《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》課件 單元二 直流電路的基本知識(shí)

單元二直流電路的基本知識(shí)目錄頁(yè)CONTENTPAGE電路1直流電流2電壓和電位3電阻4實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用5單元二直流電路的基本知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解電路的組成要素及其作用，會(huì)識(shí)讀和繪制簡(jiǎn)單電路圖。2.能識(shí)別常用電池，知道其特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用。3.理解電流的概念、分類及參考方向的含義，會(huì)進(jìn)行電流的計(jì)算，會(huì)應(yīng)用參考方向解決電路中的實(shí)際問(wèn)題。4.掌握測(cè)量電流的方法，能使用直流電流表測(cè)量電流大小并判別其方向。5.理解電壓、電位和電位參考點(diǎn)及參考方向的含義，會(huì)進(jìn)行電壓的計(jì)算，會(huì)應(yīng)用參考方向解決電路中的實(shí)際問(wèn)題。6.掌握測(cè)量電壓和電位的方法，能使用直流電壓表進(jìn)行電壓和電位的測(cè)量；7.了解常用電阻器，理解電阻的概念及其單位的意義；理解電阻定律，會(huì)應(yīng)用電阻定律來(lái)解決問(wèn)題；能識(shí)別電阻器外形，知道其標(biāo)稱值。8.會(huì)簡(jiǎn)單表述電阻與溫度的關(guān)系及其應(yīng)用，了解超導(dǎo)現(xiàn)象，能表述其意義。9.會(huì)使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電流、電壓、電位與電阻。1.在實(shí)踐中養(yǎng)成知行合一，規(guī)范有序的行為習(xí)慣。2.培養(yǎng)愛(ài)崗敬業(yè)，樹立成為“大國(guó)工匠”的理想目標(biāo)。育人目標(biāo)單元二概述知識(shí)體系單元二概述單元二直流電路的基本知識(shí)2.1電路2.1.1

連接簡(jiǎn)單直流電路實(shí)踐導(dǎo)入觀察便攜式小風(fēng)扇電路，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的干電池裝到小風(fēng)扇的電源盒內(nèi)，閉合風(fēng)扇開關(guān)，觀察風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)情況；斷開風(fēng)扇開關(guān)，觀察風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)情況。2.1.1

連接簡(jiǎn)單直流電路實(shí)踐結(jié)論電路一般有三種狀態(tài)1.通路：通路就是電路各部分組成一個(gè)閉合回路的狀態(tài)，即電源開關(guān)閉合時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)有電流流過(guò)電路。2.開路（斷路）：開路就是電路斷開的狀態(tài)，電路中沒(méi)有電流流過(guò)。3.短路：電源的兩端被導(dǎo)線直接相接的狀態(tài)。短路時(shí)電源中的電流很大，會(huì)損壞電源和導(dǎo)線，甚至?xí)?dǎo)致火災(zāi)等事故的發(fā)生，所以應(yīng)絕對(duì)避免。2.1電路2.1電路2.1.2

電路的組成電路的組成1.電源供應(yīng)電能的裝置叫做電源。2.用電器用電器是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能量的裝置，也稱為電源的負(fù)載。3.導(dǎo)線導(dǎo)線是連接電源與用電器的金屬線，主要作用是把電源產(chǎn)生的電能

輸送到用電器。4.開關(guān)改變電路狀態(tài)的裝置，它的作用是控制用電器與電源的接通或斷開。

2.1電路2.1.2

電路的組成電路圖用規(guī)定的電工符號(hào)表示電路連接情況的圖稱為電路圖。

圖2-1-2（a）燈泡電路實(shí)際接線圖（b）簡(jiǎn)單電路圖2.1電路2.1.2

電路的組成電路符號(hào)電路的圖形符號(hào)可查閱電工國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，一般常用的標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)如表2-1所示。表2-1常用電工圖形符號(hào)和文字符號(hào)2.1電路2.1.2

電路的組成實(shí)踐步驟1.查詢電工手冊(cè)，利用圖形符號(hào)，在虛線框內(nèi)畫出圖2-1-1中小風(fēng)扇的電路圖。2.根據(jù)電路圖2-1-3所示，利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上將現(xiàn)有的電源、白熾燈、開關(guān)和導(dǎo)線連接一個(gè)完整電路，觀察燈泡是否點(diǎn)亮，接線是否正確，將電路連接狀態(tài)填入表2-2。表2-2電路連接狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)L1燈L2燈是否正確S1、S2均斷開

