《电工技术项目一备课》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工技术项目一备课(32页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、项目一项目一 直流电路的测试分析直流电路的测试分析模块一模块一 基本物理量的测量基本物理量的测量 第第 1 1 堂堂 电压、电流电压、电流目的:目的:掌握电压、电流这 2 个基本物理量基本概念,理解参考方向与真实方向 及数值关系、掌握电压、电流的测量方法 重点:重点:方向、单位, 难点:难点:测量 教具:教具:万用表、实际器件、导线、电池等 教法:教法:讲解、演示 内容:内容: :1、电路的组成和作用 电路是电流的通路,它是为了实现某种功能,由一些电气器件和设备按一定方 式连接而成。复杂的电路称为网络。 2、电路的另一种功能是实现电信号的传递和处理 3、电路中常见的符号 画出符号并演示实际器件
2、 (以上为补充内容) 电路的基本物理量:主要有电流、电压、电位、电动势、电功率、电能等 一、电流 电荷的定向移动形成电流,表示电流强弱的物理量是电流强度(简称电流) 。 1、电流强度:指单位时间内通过导体横截面的电荷量,用 i 表示,即 (1)电流大小:i=dq/dt (2)电流单位:国际单位为安培(简称安 A) 。常用的有毫安(mA) 、微安 (A) 、千安(kA)等。 (3)电流的实际方向 习惯规定为正电荷运动的方向。 在电路中,直流电流(简写 DC)习惯用 I 表示。交流电流,简称交流(简写 AC)习惯用 i 表示。 (4)电流参考方向 任意假设一个方向为电流的方向,称为电流的参考方向,
3、在电路图中用箭头表 示。 根据电路计算出电流 i0, 则说明电流的参考方向与实际方向相同; 若电流 i0 时,表示元件实际消耗或吸收电能 P0 时,表示元件实际发出或释放电能 电阻元件上的功率不会为负值 结果与采用哪个公式计算无关 电气设备额定值 额定电压 额定电流 额定功率 电路的三种状态:通路、断路(开路) 、短路第第 3 3 堂堂电工实验台操作介绍电工实验台操作介绍目的:目的:熟悉实训室实验台,掌握基本操作 重点:重点:掌握基本操作 难点:难点:调试 过程:过程: 边讲解、边演示以下内容: 一、熟悉总电源的打开与关闭 二、熟悉电流源与电压源的控制调试 三、熟悉数字电压表、电流表的控制、档
4、位选择 四、熟悉实验台上的各种器件和符号 五、熟悉调压变压器的使用方法 六、熟悉电路的连接方法 七、学生思考: 如何开启、关闭实验台? 如何调节直流电压、电流输出? 如何测量直流电压? 如何测量直流电流? 有哪些直流测量电路? 有哪些挂件箱? 如何调节交流电压输出? 如何测量交流电大小? 八、学生练习 调试得到 12V、6V 直流电压 调试得到 15mA、1.5mA 直流电流 调试得到 220V、150V 交流电压 如何将电源、仪表与被测电路连接?模块二模块二 二端网络伏安特性分析二端网络伏安特性分析第第 4 4 堂堂 电路元件伏安特性基本概念电路元件伏安特性基本概念目的:目的:掌握电阻、电流
5、源、电压源等电路基本元件的伏安特性及功率,理解关 联参考方向,掌握元件的特点 重点:重点:伏安关系 难点:难点:实际电源的伏安特性分析 教法:教法:讲解、演示、练习 内容: 一、电阻元件及其伏安关系一、电阻元件及其伏安关系 1、伏安关系: u与i的参考方向关联时:U =RIu与i的参考方向不关联时: U =RI 2、电阻 R:既表示电阻元件,又表示元件的参数。 单位为 、kM、等。 3、功率:P=UI=I2R=U2/R 电阻元件总是取用功率,与电压、电流的实际方向无关。故电阻是一种耗能元 件,并将电能转化为热能,其热能为 Q=I2Rt(J) 。二、电压源伏安特性二、电压源伏安特性 1、理想电压
