1－项目一认识电路（简单直流电路）

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1、1,2,电工技术应用广泛，是高职高专电类各专业重要的技术基础课，其任务是使学生具备从事电类专业职业工种必需的电工技术的基本知识、基本方法和基本技能，并为学习后续课程，提高全面素质，形成综合职业能力打下基础。 本教材是根据高职高专培养人才的特点及目标，以新的教学理念和教学模式对传统电工技术知识体系进行了合理取舍和优化重组后编写而成的。本教材以就业为导向，以应用为目的，以基础知识、基本技能为引导，采用项目导向、模块组合、任务驱动的模式，将“教、学、做”有机地融为一体，强化了对学生兴趣和能力的培养。 本书可作为高职高专工科电类专业的教材，也可供相关专业选用及工程技术人员参考。,3,任务一 电路的基本

2、概念和主要物理量,任务二 电路的基本规律,任务三 电路的工作状态,任务四 简单电路分析方法,模块一 学习性任务,知识目标,技能目标,4,项目一 认识电路（简单直流电路）,知识目标 1了解电路的概念、作用、组成等基本概念； 理解电路的基本物理量含义； 理解参考方向的含义及其与实际方向的关系； 了解电路的三种基本状态的特点。 2理解基本电路元件的特征和模型； 掌握电路模型的概念和应用。 3掌握实际电源的两种电路模型及其等效变换方法。 4熟练掌握电路的串、并联特点及其相关计算。 5熟练掌握部分电路和闭合电路的欧姆定律计算。 6掌握简单电路的分析计算方法。,5,技能目标 1懂得电工实验的基本要求，掌握

3、电工实验的基本程序。 2学会正确使用万用表。 3熟悉直流仪表、直流电源的使用方法。 4学会电路中电压、电流的测量方法及误差分析方法。,项目一 认识电路（简单直流电路）,6,模块一 学习性任务,电路理论是电工技术的基础， 学习电工技术要从电路开始。 故我们先从电路的基本概念入手， 来认识和学习电路的特点和规律。,1.1 任务一 电路的基本概念和主要物理量,1.1.1 电路的基本概念 一电路的概念,电路理论是电工技术的基础， 学习电工技术要从电路开始。 故我们先从电路的基本概念入手， 来认识和学习电路的特点和规律。,电路理论是电工技术的基础， 学习电工技术要从电路开始。 故我们先从电路的基本概念入

4、手， 来认识和学习电路的特点和规律。,7,所谓电路，简单地说就是电流流通的路径。 在日常的生产、生活中广泛应用着各种各样的电路， 它们都是根据某种需要将实际器件按一定方式连接起来， 以形成电流的通路。,如图所示是常见的手电筒结构，,它主要由电池、灯泡、开关和金属连片组成。,（a） 手电筒结构,8,将手电筒的开关接通时，金属片把电池和灯泡连接成通路， 就有电流通过灯泡，使灯泡发光。 手电筒的电路和电路图如下图所示,（a） 手电筒结构,9,（b）手电筒电路,（c）手电筒电路图,（c）手电筒电路图,10,二、电路的作用 电路的种类很多，用途各异， 但其基本作用可以概括为以下两大类。 （1）实现电能的

5、传输、分配和转换 例如电厂的发电机把机械能、热能、原子能等非电能形式的能量转换为电能，通过变压器、输电线等送给用户，并通过白炽灯、电动机、电炉等负载把电能转换成光能、机械能、热能等其他形式的能量。如图1-1-2中（a）所示。,(a) 电力系统电路,11,这类电路称为电力电路或电工电路， 对这类电路的主要要求是 在传送和转换的过程中消耗的能量要少，效率要高。 由于这类电路的功率一般较大，俗称强电电路。,(a) 电力系统电路,12,（2）实现信号的传递、存储和处理 例如电视机、电脑、电话机、手机等将接收到的信号经过处理， 转换成声音或图像等，这类电路称为信号电路或电子电路。,(b) 扩音机放大电路