S1閉合、S2斷開

S1斷開、S2閉合

2.1電路2.1.3識(shí)別常用電池

電池是將化學(xué)能、內(nèi)能、光能、原子能等形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。常見(jiàn)電池種類：1．干電池2．微型電池3．蓄電池4．太陽(yáng)能電池2.2直流電流實(shí)踐導(dǎo)入在影視作品中常常會(huì)看到“大江東去”的場(chǎng)景，河水流動(dòng)沿著一定的方向形成了水流，電路中電流是怎么形成的呢？圖2-2-1流動(dòng)的河水圖2-2-2電荷的移動(dòng)2.2直流電流2.2.1

認(rèn)識(shí)直流電流電流的形成當(dāng)自由電荷按一定方向移動(dòng)就形成了電流。形成電流的條件：1、要有可自由移動(dòng)的電荷。2、導(dǎo)體兩端要有一定的電壓。2.2直流電流2.2.1

認(rèn)識(shí)直流電流電流的大小

電流的大小用電流強(qiáng)度I來(lái)表示。電流強(qiáng)度是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。

式中，I為電流，單位是安培(A)；Q為電荷量，單位是庫(kù)侖(C)；t為時(shí)間，單位是秒(s)。2.2直流電流2.2.1

認(rèn)識(shí)直流電流電流的方向

規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍Ｓ脦Ъ^的直線表示。

電流參考方向

電流的設(shè)定參考方向與實(shí)際方向相同，則電流為正值，如果電流的設(shè)定參考方向與實(shí)際方向相反，則電流為負(fù)值。根據(jù)電流方向是否隨時(shí)間改變而將電流分成直流電流和交流電流。t（時(shí)間）

直流電t（時(shí)間）i（電流）交流電OOI（電流）2.2直流電流2.2.2

測(cè)量直流電流認(rèn)識(shí)直流電流表直流電流表是測(cè)量直流電流的儀表，它由表盤、指針、調(diào)零旋鈕、正負(fù)極接線柱組成，電流表的符號(hào)用表示。2.2直流電流2.2.2測(cè)量直流電流直流電流表使用方法1.機(jī)械校零使用前要檢查直流電流表的指針是否指零，若不指零，則用螺絲刀調(diào)節(jié)電流表的調(diào)零旋鈕。2.選用量程直流電流表選用的量程應(yīng)大于被測(cè)電流。3.直流電流表的連接直流電流表測(cè)量電流時(shí)要串聯(lián)在電路中，按照電流參照方向從“+”接線柱入，從“-”接線柱出。4.讀取數(shù)值讀取數(shù)值一般遵循“三看”原則。實(shí)踐步驟測(cè)量電路中的直流電流1.按圖2-2-8連接電路，其中電源電壓為6V，R1=200Ω，R2=300Ω。2.S開關(guān)斷開時(shí)，用直流電流表測(cè)電源中電流大小。S開關(guān)閉合時(shí)，再次測(cè)量。3.S開關(guān)閉合時(shí)，用直流電流表測(cè)電阻R1、R2中電流大小。2.2直流電流實(shí)踐數(shù)據(jù)測(cè)試電源中的電流：直流電流表的合適量程為

，電源中的電流方向?yàn)?/p>

，大小為

。測(cè)試電阻R1中的電流：直流電流表的合適量程為

，R1中的電流方向?yàn)?/p>

，大小為

。測(cè)試電阻R2中的電流：直流電流表的合適量程為

，R2中的電流方向?yàn)?/p>

，大小為

。2.2直流電流2.3.1

認(rèn)識(shí)電壓與電位電壓的概念將電場(chǎng)力對(duì)單位正電荷所做的功稱為電壓。電壓的符號(hào)大寫U表示直流電壓，小寫

表示交流電壓。電壓的單位國(guó)際單位制中，電壓的單位是伏特（V），此外還有兆伏（MV）、千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等。它們之間的關(guān)系為：

1MV=103kV=106V

1V=103mV=106μV2.3電壓和電位2.3.1

認(rèn)識(shí)電壓與電位電位的概念電路中電位要設(shè)定一個(gè)參考點(diǎn)，稱為零電位點(diǎn)。某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)相對(duì)于零電位點(diǎn)的電壓，電位具有相對(duì)性。電位的符號(hào)A點(diǎn)的電位一般用VA表示。UAB為A、B兩點(diǎn)間的電壓，則

。注意：因零電位點(diǎn)位置選取不同，任一點(diǎn)的電位可能不同，但任意兩點(diǎn)間的電壓卻是不變的，可見(jiàn)電壓是絕對(duì)的。2.3電壓和電位2.3.1

