電位用“+”，低電位用“-”表示3、用雙下標(biāo)法表示，如UAB+-單位：伏特（V）1KV=1000V1V=1000mV1mV=1000μV+-ABUABUU1伏特(V)=1焦耳(J)/庫(kù)侖(C)UAB=-5VUBA=-5VABABUAB=5VABUBA=5VAB實(shí)際方向：實(shí)際方向：電壓的參考方向電壓的測(cè)量：電壓表兩頭并聯(lián)跨接到被測(cè)電路的兩點(diǎn)上。電壓與電源電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路開(kāi)路電源兩端的端電壓。注意:兩帶電體之間的電壓不能用普通電壓表直接支測(cè)量三、電位電路中某點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓稱為該點(diǎn)的電位。參考點(diǎn)的電位稱為零電位。圖中，UA>UB>UC電位的符號(hào)：UAUBUC帶下標(biāo)的字母。如UA參考點(diǎn)的選擇：1、通常選大地作為參考點(diǎn)，即把大地的電位規(guī)定為零電位。2、在電子儀器和設(shè)備中，常把金屬機(jī)殼或電路的公共接點(diǎn)設(shè)為零電位參考點(diǎn)。零電位點(diǎn)也常稱為接地點(diǎn)。在電路圖中用表示。電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位之差。UAB=UA-

UB電壓和電位的異同點(diǎn)：電位是某點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓，電壓是某兩點(diǎn)間的電位之差；電位是相對(duì)量，隨參考點(diǎn)的改變而改變，而電壓是絕對(duì)量，不隨參考點(diǎn)的改變而改變UA=8VUB=5VUC=0VUD=-2VUAB=UA–UB=3VUBC=UB–UC=5V習(xí)題:1、電壓Uab=10V的意義是()（A）電場(chǎng)力將電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)做的功是10J。（B）電場(chǎng)力將1庫(kù)侖的正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)做的功是10J。（C）電場(chǎng)力將電荷從a點(diǎn)移到參考點(diǎn)做的功是10J。（D）電場(chǎng)力將電荷從b點(diǎn)移到參考點(diǎn)做的功是10J。2、如圖所示，b點(diǎn)的電位是（）。（A）2V（B）0V（C）3V（D）-3V2Ω3Ω3V2Vbac§1-4電阻、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體一、材料的電阻電荷在導(dǎo)體里移動(dòng)受到的阻力稱為電阻。電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流起阻礙作用大小的一個(gè)物理量。用R表示。歐姆定律：?jiǎn)挝唬害妇€性電阻：電阻值不隨輸入電流大小而改變的電阻。單位換算：1KΩ=1000Ω1MΩ=1000KΩ二、導(dǎo)體電阻的計(jì)算例P5三、電阻與溫度的關(guān)系：正溫度系數(shù)電阻負(fù)溫度系數(shù)電阻四、半導(dǎo)體與絕緣體導(dǎo)電性能比較好的材料叫良導(dǎo)體。如銅、鋁等金屬材料和酸類及鹽類溶液。幾乎不能導(dǎo)電的物體稱為絕緣體。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物體叫半導(dǎo)體?！?-5電路圖及電氣圖形符號(hào)1、電氣圖的分類：系統(tǒng)圖、框圖、電路圖、功能表圖、接線圖和接線表圖2、電氣制圖的一般規(guī)則3、電氣圖形符號(hào)、文字符號(hào)和項(xiàng)目代號(hào)。4、電氣圖的識(shí)讀方法§1-6電路中的串聯(lián)與并聯(lián)一、串聯(lián)電路：兩個(gè)或兩個(gè)以上元件按次序一個(gè)接一個(gè)地連成一串，使電流只有一條通路。特點(diǎn)：1、串聯(lián)電路中流過(guò)每個(gè)電阻的電流都相等，即：I=I1=I2=I3=…=In2、電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和。即：U=U1+U2+U3+…+Un證：UAB=UA-UBUBC=UB-UCUCD=UC-UD三式相加得：UAB+UBC+

UCD=

UA-UD=

UAD3、串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和、即：R=R1+R2+R3+…+RnU=IR=I(R1+R2+R3)R=U/I=R1+R2+R34、串聯(lián)電路中各電阻兩端電壓不相等，電阻大的那個(gè)電阻兩端電壓大。只有各電阻相時(shí)，各電阻兩端電壓才相等。(即各電阻兩端電壓與電阻成正比）UI9Ω24VABD3Ω6ΩC例：分壓公式:二、并聯(lián)電路兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件一個(gè)端接在起，另一端也接在一起的連接方式特點(diǎn)：1、并聯(lián)電路各電阻兩端的電壓相等。即：U=U1=U2=U3=…Un2、并聯(lián)電路中的總電流等于并聯(lián)各電阻中電流之和。I=I1+I2+I3+…In3、并聯(lián)電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)，等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即：圖中，即：4、并聯(lián)電路中流過(guò)每個(gè)電阻的電流一般并不相等，電阻越大，電流越小。只有各并聯(lián)電阻相等時(shí)流過(guò)各電阻的電流才相等。即并聯(lián)各支路的電流與對(duì)應(yīng)的電阻成反比分配。電阻并聯(lián)常用下列方式表示：R1//R2//R3（1）兩電阻并聯(lián)：（2）R1=R2=R3（3）R1=R2分流公式:三、混聯(lián)電路：電路中既有串聯(lián)又有并聯(lián)。R1=2ΩR2=3

