電工電子技術(shù) 課件 1任務(wù)一 手電筒電路的設(shè)計(jì)

任務(wù)一、手電筒電路的設(shè)計(jì)任務(wù)導(dǎo)學(xué)請列舉生活中用到的簡單電路實(shí)例，說明電路中包含哪些組成部分，各起什么作用?

任務(wù)導(dǎo)學(xué)家用照明電路：包含總開關(guān)、電源、控制開關(guān)、導(dǎo)線、燈等。電源——把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，是電路中能量的來源，這里是發(fā)電站發(fā)出的電提供給用戶。負(fù)載——是電路中的用電設(shè)備，是電路中的“消耗方”，它把電能轉(zhuǎn)換成為其他形式的能量，這里是燈，將電能轉(zhuǎn)換為光和熱能。中間環(huán)節(jié)——指電路中的連接導(dǎo)線和控制電路通、斷的開關(guān)電器，它們將電源和負(fù)載連接起來，形成電流通路。任務(wù)情境現(xiàn)有一個(gè)６Ｖ直流電源、一個(gè)５Ｖ/１Ｗ的白熾燈、一個(gè)安培表、一個(gè)電壓表、一個(gè)標(biāo)稱阻值為２５Ω的電位器、一個(gè)開關(guān)、若干導(dǎo)線，將這些元器件連接成一個(gè)亮度可調(diào)的手電筒電路，并簡述該手電筒電路的工作過程，繪制出設(shè)計(jì)原理圖。任務(wù)實(shí)施１)將手電筒電路的接線示意圖繪制在圖１-１中。接線要點(diǎn):直流電源、電位器、開關(guān)、白熾燈通過導(dǎo)線串聯(lián)組成一個(gè)閉合回路；安培表用來測量流過白熾燈的電流，串聯(lián)在電路中；電壓表用來測量白熾燈兩端的電壓，并聯(lián)在白熾燈兩端。２)簡述手電筒電路的工作過程(提示:什么情況下白熾燈能亮，如何調(diào)節(jié)其亮度，什么情況下白熾燈不亮)。３)白熾燈的能量轉(zhuǎn)換過程如何?白熾燈可以等效為什么樣的理想電氣元器件模型。4)還有哪些理想電氣元器件?分別寫出它們的文字符號和圖形符號?文字符號：圖形符號：５)將亮度可調(diào)的手電筒電路中的元器件都用理想電氣元器件來表示，按照國家標(biāo)準(zhǔn)中的電氣制圖規(guī)范，將手電筒電路的理想電路模型繪制在圖１-２中。６)當(dāng)白熾燈用純電阻Ｒ來等效時(shí)，寫出其阻值的計(jì)算公式，計(jì)算出５Ｖ/１Ｗ的白熾燈的電阻(額定功率為ＰＮ，額定電壓為ＵＮ)。知識鏈接一、電路的組成二、電路模型三、電路的作用和分類四、電阻元件