認(rèn)識(shí)電壓與電位電壓的方向電壓的方向一般由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)。計(jì)算或測(cè)量電壓時(shí)首先設(shè)定電壓參考方向，如果電壓的設(shè)定參考方向與實(shí)際方向相同，則電壓為正值，如果電壓的設(shè)定參考方向與實(shí)際方向相反，則電壓為負(fù)值。2.3電壓和電位2.3.2測(cè)量電壓與電位認(rèn)識(shí)直流電壓表一般采用直流電壓表測(cè)量直流電壓與電位。直流電壓表由表盤、指針、調(diào)零旋鈕、正負(fù)極接線柱組成，一般用符號(hào)表示。2.3電壓和電位2.3.2測(cè)量電壓與電位直流電壓表使用方法（一）機(jī)械校零用螺絲刀調(diào)節(jié)調(diào)零機(jī)構(gòu)，使指針指零。（二）選用量程直流電壓表選用的量程應(yīng)大于被測(cè)電壓。（三）電路連接測(cè)量電壓：電壓表要與待測(cè)電壓并聯(lián)，電壓表的“+”接線端與

電壓參照方向的“+”端相接，電壓表的“-”接線

端與電壓參照方向的“-”端相接。測(cè)量電位：先確定零電位參考點(diǎn)，電壓表的“-”接線端與參考

點(diǎn)相接，電壓表的“+”接線端與被測(cè)點(diǎn)相接。2.3電壓和電位實(shí)踐步驟用直流電壓表測(cè)量電路的直流電壓、直流電位。圖2-3-9所示電路中電源電壓為4V，R1=300Ω，R2=100Ω。1.按圖2-3-9連接好電路。連接電路時(shí)開關(guān)S應(yīng)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。2.若以d點(diǎn)為零電位點(diǎn)，用電壓表分別測(cè)量a、b、c、d點(diǎn)的電位、ab間的電壓，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，完成表2-4。3.閉合開關(guān)S，分別以d、b點(diǎn)為參考點(diǎn)，用電壓表分別測(cè)量出a、b、c、d點(diǎn)的電位、ab間的電壓。記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，完成表2-4。2.3電壓和電位開關(guān)S狀態(tài)參考點(diǎn)VaVbVcVdUabS斷開d點(diǎn)

S閉合d點(diǎn)

S閉合b點(diǎn)

表2-4測(cè)量電路的電位和電壓表實(shí)踐步驟4.開關(guān)S處于斷開和閉合兩種狀態(tài)下，用電壓表分別測(cè)量cb、cd、da間的電壓。記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，完成表2-5。2.3電壓和電位表2-5測(cè)量電路中的電壓表開關(guān)S狀態(tài)UcbUcdUdaS斷開

S閉合

2.4電阻實(shí)踐導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)1：按圖2-4-1所示連接電路，閉合開關(guān)，觀察燈泡的亮度。實(shí)驗(yàn)2：斷開電路，按圖接入一個(gè)新元件，按圖2-4-2所示連接電路，再次觀察燈泡的亮度。觀看燈泡電路通電演示實(shí)驗(yàn)圖

2-4-1圖

2-4-2實(shí)踐結(jié)論實(shí)驗(yàn)2中比實(shí)驗(yàn)1中多串聯(lián)了一個(gè)元件，使燈泡變暗。這個(gè)元件就是電阻器，它使電路中電流變小，燈泡的亮度也隨之變暗。2.4電阻2.4.1

識(shí)別常用電阻器2.4電阻電阻器的分類（一）按阻值是否可以調(diào)整分類：分為固定電阻器和可變電阻器兩種。(二)按制造材料分類:分為碳膜電阻器、金屬膜電阻器和線繞電阻器等。（a)碳膜電阻器(b)金屬膜電阻器(c)線繞電阻器2.4.1

識(shí)別常用電阻器2.4電阻電阻器的主要參數(shù)主要參數(shù)有標(biāo)稱阻值、允許偏差和額定功率。（一）標(biāo)稱阻值

電阻體表面所標(biāo)注的理想數(shù)值，其數(shù)值范圍應(yīng)符合GB2471《電

阻器標(biāo)稱阻值系列》的規(guī)定。（二）允許偏差

電阻的實(shí)際阻值和標(biāo)稱阻值的偏差，常用電阻允許偏差的等級(jí)有Ⅰ級(jí)（±5%）、Ⅱ級(jí)（±10%）、Ⅲ級(jí)（±20%）。（三）額定功率