6、,如图（b）所示，话筒将语音信号转换为电信号， 经放大器进行放大处理传递给扬声器，以驱动扬声器发音。,13,（2）实现信号的传递、存储和处理 例如电视机、电脑、电话机、手机等将接收到的信号经过处理， 转换成声音或图像等，这类电路称为信号电路或电子电路。 如图（b）所示，话筒将语音信号转换为电信号，经放大器进行放大处理传递给扬声器，以驱动扬声器发音。信号电路中虽然也伴随着能量的传输和转换，但损耗和效率一般不是主要考虑的问题。对信号电路的主要要求是信号传递的质量，如不失真、抗干扰能力强等。由于这类电路的功率一般较小，俗称弱电电路。,(b) 扩音机放大电路,14,三电路的组成 实际电路的种类很多，

7、但是不论电路的具体形式和复杂程度如何不同， 每一个完整的电路都是由 电源、负载、控制和保护装置、连接导线 四个部分按照一定方式连接起来的闭合回路， 如下图所示的手电筒照明电路。,手电筒电路图,15,（1）电源 产生电能或电信号的装置， 如各种发电机、电池、传感器、稳压电源、信号源等。 电工电路中的电源是提供电能的设备， 它将其他形式的能转换为电能。 如干电池将化学能转换为电能，发电机将机械能转换为电能等。 电子电路中的信号源也是一种电源， 但它与发电机和蓄电池等一般电源不同， 其主要作用是产生电压信号和电流信号。 各种非电的信息和参量（如语言、音乐、图像、温度、压力、位移、速度与流量等）均可通

8、过相应的变换成为电信号， 从而进行传递和转换。 电路的这一作用广泛应用于电子技术、测量技术、无线电技术 和自动控制技术等许多领域。,16,（2）负载 负载是取用电能的设备，它将电能转换为其他形式的能。 例如白炽灯将电能转换为热能和光能， 电动机将电能转换为机械能、热能， 扬声器将电能转换为声能等。 （3）控制和保护装置 控制和保护装置是用来控制电路的通断， 保证电路的正常工作的。如电路中的开关等。 （4）导线 导体是用来连接电路、输送和分配电能或传递信号的。,17,四、理想电路元件与电路模型 （1）理想电路元件 各种实际电路都是由电阻器、电容器、线圈、半导体管、变压器等实际元件、器件或部件组成

9、。 通常，元件指成分简单的基本初级产品， 如电阻、电容、电感、按键开关等。 器件指较复杂的基本产品，如二极管、三极管、集成电路等。 部件则指由元件、器件组成的结构更复杂的中间产品， 如显卡、声卡、鼠标、变压器、电动机等。 部件具备较复杂的功能，但是不能独立完成工作。 为叙述方便，以下统称为元件。,18,四、理想电路元件与电路模型 （1）理想电路元件 实际电路元件在工作时往往同时发生着较为复杂的多种物理现象，譬如说一个实际的滑动电阻器有电流流过时还会产生磁场，因而还兼有电感的性质；一个实际电源总有内阻，因而在使用时不可能总保持定值的端电压；连接导体总有一点电阻，高频时甚至还有电感。 也就是说，单

10、一电磁性质的元件很难找到，事实上不可能制造出理想的电路元件。因此，人们在设计制作某种电路元件时是利用它的主要物理性质，忽略它的次要物理性质而实现的。如电阻器是利用它的电阻性质，电源是利用它正负极间能保持有一定电压的性质，导体是利用它能使电流顺利流过的性质。,19,四、理想电路元件与电路模型 （1）理想电路元件 实际电路元件难以用数学模型描述， 往往给分析电路带来困难。 因此，必须在一定的条件下对实际元件加以近似化， 忽略它的次要性质， 用一个足以表征其主要性能的“元件模型” 来表示（称作理想电路元件）。 “元件模型”是从实物中经过合理简化抽象出来的理想化产物， 它表征或近似地表征实际元件的性质

11、和其中发生的物理现象， 对研究分析实际问题十分方便。,20,四、理想电路元件与电路模型 （1）理想电路元件 各种实际元件在一定条件下都可以求得它的模型。 在电工技术中，常用的基本理想电路元件有五种： 电阻元件： 表示消耗电能、转换为其他形式能的元件， 如电阻器、灯泡、电炉等。 可用理想电阻来反映其在电路中消耗电能的这一主要特征。 电容元件： 表示产生电场、储存电场能量的元件， 如各种电容器。 可用理想电容来反映其储存电能的特征。,21,四、理想电路元件与电路模型 （1）理想电路元件 电感元件： 表示产生磁场、储存磁场能量的元件， 如各种电感线圈。可用理想电感来反映其储存磁能的特征。 电源元件：