6、源 特点:电压总保持定值或一定的时间函数,与通过它的电流无关。 电压为定值的电压源称为直流电压源。 伏安关系: 2 理想电流源 特点:电流总保持定值或一定的时间函数,与其端电压无关。 基本性质:流过它的电流为定值 IS 或一定的时间函数 is(t),与端电压无关; 电流由其自身决定,而端电压可以是任意的,即端电压不是由电流源自身决定, 而是由电流源电流和与之相连接的外电路共同决定。3、实际电压源 R0 越小,电源内压降越小,因负载变动引起的输出电压变动也就越小,即输出 电压越稳定。所以,实际电源的内阻越小,就越接近理想电压源。若 R0=0,则 U=E,即为理想电压源。,4、实际电流源 伏安特性
7、曲线也可表示为Is 称为短路电流,是电源两端的导线因某种事故连在一起(即短路)时的输出 电流。 R0 越小,电源内阻分流越小,因负载变动引起的输出电流变动也就越小,即输 出电流越稳定。所以,实际电源的内阻越小,就越接近理想电流源。若 R0=,则 I=Is,即为理想电流源。5、 电源的等效变换: 条件:电压源电流源:Is=E/R0, R0不变 电流源电压源: E=Is.R0, R0不变 注意事项: 两个二端网络等效是指它们端口的伏安关系完全相同。因此,理想电 压源和理想电流源不等效。 等效只是对外电路而言。因此,对电源内部并不等效。 在作电源模型的等效变换时,要注意电源的极性,电动势 E 的极性
8、和 电流源 Is 的方向对外电路的效果应一致。 小结:第第 5 5 堂堂 电阻的串联与并联电阻的串联与并联目的:目的:熟悉电阻的串联、并联的电路形式,掌握串联、并联的特点,能利用这 些特点对电路进行分析和计算。 重点:重点:利用特点分析和计算电路 难点:难点:电路分析 教法:教法:讲解、练习 内容:内容: 一、二端网络的概念一、二端网络的概念 一个具有两个端口与外电路相联结的网络,称为二端网络 网络内部不含有独立电源,为无源二端网络;含有的为有源二端网络。 二、电阻的串联二、电阻的串联 1.电阻串联电路形式:电路中若干个电阻依次连接,各电阻流过同一电流,这种连接形式称为电 阻的串联。2.串联电
9、阻电路的特点:(1)通过各个电阻的电流相同,即:I =I =I =I =I 1234(2)总电压 U 等于各串联电阻电压的代数和,即:: (3)串联电阻电路的总电阻(等效电阻)R 等于各串联电阻阻值的代数和。RI= R I+R I+R I12n所以: (4)串联电阻电路中,各串联电阻电压与它们各自的阻值成正比。n21UUUULn21RRRRLn21UUUUL因为:U =R I =R I=R U =R I =R I=R U =R I =R I=R11111RU22222RUnnnnnRU所以: 串联电阻电路的这一特性,称为串联电阻电路的分压特性。串联电阻电路的分 压特性在实际电路中得到了广泛应用
10、,如扩展电压表量程等。 (5)串联电阻电路消耗的总功率 P 等于各串联电阻消耗功率的代数和,因为:P=RI =(R +R +R ) I = R I +R I +R I2 12n2 12 22 n2所以: 三、三、 电阻的并联电阻的并联 1.电阻并联的连接方式:电路中若干个电阻连接在两个公共点之间,每个电阻承受同一电压,这样 的连接形式称为电阻的并联 2.并联电阻电路的特点: (1)并联电阻电路中,各并联电阻的端电压相同,即U =U =U =U =U (U 表示第 n 个电阻的端电压)1234nn(2)流过并联电阻电路的总电流 I 等于各支路电流的代数和,即(3)并联电阻电路的总电阻(等效电阻)