電阻長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)允許消耗的最大功率，電阻的額定功率通常有1/8、1/4、1/2、1、2、3、5、10瓦等。2.4.1

識(shí)別常用電阻器2.4電阻常用電阻的識(shí)讀方法（一）色環(huán)電阻的識(shí)讀一般是用色環(huán)來(lái)表示電阻器的標(biāo)稱阻值、允許誤差。色環(huán)有四道環(huán)(普通電阻)和五道環(huán)(精密電阻)兩種。電阻阻值=有效數(shù)字X乘數(shù)(Ω)2.4.1

識(shí)別常用電阻器2.4電阻常用電阻的識(shí)讀方法（二）貼片電阻的識(shí)讀貼片電阻一般是數(shù)字法來(lái)表示電阻器的標(biāo)稱阻值。在電阻體上用三位數(shù)字來(lái)標(biāo)明其阻值。它的第一位和第二位為有效數(shù)字，第三位表示在有效數(shù)字后面所加“0”的個(gè)數(shù)。2.4.1

識(shí)別常用電阻器2.4電阻常用電阻的識(shí)讀方法（三）大功率電阻識(shí)讀一般采用直接法和文字符號(hào)法來(lái)標(biāo)識(shí)電阻1.直接法：在電阻器表面直接用阿拉伯?dāng)?shù)字和單位符號(hào)標(biāo)注出標(biāo)稱阻值2.文字符號(hào)法：標(biāo)稱阻值和允許偏差用數(shù)字和文字符號(hào)按一定的規(guī)律組合標(biāo)志在電阻體上，這里的文字可以作為小數(shù)點(diǎn)和單位使用。2.4.2

電阻與電阻定律2.4電阻電阻

導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為該導(dǎo)體的電阻。電阻的單位有歐姆（Ω)、兆歐（MΩ）、千歐（kΩ)。它們之間的換算關(guān)系：

電阻定律

導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。用公式表示為

式中R表示導(dǎo)體的電阻，單位是歐姆（Ω）。比例系數(shù)ρ叫做導(dǎo)體的電阻率，單位是歐·米（Ω·m）。L表示導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米（m），S表示導(dǎo)體的橫截面積，單位是平方米（m2）。2.4.2

電阻與電阻定律2.4電阻電阻率ρ的大小反映材料導(dǎo)電性能的好壞，電阻率愈大，導(dǎo)電性能愈差，根據(jù)電阻率的大小，材料可以分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。表2-7部分金屬導(dǎo)體在20℃時(shí)的電阻率材料電阻率/（W·m）材料電阻率/（W·m）銀1.6′10-8康銅5.0′10-7銅1.7′10-8錳銅4.4′10-7鋁2.8′10-8鎳鉻鐵合金1.1′10-6鎢5.8′10-8鋁鉻鐵合金1.3′10-6鐵1.0′10-7

電阻與溫度關(guān)系

各種材料的電阻都會(huì)隨溫度變化，導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，稱為正溫度系數(shù)，導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而減小，稱為負(fù)溫度系數(shù)。2.4.2

電阻與電阻定律2.4電阻超導(dǎo)現(xiàn)象及超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用1.超導(dǎo)現(xiàn)象

在極低溫下一些合金和金屬氧化物電阻忽然消失為0的現(xiàn)象，具有這種超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。2.超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用

利用超導(dǎo)技術(shù)可制成超導(dǎo)溫度計(jì)、超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)加速器、超導(dǎo)電機(jī)、無(wú)摩擦軸承、懸浮列車等。2.4.3

測(cè)量電阻一般利用萬(wàn)用表歐姆擋測(cè)量電阻阻值。萬(wàn)用表分為指針式（模擬式）、數(shù)字式兩種。2.4電阻

指針式萬(wàn)用表主要由表盤、轉(zhuǎn)換開關(guān)、表筆和測(cè)量電路（內(nèi)部）四個(gè)部分組成。認(rèn)識(shí)指針式萬(wàn)用表2.4.3

測(cè)量電阻第一條刻度：電阻值刻度（讀數(shù)時(shí)從右向左讀）。第二條刻度：交、直流電壓和電流值刻度（讀數(shù)時(shí)從左向右讀）。2.4電阻指針式萬(wàn)用表刻度盤2.4.3

測(cè)量電阻直流電流擋：0.05mA、0.5mA、5mA、50mA、500mA、10A。直流電壓擋：0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V、2500V。交流電壓擋：10V、50V、250V、500V、1000V、2500V。

