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1、电工基础,欢迎学习,授课教师：李 杨,模块一 认识电路,任务一 建立电路模型,任务二 识别和检测电路元件,任务三 分析电路,任务一 建立电路模型,知识目标,1、了解电路、电路的基本组成及各部分的作用，建立简单电路模型； 2、理解电路的基本物理量意义，掌握其计算方法。,能力目标,1、能够正确使用常用电工仪表。 2、会简单电路基本物理量测量。,1、通过讲解电工技术的广泛应用以及本课程在今后学习和工作中的重要重要，激发学生的学习兴趣； 2、帮助学生建立专业意识，培养认真、严谨、科学的学习态度与职业意识。,情感目标,任务一 建立电路模型,知识链接一 电路与电路模型,想一想,1.你能举出哪些用电的例子？
2、它们用的是什么电？,2.谈谈你对电路的认识，你认为什么是电路？电路有什么用？,电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。,看一看,想一想,以上两幅图中电路的作用一样的吗？若不同，你能说出它们的区别吗？,(1) 实现电能的传输、分配与转换,(2)实现信号的传递与处理,小结,思 考,大家都见过用过手电筒吧，那么手电筒电路由哪几部分组成？灯泡的亮与不亮由谁控制？各部分的作用是什么呢？,电源:提供电能的装置,中间环节：传递、分配和控制电能的作用,2. 电路的组成部分,负载:取用电能的装置,2. 电路的组成部分,电源: 提供 电能的装置,负载: 取用 电能的装置,中间环节：
3、传递、分 配和控制电能的作用,直流电源: 提供能源,信号处理： 放大、调谐、检波等,负载,信号源: 提供信息,2.电路的组成部分,电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。,画一画,试画出手电筒的电路图。,3、电路模型和电路元件,负载,电源,开关,电源,负 载,中间环节,电路模型,实体电路,白炽灯的电路模型可表示为：,实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果。,如,R,L,消耗电能的电特性可用电阻元件表征,产生磁场的电特性可用电感元件表征,由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。,理想电路元
4、件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。,白炽灯电路,电阻元件 只具耗能的电特性,电容元件 只具有储存电能的电特性,理想电压源 输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定,理想电流源 输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定,电感元件只具有储存磁能的电特性,理想电路元件分有无源和有源两大类,无源二端元件,有源二端元件,电路的工作状态及电气设备的额定值,议一议,1.结合生活事例，请大家讨论一下电路的有几种工作状态？分别有什么特点？,2.一般电器上标注的数字，比如一个灯泡上标注的“220V 60W”，是什么含义？,1.电路的三种工作状态,I = US(RSRL),（1）
5、通路,U,（2）开路,U,U,I = US/RS,（3）短路,I,U=USIRS,I,I = 0,U=US,U=0,2. 电气设备的额定值,电气设备长期、安全工作条件下的最高限值称为额定值。,电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载)： I IN ，P IN ，P PN (设备易损坏),额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠),知识链接二 电路的基本物理量及相互关系,（1）电流,电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征，定义式为：,大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为：,议一
6、议,电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【A】等，它们之间的换算关系为：,1A=103mA=106A=109nA,在电工技术分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。,如果事先不知道电流的实际方向怎么办？,方向？,a,b,i,a,b,i,假设一个方向,或者,电流的参考方向：任意假设的电流的方向。,参考方向的表示方法： （1）箭头法 （2）双下标法,Iab 或Iab（ab）,参考方向与实际方向的关系：,i 0，参考方向与实际方向一致,i 0，参考方向与实际方向一致,u 0，参考方向与实际方向相反,注意：在求电压、电流之前必须事先规定好
7、参考方向，否则求出的值无意义，并且电路中电流、电压参考方向一旦标定，在整个分析计算过程中就不允许再变更。,2、电位,什么是电位呀？谁能告诉我呢？,在电路中任选一点作为参考点，电路中其它各点到参考点的电压即为该点的电位，用符号“V”表示，单位为伏特（V）。,找一找,电位有什么特点？电位的正负说明什么？,电压与电位有什么区别吗？两者又有什么关系吗？,电路中任意两点间的电压等于该两点电位差。, 区别,电压：任意两点之间，绝对值，不随参考点的改变而改变,电位：某一点和参考点之间，相对值，随参考点的改变而变化, 联系,引入电位的概念后，电压的方向即由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。,想一想, 电
8、位参考点的选择通常假设参考点的电位为零，用接地符号“ ”表示。参考点的选择是任意的，一般在电子线路中选择很多线路的交汇处，或者常常选择电源的一个极作为参考点；在工程技术中选择大地、机壳作为参考点。,例1 求右图中a、b、c三点的电位。,显然，电路图中O点为参考点。根据电压与电位的关系求各点电位。,例2 电路如下图所示，分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及UCD。,以A点为参考电位时,VC = 3 3 = 9 V,VD= 3 2= 6 V,UCD = VC VD = 15 V,以B点为参考电位时,VD = 5 V,VC = 10 V,UCD = VC VD= 15 V,* 电路中某一点的电位
