《电工技术》项目二教学指南

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1、1项目二认识直流电路本章教学提要【技能目标】1能够正确判断电路的四种状态；2能够正确分析电路的串联、并联中的电流、电压、电阻之间的关系；3掌握万用表的使用方法。【知识目标】1了解电路的基本结构；2掌握电压、电流、电阻的基本知识；3能够运用欧姆定律对简单的电路进行分析和计算；4. 能够运用基尔霍夫定律对复杂电路进行分析和计算。任务一 测量电路的电压和电位相关知识一、电路的概念电路是电流通过的路径，它的主要功能有：1、传输和转换电能。2、加工和处理信号。一个完整的电路包括电源、负载、导线和开关四部分。电源是用来提供电能的设备，负载是我们的用电设备，导线用于接通电源和负载，开关用于控制电路的接通和断

2、开。二、电位、电压和电动势1、电位：电路中的每一点也都有一定的电位，电位用字母 V 表示，不同点的电位用字母 V加下标表示。电位的单位是伏特，简称伏（V） 。2、电压：电路中任意两点之间的电位差称为这两点的“电压” 。 电压既有大小又有方向，用字母 U 表示。电压的单位也是伏特，简称伏（ V） 。3、电动势：电动势是一个表征电源特征的物理量。电动势用字母 E 表示，单位是伏（V） 。其表达式为： qWE电动势和电压虽然单位相同，但是它们是本质不同的两个物理量。电动势是电源力(非电场力)把单位正电荷从电源的负极经电源内部移到正极所做的功，是衡量电源力做功本领的物理量，其方向是在电源内部由低电位指

3、向高电位，电压是电场中两点之间的电位差，是电场力把单位正电荷从一点移动到另一点所做的功，其方向是由高电位指向低电位。电动势仅存在于电源内部，而电压不仅存在于电源两端，也存在于电源内部。三、 万用表使用介绍1、指针式万用表的使用方法：（1）使用前的准备；（2）选择测量档位；2（3）选择合适的量程；（4）测量电压时，将万用表并联在被测电路的两端；（5）测量电流时，应将万用表串联在被测电路中；（6）正确读数；（7）使用后，将转换开关旋至最高交流电压档，防止下次测量时不慎烧坏万用表。2、数字万用表的使用方法：（1）使用时，摁下电源开关 ON，检查电池电量是否充足；（2）正确插接表笔；（3）量程的选择和

4、测量同指针式万用表基本相同，详细可参考指针式万用表的使用方法；（4）注意显示器上显示的特殊符号如“1” 、 “000”、 “” 、 “BATT”或“LOWBAT ”时的处理方法。任务二 测量电路的电流相关知识一、电流电荷的定向运动形成了电流。若电流的大小和方向都不随时间变化，则称为直流电流，用字母 I 表示。电流的单位是安培，简称安（A ） 。二、电流的方向习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，即电流从电源的正极流向负极。可用箭头表示电流方向。必须具有能够自由移动的电荷。三、电流产生的条件1、必须具有能够自由移动的电荷；2、导体两端存在电压；3、电路是闭合的。 四、电路的工作状态图 2-1（

5、a）通路 图 2-1（b）开路图 2-1（c）断路 图 2-1（d）短路如图所示，电路有通路、开路、断路和短路四种状态。其中，开路和通路属于正常状态。断路和短路属于故障状态。五、电功和电功率31、电功电功是指电流通过用电器所做的功。电功用字母 W 表示，单位是焦耳，简称焦（J） 。在日常生产和生活中，电功的常用单位是千瓦时（度） ，用 KW.h 表示，即：K610.3h1电功的大小跟电压、电流和通电时间有关，其表达式是：W=UIt通常用电能表（千瓦时计）来测量电功。电能表也就是在家庭中所使用的电表。2、 电功率电功率是指电流在单位时间内所做的功，它反映的是电流做功的快慢。电功率用字母 P 表示

6、，单位是瓦特，简称瓦（W） 。电功率的大小跟电压和电流有关，其表达式是： tWUIP电功率和电功之间的关系是：1 瓦特=1 焦/秒任务三 电阻的测量相关知识一、电阻的概念电阻器简称为电阻，电阻元件是各种电阻器、白炽灯、电炉、电烙铁等实际电气设备的理想化模型。电阻用字母 R 表示，单位是欧姆，简称欧（ ） 。二、电阻的阻值1、线性电阻：在一定温度下，各种电阻的阻值为常数，与所加电压和通过的电流无关；2、非线性电阻：阻值随着电压或电流的变化而变化。 三、色环电阻的阻值大小识别色环电阻是电子电路中最常用的电子元件，在电阻的表面涂上一定颜色的色环，用不同颜色色环代表电阻的标称值和误差。我们可以通过色环