電阻擋：×1、×10、×100、×1000、×10K倍率。2.4電阻指針式萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)踐步驟萬(wàn)用表測(cè)量色環(huán)電阻阻值2.4電阻1.機(jī)械調(diào)零在未做任何連接前，觀察指針是否指在刻度盤最左端零刻度線處，如不指在零刻度處，則用一字改錐調(diào)整表盤中間機(jī)械調(diào)零旋鈕，將指針調(diào)整到零刻度處。實(shí)踐步驟萬(wàn)用表測(cè)量色環(huán)電阻阻值2.4電阻2.選擇量程先估算電阻阻值，再選擇合適量程。選擇量程擋時(shí)以使指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度量程的1/2～2/3范圍內(nèi)為宜。實(shí)踐步驟萬(wàn)用表測(cè)量色環(huán)電阻阻值2.4電阻3.歐姆調(diào)零一只手將紅黑兩筆相碰短接，看指針是否指在歐姆刻度線右側(cè)零刻度位置。如果沒(méi)有，則調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使其指在零刻度位置。實(shí)踐步驟萬(wàn)用表測(cè)量色環(huán)電阻阻值2.4電阻4.測(cè)量電阻萬(wàn)用表兩表筆并接在所測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量。注意：通電的電阻不能測(cè)量；測(cè)電阻時(shí)不能用手同時(shí)接觸電阻兩端，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。

實(shí)踐步驟萬(wàn)用表測(cè)量色環(huán)電阻阻值2.4電阻5.電阻讀數(shù)通過(guò)歐姆刻度線和量程讀出電阻值，電阻阻值=刻度值×量程倍率，單位是Ω。6.擋位復(fù)位測(cè)量結(jié)束要將擋位開關(guān)打在OFF位置。實(shí)踐步驟利用萬(wàn)用表測(cè)量工位上分發(fā)的電阻，完成電阻測(cè)量記錄表2-9。2.4電阻序號(hào)標(biāo)稱阻值標(biāo)稱誤差量程倍率表頭刻度測(cè)量值1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

表2-9電阻測(cè)量記錄表實(shí)訓(xùn)目的1.了解數(shù)字萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法。2.會(huì)使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量直流電流、直流電壓和電位以及電阻。實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用實(shí)訓(xùn)器材數(shù)字式萬(wàn)用表1塊、1組電池、電阻若干、導(dǎo)線若干。實(shí)訓(xùn)器材一、認(rèn)識(shí)數(shù)字式萬(wàn)用表實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用實(shí)踐步驟數(shù)字萬(wàn)用表是以液晶數(shù)字來(lái)顯示電參量數(shù)值的，可以測(cè)量交直流電壓、交直流電流、電阻值、電容值和二極管導(dǎo)通電壓。實(shí)訓(xùn)器材二、數(shù)字式萬(wàn)用表的使用方法實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用實(shí)踐步驟測(cè)電壓或電阻時(shí)將紅色筆端插入到“VΩ”符號(hào)插孔內(nèi)，黑色筆插入到“-”或“com”插孔內(nèi)；測(cè)電流時(shí)將紅色筆端插入到“mA”符號(hào)插孔內(nèi)，黑色筆插入到“-”或“com”插孔內(nèi)。測(cè)量時(shí)要將power開關(guān)置于on位置，并選擇合適的量程。讀取數(shù)值時(shí)，若屏幕上的數(shù)值為“0.00”，應(yīng)減小量程。若屏幕上的數(shù)值為“1”，應(yīng)加大量程。若在數(shù)值左邊出現(xiàn)“-”，所測(cè)電量的方向與參考方向相反。實(shí)訓(xùn)器材三、數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)電阻實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用實(shí)踐步驟選取5個(gè)電阻，識(shí)別電阻的標(biāo)稱阻值，完成測(cè)量記錄表2-11。電阻序號(hào)電阻標(biāo)識(shí)標(biāo)稱阻值標(biāo)稱誤差測(cè)量值擋位R1

R2

R3

R4

R5

表2-11電阻的測(cè)量記錄表實(shí)訓(xùn)器材四、數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)直流電壓和電位實(shí)訓(xùn)1：數(shù)字萬(wàn)用表的使用實(shí)踐步驟1.按圖2-4-23連接電路，閉合開關(guān)S。2、用數(shù)字萬(wàn)用表分別測(cè)量UE，Uab，Ubc，完成

記錄表2-12。3、以電池負(fù)極d點(diǎn)為參考點(diǎn)，用數(shù)字萬(wàn)用表分別測(cè)量V