12、 表示能将其他形式的能量转换为电能的元件。 有两种类型，即理想电压源和理想电流源。 这些理想元件可以用来表示千万种实际部件， 通常用国家统一规定的标准图形符号和文字符号表示， 如下图所示。,22,（a）电阻 （b）电感 （c）电容 （d）理想电压源 （e）理想电流源 理想电路元件,另外，它们都具有两个端钮，称为二端元件。 除二端元件外，还有多端元件， 如三端元件三极管，四端元件变压器、受控源、互感器等。 后面我们将讨论这些理想元件的性能 和如何来表示实际部件的问题。,23,需注意的是： 同一实际电路部件在不同的应用条件下， 其电路模型可以有不同的形式， 如新电池可用一个理想电压源表示， 旧电池

13、要用理想电压源与电阻串联来表示。 不同的实际器件只要有相同的主要电气特性， 在一定的条件下可用相同的模型表示， 如灯泡、电炉等在低频电路中都可用理想电阻表示。,24,四、理想电路元件与电路模型 （2）电路模型 实际电路不仅不便于对电路进行分析和计算， 同时也不便于画图， 即便画出来也很难看清各个元器件是如何连接的。 为了在电路分析中简化分析和计算， 可用理想电路元件（或其某种组合）来代替实际的电路元件。 这样由理想电路元件构成的电路称为电路模型。 用国家统一规定的标准图形符号和文字符号 表示的电路模型称为电路原理图，简称电路图。 图1.1-4是手电筒的实际电路与电路模型。 今后我们研究的电路都

14、是这种由理想元件构成的电路。,25,四、理想电路元件与电路模型 （2）电路模型 实际电路不仅不便于对电路进行分析和计算， 同时也不便于画图， 即便画出来也很难看清各个元器件是如何连接的。 为了在电路分析中简化分析和计算， 可用理想电路元件（或其某种组合）来代替实际的电路元件。 这样由理想电路元件构成的电路称为电路模型。 用国家统一规定的标准图形符号和文字符号 表示的电路模型称为电路原理图，简称电路图。 下图是手电筒的实际电路与电路模型。 今后我们研究的电路都是这种由理想元件构成的电路。,26,（a）手电筒实际电路 （b）手电筒电路模型 手电筒实际电路与电路模型,27,1.1 任务一 电路的基本

15、概念和主要物理量,1.1.2 电路的主要物理量 电路的工作状态往往由电路的一些物理量来反映， 下面来介绍电路的一些主要物理量。 一、电流 （1）电流的概念 电荷在电场力（外电路）或其他力（内电路中化学力、电磁力等）作用下，在电路中有规则地定向运动，就形成了电流。 或简单地说电荷的定向运动形成电流。 只有运动的电荷才能使电器工作，才能发生能量转换。,28,1.1 任务一 电路的基本概念和主要物理量,（2）电流的大小 电流的大小（即强弱）用电流强度来表示，简称为电流，用符号i表示。是用单位时间内通过导体某一截面的电荷量来量度的。设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq，则通过该横截面的电流为

16、,29,1.1.2 电路的主要物理量 一、电流 （2）电流的大小 电流的大小（即强弱）用电流强度来表示，简称为电流， 用符号i 表示。 是用单位时间内通过导体某一截面的电荷量来量度的。 设在dt 时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq， 则通过该横截面的电流为,30,我国法定计量单位是以国际单位制（SI）为基础的。 它规定电流的单位是A（安培）。 当每1s（秒）内通过导体截面的电荷量为1C（库仑）时， 电流为1A。故1A=1Cs。 计量微小电流时，以mA（毫安）或A（微安）为单位。 它们之间的换算关系为 1 A = 103 mA = 106 A,31,1.1.2 电路的主要物理量 一、电流 （3）电流的方向 1）电流的实际方向 习惯上，人们规定正电荷移动的方向 或 负电荷移动的反方向为电流的实际方向，如图所示。,32,在一般情况下电流是随时间而变的， 如果电流不随时间而变，dq/dt = 常数， 即大小和方向都不随时间而变化， 则这种电流称为直流电流，用符号I表示， 它所通过的路径就是直流电路。 在直流时,33,2）电流的参考方