7、的标称值和误差的大小，直观的判断出电阻实际值的范围。色环电阻分为四环和五环两类，一般的电阻用四色环表示阻值的大小和误差，高精度的电阻则用五色环表示阻值的大小和误差。通过色环对应颜色来计算出阻值及误差大小。任务四 学习欧姆定律 相关知识一、 欧姆定律通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体本身的电阻成反比。其表达式为：式中，电压单位为伏特（V） ，电阻单位为欧姆（） ，电流单位为安培（A ）二、 串联电路将两个或者两个以上负载逐一连接在电路中，称为串联。1、串联电路中电阻的关系： n321.RR总2、串联电路中电流的关系： .III3、串联电路中电压的关系： n21.UU总RUI4串联电路具

8、有电路分压的作用，电阻两端分得的电压大小，由其阻值大小决定。4、串联电阻的功率分配：以两个电阻的串联电路为例：由 P=UI= 可得 = =RI221PRI21P= ( )1由此可知，串联电路各个电阻上所分配的功率与阻值成正比，总功率等于各功率之和三、并联电路将两个或两个以上的负载并排连接在一起，称为并联。1、并联电路中电阻的关系：= + + +.+总1R231Rn2、并联电路中电流的关系： nIII.321总并联电路具有分流的作用，流过电阻的电流大小，由其阻值大小决定。3、并联电路中电压的关系： n321.UU4、并联电阻的功率分配以两个电阻的并联电路为例：P= = =R2)(2121R由此可

9、知，并联电路的总功率等于各支路消耗的功率之和。由 P=UI= 可得 = =RU221PRU12由此可知，并联电路中各支路消耗的功率跟支路的电阻成反比。任务五 基尔霍夫定律的应用 相关知识复杂电路由多个电源、多个负载和多个回路组成，单单用欧姆定律是不能解决的，这时需要应用基尔霍夫定律来进行分析计算。一、 复杂电路的电路术语1、支路：电路中的分支称为支路。它是由一个或几个元件串联而成的无分支电路。在同一支路中，流过所有元件的电流相等。根据支路中有无电源，支路可分为有源支路和无源支路。2、节点：电路中，三条或三条以上支路连接成的一个点，称为节点。5图 2-2 支路 图 2-3 节点3、回路：电路中，

10、任一条闭合路径都称为回路。4、网孔：回路内部不含有支路的闭合回路，称为网孔。图 2-4 回路 图 2-5 网孔二、基尔霍夫定律1、基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第一定律简称为 KCL，又称为节点电流定律。对电路中的任一节点，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。通常规定，箭头指向节点的电流为流入，背离节点的电流为流出。2、基尔霍夫第二定律：基尔霍夫第二定律简称为 KVL，又称为回路电压定律。在任何一个闭合回路中，沿绕行方向一周，各段电压的代数和恒为零。回路的“绕行方向” 是任意选定的，一般以虚线表示。通常规定，对于电压或电流的参考方向与回路“绕行方向” 相同时，取正号，参考方向与回路 “绕

11、行方向 ”相反时取负号。3、支路电流法：基尔霍夫定律是电路中的基本定律，是分析计算电路的重要工具。它反映了电路中各支路电流之间的约束关系和各部分电压之间的约束的关系，通常我们应用基尔霍夫定律 KCL 和 KVL联立方程，即可求出电路中的电流和电压。支路电流法是分析和计算复杂电路最基本的方法之一，一般用于已知电路中所有电源和电阻参数，求各支路电流的分析和计算。支路电流法的应用步骤归纳如下：6（1）在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路绕行方向。（2）应用 KCL 对节点列出（n-1）个独立的 KCL 方程式，其中 n 为节点的个数。（3）应用 KVL 对网孔回路列出 KVL 方程式

12、。（4）联立求解方程，求出各支路电流。第六节 认识叠加定律任务六 认识叠加定律 相关知识叠加定律是分析线性电路的一个重要定律，也可用于分析复杂电路。一、 线性电路线性电路是指电压和电流成正比，电路中的各个元件均为线性元件，其数值不随电压、电流的变化而变化的电路。二、 叠加定律在一个含有几个电源共同作用的线性电路中，任一个支路电流（或电压）都等于各个电源分别单独作用时，在该支路产生的电流（或电压）的代数和，这就是电路的叠加定律，可以用它来求解线性电路中的的电流或电压。三、叠加定律的应用在应用叠加定律分析计算电路时，需注意一下几点：1、叠加定律只能用于计算线性电路的支路电流或电压，不适用于非线性电路；2、电压源不作用时，将其视为短路；电流源不作用时，将其视为开路；3、叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各个分量的正负号；4、叠加定律不能直接进行功率的叠加，这是因为功率是电压和电流的乘积。