一、電路的組成電路：電流流通的閉合路徑組成電路的基本元器件：電源——把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能，是電路中能量的來源，是“生產(chǎn)方”。負(fù)載——是電路中的用電設(shè)備，是電路中的“消耗方”，它把電能轉(zhuǎn)換成為其他形式的能量。中間環(huán)節(jié)——指電路中的連接導(dǎo)線和控制電路通、斷的開關(guān)電器，它們將電源和負(fù)載連接起來，形成電流通路。二、電路模型二、電路模型二、電路模型電路理論研究的是電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)換的一般規(guī)律。（一）實(shí)際使用的電工設(shè)備和電子元器件表現(xiàn)出多種電磁性質(zhì)(能量轉(zhuǎn)換過程)。電源模型負(fù)載模型電感性建立磁場，儲(chǔ)存磁場能的電磁性質(zhì)?？赡?。電容性帶電體建立電場，儲(chǔ)存電場能的電磁性質(zhì)?？赡?。電阻性消耗電能的電磁性質(zhì)，將電能轉(zhuǎn)換為熱能，不可逆地?fù)p耗掉了。首先介紹負(fù)載所表現(xiàn)的電磁性質(zhì)(能量轉(zhuǎn)換過程),建立負(fù)載模型。負(fù)載中所表現(xiàn)出的電磁性質(zhì)(能量轉(zhuǎn)換過程)有以下三種基本形式忽略實(shí)際電工設(shè)備和電子元器件的一些次要性質(zhì),只保留它的一個(gè)主要性質(zhì),并用一個(gè)足以反映該主要性質(zhì)的模型—理想化電路元件來表示。（二）理想化電路元件實(shí)際電工設(shè)備和電子元器件所表現(xiàn)出的電磁性質(zhì)是十分復(fù)雜的。例如白熾燈主要表現(xiàn)為電阻性，同時(shí)具有電感性與電容性。每一種理想化電路元件只具有一種電磁性質(zhì)。電感元件電感性(儲(chǔ)能元件)L電容元件電容性(儲(chǔ)能元件)C電阻元件電阻性(耗能元件)R（三）實(shí)際電器設(shè)備及電路元件的電氣性質(zhì)都可以用理想電路元件表示。有的電器設(shè)備及電路元件的電氣性質(zhì)則需用理想元件的組合表示。例如白熾燈、電阻爐可以用單一的電阻元件表示。白熾燈RLR電感線圈的電路模型電感線圈可以用電感元件與電阻元件的串聯(lián)組合表示。ERO+--實(shí)際電源的電路模型實(shí)際電源可以用電源模型與電阻元件的串聯(lián)組合表示。開關(guān)電器手電筒電路電池?zé)襞軸EROR+--理想化連接導(dǎo)線理想化電路元件組成電路模型電路模型具有普遍的適用意義三、電路的作用和分類二、電路模型二、電路模型三、電路的作用和分類電路的基本作用是進(jìn)行電能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器用電設(shè)備…（220～500）kV10kV～380V依據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同分為兩大類電力電路：電能的傳送、分配與轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)高電壓、大電流

要求功率大、效率高強(qiáng)電電路信號電路：信息的傳遞與處理。特點(diǎn)低電壓、小電流要求信號不失真、抗干擾能力強(qiáng)等。弱電電路圖1-9調(diào)頻式電渦流位移測量電路四、電阻元件（1）電阻器電阻器也稱為電阻，在電路中起調(diào)節(jié)電流、電壓的作用，如作為分流器、分壓器等，并將電能轉(zhuǎn)換為熱能。圖1-10常見電阻器電阻器的分類常用的電阻器可分為固定電阻器、可變電阻器和敏感電阻器三大類。電阻器的參數(shù)標(biāo)稱阻值

就是該產(chǎn)品的“名義”阻值。額定功率

是指在規(guī)定使用條件下，基本不改變其性能，電阻器上允許消耗的最大功率。為了保證安全使用，一般選擇額定功率應(yīng)比它在電路中實(shí)際消耗的功率高1?2倍。誤差

即電阻器的允許誤差，表示其阻值的精度。線繞式電阻器的允許誤差一般小于±10%，薄膜電阻器的允許誤差一般小于±20%。（2）理想電阻元件線性電阻元件的伏安特性電阻元件對電流的阻礙作用可用其兩端電壓U與通過元件的電流I的關(guān)系表示，這種關(guān)系稱為伏安特性。圖1-13線性電阻元件的伏安特性曲線伏安特性不是直線的電阻元件為非線性電阻元件，圖1-14所示為半導(dǎo)體