9、等于该点到参考点的电压；,*电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。,练习: P15 习题1 6.图1-32,结论,(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；,(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。,作用：借助电位的概念可以简化电路作图,检验学习结果,下图电路中若选定C为参考点，当开关断开和闭合时，判断各点的电位值。,求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位。,试述电压和电位的异同，若电路中两点电位都很高，则这两点间电压是否也很高？,（3）关联方向和非关联方向,自学什么是关联方向，什么是
10、非关联方向？,学一学,日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KWh=1KVAh,（4）电能,电能：在一段时间内，电流通过用电器时电源所做的功，用W表示。,式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】,1度电能做些什么呢？,1000W的电炉加热1小时；,100W的电灯照明10小时；,40W的电灯照明25小时。,或,算一算,课后拓展,家用电表是每家必用的，请大家查找资料了解电表的面板表面上有哪些信息。,（5）电功率,电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P ”表示：,或,国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】,电功率反映了电路元
11、器件能量转换的本领。,通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。,额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。, 功率与电流、电压的关系,下图中，用方框代表某一电路元件，其电压、电流如图中所示，求图中各元件的功率。,U、I关联时： p = ui,U、I非关联时： p = - ui,+,5V,3A,+,5V,3A,+,-5V,3A,+,-5V,3A,（1）,（2）,（3）,（4）,p0时为吸收功率 p 0时为发出功率, 电源与负载的判断,p 0，吸收功率，消耗能量，
12、即为负载 p 0，发出功率，释放能量，即为电源,想一想,想想 练练,1、某用电器的额定值为“220V，100W”，此电器正常工作10小时，消耗多少焦耳电能？合多少度电？,2、一只标有“220V，60W”的电灯，当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光？正常发光时电灯的电功率是多少？若加在灯两端的电压仅有110伏时，该灯的实际功率为多少瓦？额定功率有变化吗？,3600000J，1度电,220V，60W；15W，不变。,右下图电路，若已知元件吸收功率为20W，电压U=5V，求电流I。,分析：,由图可知UI为关联参考方向，因此:, 举例2：右下图电路，若已知元件中电流为I=100A，电压U=10V，求电
13、功率P，并说明元件是电源还是负载。,解：,UI非关联参考，因此:,元件吸收功率，说明元件是负载。,I为负值，说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。,练习: P15 习题1 1.图1-27,检验学习结果,电路由哪几部分组成？试述电路的功能？,为何要引入参考方向？参考方向和实际方向有何联系与区别？,何谓电路模型？,学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、 认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个基本 关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。,任务二 识别和检测电路元件,知识目标,了解电阻、电容、电感等电路元器件的外观、分类、应用、识别、检测和特性。,能力目标,会使用万用表，并对电路
14、元件分类和简单测量。,1、培养学生具有实事求是，严肃认真的科学态度与工作作风。 2、树立学生良好的安全生产意识、质量意识和效益意识。,情感目标,任务二 识别和检测电路元件,知识链接一 万用表的使用,基本用途：测量电压、电流、电阻分类：指针式、数字式,1、指针式万用表的基本结构,2、万用表的使用,DT890型数字万用表的面板图,1-显示器 2开关 3电容插口 4电容调零器 5插孔 6选择开关 7hFE 插口,1. 电阻元件,线性电阻元件伏安特性,（1）伏安关系 如果电阻元件上的电压、电流关系呈线性变化，伏安曲线如图所示，即为线性电阻。线性电阻遵循欧姆定律：,该式表示该段电路电压与电流的比值为常数
15、。,电阻产品实物图,电阻元件符号,知识链接二 电路元件特性,（2）功率,若电阻的电压与电流为关联方向，则电阻的功率为： p=ui u=Ri 若电阻的电压与电流为非关联方向，则电阻的功率为： p= ui u= Ri 综上可得线性电阻的功率计算公式：,由于电阻的功率恒大于零，因此电阻元件主要特性为消耗能量，即通过电流发热。,（3）特性,【解】对图(a)有, U = IR,例：求出下图电路中的电阻R。,对图(b)有, U = IR,练习: P15 习题1 2.图1-28,对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为微分(或积分)的动态关系，即：,电感产品实物图,电感元件符号,显然，只有电感元件上的电流发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称为动态元件。电感元件可以储存磁场能量，其储存的磁能为：,