11、R 的倒数等于各并联电阻倒数之和。 因为: 即:所以: (4)并联电阻电路中,流过各并联电阻的电流与它们各自的阻值成反比, 因为:所以:并联电阻电路的这一特性,称为并联电阻电路的分流特性。并联电阻电路的分 流特性在实际电路中也得到了广泛应用,如扩展电流表量程等。 (5)并联电阻电路消耗的总功率 P 等于各并联电阻消耗功率的代数和。n21IIIILnn2211 RU RU RU RULIRR RU RUIIRR RU RUIIRR RU RUInnnn n2222 21111 1n21n21111:RRRIIILLn21n21:RRRUUULLn21PPPPLn211111 RRRRLn21II
12、IIL因为:所以: 四、四、 电阻的混联电阻的混联 电路中既有电阻串联,又有电阻并联的连接方式叫做电阻的混联。这一类电路 可以用串、并联公式化简。在计算混联电路的等效电阻时,关键在于识别各电 阻的串、并联关系。 练习:第第 6 6 堂堂 电路的欧姆定律电路的欧姆定律目的:目的:掌握两个欧姆定律,会用定律对电路进行分析计算,熟悉电路的三种工 作状态及其特点。 重点:重点:定律的运用 难点:难点:定律的运用 教法:教法:讲解、练习 内容:内容: 一、欧姆定律:一、欧姆定律: 1 部分电路欧姆定律 在线性电路中,导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比,与导体的电 阻R成反比。 或U=RI URI
13、当所加电压U一定时,电阻R越大,则电流I越小,它说明电阻具有对电流起 阻碍作用的物理性质。 (1)电流、电压、电阻三个物理量必须属于同一电路,并在同一时刻才有上述 关系。 (2)这段电路中不含有电源,否则不能用上式计算。 (3)电阻元件必须是线性电阻 2、 全电路欧姆定律 含有电源和电阻的叫全电路,它的电动势为E,电源内部具有电阻,称内电阻, 用RO表示,R是外电路电阻。 在全电路中,电流I与电源电动势E成正比,与外电路电阻和内电阻之和R+RO 成反比。n21PPPPLn2 n22 212 1n222122RU RU RU RU RU RU RUPLLR R2 2R R1 1R R5 5R R
14、3 3R R6 6R R4 4a ab b0EIRR+E=U+ROI 或U=E-ROI例: 电路如右图,I=1A,RO=1,R1=20,则RO与R1 上消耗的功率各为 多少?电源的电动势为多少?电源产生的功率为多少? 解:RO上消耗的功率为:PORoI2112W1W RL上消耗的功率为: P1= R1I22012W20 电源电动势为: E(Ro+R1)I=(1+20)1V21V 电源产生的功率为: P=EI211W21W二、电路的三种工作状态二、电路的三种工作状态 1、 开路状态 开关 S1 断开时,电路不通,外电路的电流为零,外电路电阻相当于无穷大。电 路的这种状态称为开路(空载)状态。 S
15、1S2开路状态的主要特征: I=0,电源端电压 UCUS 电阻R上功率 P0 电源产生功率:PS=0 2、 短路状态 由于某种原因而使电源两端被电阻接近于零的导线接通时,该电源被短路, S1、S2 闭合时。若电路中某元件两端被电阻为零的导体接通,则该电路元件被 短路。 短路状态电路的主要特征:R上电压Uab=0 电源端电压U=0,电源输出功率 P20,电源所产生的功率全部消耗在内阻上,即 PS=USIROI2(RO很小,I非常大) S0UIR短路可能使电源和其他电气设备损坏,并可能引起火灾,造成短路的原因,主 要是由于导体之间绝缘层损坏而直接接触,或是由于错误操作引起。为防止短 路,通常在电路中安装熔断器或其他保护装置。3 、额定工作状态 S1 闭合,S2 断开,电路接通,电源向负载正常供电,称为通路状态。任何电气设 备都有一定的电压,电流和功率的限额。额定值就是电气设备制造厂对产品规定 使用限额,电气设备工作在额定值的情况下就称为额定工作状态。 例:一个标明 220V、40W 的电阻负载如果接在 110V 的电路上,问其实际消耗的 功率为多少?UOROE-解:电阻负载功率为: 2 NN NRNUU