ΩR3=1

ΩR4=2

ΩR3、4=R3+R4=1+2=3ΩRBC=R3、4//R2=3//3=1.5ΩRAC=R1+RBC=2+1.5=3.5R1、2=R1+R2R3、4=R3//R4RAB=R1、2+R3//R4R1、2R3、4R=R12+R34練習(xí)題:1、利用串聯(lián)電阻辦法可以起到限流作用.如圖所示,一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī),繞組的電阻r0很小,起動(dòng)流特別大,會(huì)損壞電機(jī).為了限制這個(gè)起動(dòng)電流,起動(dòng)時(shí)先串上一個(gè)限流電阻。如果電源電壓U=220V,電機(jī)內(nèi)阻r0=1Ω,額定電流為10A,試計(jì)算不加起動(dòng)電阻時(shí)的起動(dòng)電流,和為了使起動(dòng)電流不超過(guò)客定電流的2倍,應(yīng)加多大的限流電阻?U=220VRr0解:2、利用兩個(gè)電阻的串聯(lián)可以起到分壓作用。如圖是一個(gè)分壓電路，由于電壓U太高，不能直接加在下一級(jí)電路上，利用R1和R2中聯(lián)，并適當(dāng)取兩者的數(shù)值，可以得到合適的輸出電壓U輸出，如果設(shè)U=270V，使輸出電壓U輸出=90V，試問(wèn)當(dāng)I取30mA時(shí)，R1和R2應(yīng)各取多大？UR2R1U2U輸出I=30毫安=0.03A3、有兩個(gè)電阻并聯(lián)，R1=2Ω，R2=18Ω，電源電壓為126V。求總電阻R，總電流I及兩支路電流I1和I2II1I2UR2R14、往一個(gè)電阻上并上一個(gè)電阻可起到分流作用。如圖，有一個(gè)電阻R0=500Ω，串入電路它只允許通過(guò)0.5mA的電流，但電路中的電流是5.5mA。這樣就得另加一分流電阻，將電流分去一部分。試計(jì)算這個(gè)分流電阻RX應(yīng)取多大？II0IXRX§1-7電壓源與電流源一、電壓源為電路提供電壓基本恒定的電源稱為電壓源。如果電壓源內(nèi)阻為零，則電壓源將提供一個(gè)恒定的電壓，這種電壓源稱為理想電壓源。理想電壓源的兩個(gè)特點(diǎn)：（1）它提供的電壓恒定不變，這個(gè)電壓在數(shù)值上等于電源電動(dòng)勢(shì)E。（2）供給外電路的電流是任意的，大小決定于與它連接的外電路的電阻值。電壓變化率公式：Er0+_UoEr0+_UR+_+_電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路開(kāi)路電源兩端的端電壓.二、電流源為電路提供一個(gè)比較穩(wěn)定的電流值的電源稱為電流源。電流數(shù)值不因外接負(fù)載電阻值大小而變化的電流源稱為理想恒流源。理想恒流源的特點(diǎn)：（1）電源供給負(fù)載電阻R的電流值不隨負(fù)載電阻阻值的改變而改變。（2）負(fù)載兩端的電壓隨負(fù)載電阻阻值增大而增大。§1-8電功、功率與效率二、電功電能轉(zhuǎn)換成其他形式能的過(guò)程，叫做電流做功，簡(jiǎn)稱電功。表達(dá)式：W=P·t=UIt歐姆定律：U=IRW=UItW=I2RtI=U/RW=UIt單位：焦耳（J）常用單位：千瓦?小時(shí)（KW?h）一、電功率電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做電功率，簡(jiǎn)稱功率。P=UI單位:瓦特,簡(jiǎn)稱瓦(W)1千瓦(KW)=1000W(電流在一段時(shí)間內(nèi)所做的功)1瓦特(W)=1伏特?安培1馬力=736瓦(W)=0.736KW或1KW=1.36馬力1焦耳(J)=1伏特?安培?秒=1瓦特?秒1度電=1千瓦?小時(shí)（KW?h）同理:P=I2R三、電壓源向負(fù)載輸出的功率P=UI=I2RPE=EI四、效率Er0+_URI+_例1-4某單位共有100只40W的燈泡，平均每天用3h，問(wèn)1個(gè)月（30天）共用多少千瓦小時(shí)的電？解：100只燈泡的總功率為：P=40x100=4KW1個(gè)有用電總時(shí)間：t=30x3=90hW=Pt=4x90=360（KWh)例1-5某單位一臺(tái)10KW的電動(dòng)機(jī)，每月用5次，每次用1小時(shí)，部1個(gè)月用多少千瓦小時(shí)的電？解：W=Pt=10x5=50KWh練習(xí):1、220V，100W的燈泡和220V，60W的燈泡哪一個(gè)工作電流大，哪一個(gè)電阻大？2、教室中一盞電燈100W，每晚使用兩小時(shí)，人走燈滅。宿舍中一盞燈40W，但不注意節(jié)約用電，成了長(zhǎng)明燈，每天用電長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)，部一個(gè)月兩才共用多少電？3、有一個(gè)500Ω，5W的電阻元件，試計(jì)算其額定電壓和電流。（2）電源與負(fù)載的判別根據(jù)U、I的實(shí)際方向判別電源：U、I

實(shí)際方向相反，即電流從U“+”端流出，（發(fā)出功率）；負(fù)載：U、I

實(shí)際方向相同，即電流從U“+”端流入，

（吸收功率）。RU+_IIE+_U+_例1：已知：方框代表電源或負(fù)載，U=220V，I=-1A試問(wèn)：哪些方框是電源，哪些是負(fù)載？UI+-(a)UI+-(b)UI-+(c)UI-+(d)解：(a)電流從“+”流出，故為電源；(b)電流從“+”流入，故為負(fù)載；(c)電流從“+”流入，故為負(fù)載；(d