圖1-14半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線體二極管的伏安特性曲線。I0U電位器電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。圖1-3變位器的結(jié)構(gòu)、符號和內(nèi)部原理簡圖如圖1-3中A、B為電阻滑軌的兩個(gè)引出端，是電阻體的兩端，P與可移動(dòng)滑片一端的連接，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸即可改變滑片在電阻滑軌中的位置，其結(jié)果就可以改變AP和PB之間的電阻值。歐姆定律 對于線性電阻元件，其伏安特性遵循歐姆定律。即：線性電阻元件的伏安特性曲線表明，流過電阻元件的電流I與加在其二端的電壓U成正比。當(dāng)電流和電壓的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)(如圖1-13所示)，歐姆定律表示為：需要注意的是，線性電阻元件的電阻值R是常數(shù)，與通過它的電流或端電壓無關(guān)，是電阻器自身的參數(shù)，我們可利用歐姆定律的公式來求取線性電阻值。萬用表萬用表（Multimeter）又稱多用表,是一種帶有整流器的、可以測量交、直流電流、電壓及電阻等多種電學(xué)參量的磁電式儀表。在使用時(shí)應(yīng)將紅色表筆插入標(biāo)有"+"號的插孔，黑色表筆插入標(biāo)有"-"號的插孔。萬用表的操作規(guī)程如下：1、使用前應(yīng)熟悉萬用表各項(xiàng)功能，根據(jù)被測量的不同，選擇合適的檔位、量程及表筆插孔。2、對于指針式萬用表，當(dāng)對被測數(shù)據(jù)大小不確定時(shí)，應(yīng)先將量程開關(guān)置于最大值，再逐步由大量程往小量程檔處切換，為減少誤差，應(yīng)使儀表指針指示在滿刻度的1/2以上處即可。3、測量電阻時(shí)，在選擇了適當(dāng)倍率檔后，將兩表筆相碰使指針指在零位，如指針偏離零位，應(yīng)調(diào)節(jié)"調(diào)零"旋鈕，使指針歸零，以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。如不能調(diào)零或數(shù)顯表發(fā)出低電壓報(bào)警，應(yīng)及時(shí)檢查。4、在測量某電路電阻時(shí)，務(wù)必切斷被測電路的電源，不得帶電測量，切記！5、在測量直流電壓時(shí)，把萬用表并接在被測電路上，需注意被測點(diǎn)電壓的極性，即把紅表筆接電壓高的一端，黑表筆接電壓低的一端，防止指針反向偏轉(zhuǎn)。6、在測量直流電流時(shí)，把萬用表串接在被測電路中時(shí)，應(yīng)注意電流的方向，即把紅表筆接電流流入的一端，黑表筆接電流流出的一端，即電流從“+”進(jìn)“-”出。7、使用萬用表進(jìn)行測量時(shí)，要注意人身和儀表設(shè)備的安全，測試中不得用手觸摸表筆的金屬部份，不允許帶電切換檔位開關(guān)，以確保測量準(zhǔn)確，避免發(fā)生觸電和燒毀儀表等事故。任務(wù)實(shí)施１)將手電筒電路的接線示意圖繪制在圖１-１中。接線要點(diǎn):直流電源、電位器、開關(guān)、白熾燈通過導(dǎo)線串聯(lián)組成一個(gè)閉合回路；安培表用來測量流過白熾燈的電流，串聯(lián)在電路中；電壓表用來測量白熾燈兩端的電壓，并聯(lián)在白熾燈兩端。２)簡述手電筒電路的工作過程(提示:什么情況下白熾燈能亮，如何調(diào)節(jié)其亮度，什么情況下白熾燈不亮)。手電筒電路的工作過程：由圖1-1手電筒電路的接線原理圖可知其工作過程如下：閉合開關(guān)S1則回路閉合，燈泡X1亮，調(diào)節(jié)RP1可改變燈泡X1的亮度，電壓表用來測量燈泡兩端電壓，安培表用來測量流過燈泡的電流。３)白熾燈的能量轉(zhuǎn)換過程如何?白熾燈可以等效為什么樣的理想電氣元器件模型。燈泡的主要能量轉(zhuǎn)換效果是將電能轉(zhuǎn)換為熱能、光能，不可逆的損耗掉了，所以燈泡主要呈現(xiàn)的是電阻性，應(yīng)該用一個(gè)具有一定阻值的電阻來等效表示。4)還有哪些理想電氣元器件?分別寫出它們的文字符號和圖形符號?５)將亮度可調(diào)的手電筒電路中的元器件都用理想電氣元器件來表示，按照國家標(biāo)準(zhǔn)中的電氣制