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1、电器基础,一、电压,电场力把单位正电荷从电场中a点移动到b点所做的功称为a、b两点的电压，用Uab表示。,一、电压,电压的单位称为伏特，简称伏，用符号V表示。,我们规定：电场力把1C电量的正电荷从a点移到b点，如果所做的功为1J，那么a、b两点间的电压就是1V。,电压常用的单位还有kV、mV、V，其换算关系是：,电压,当阀门关闭的时候， 容器B中的水位要比容器A中的水位高。两个容器之间的水位差h产生一定的能量。,当阀门打开时，两个容器中的水位持平，这时候不再有能量产生,压力不同产生能量,同样的道理，在电路方面， 要想使电路中有电流通过， 必须要保证用电器两端有电位差。,电压符号 : U 单位：
2、 伏特 单位表示： V,电阻的定义和单位,定义：导线两端的电压及通过此导线之电流的比值，称为电阻。,电阻(R)=,电阻的意义,电子受电压的驱使而移动，移动过程中和金屬原子碰撞遭受的阻力即为电阻。,电阻的水流模拟,水流较大的原因 :, 内壁比较光滑、平直 长度较短 横截面积较大,同样的，水流较小的原因:, 内壁粗糙、弯曲 长度较长 横截面积较小,影响电阻的因素,影响电阻的因素有:, 材料 长度 横截面积,电阻是材料本身的特性，材料确定后，在电路中不会随电流、电压的变化而变化,影响电阻大小之因素,：电阻系数，与材料有關；l：長度；A：截面积。 材料种类：良好的导体，如金，银，铜等金屬，具有较低的电
3、阻。 导线的截面积大小：在固定电压下，导线的截面积越大（即导线越粗），电子越容易通过导线，产生的电流越大，則导线的电阻越小。,电阻定律：,影响电阻大小之因素,导线长短：在固定电压下，导线越长，电子与导线中原子碰撞的机会也会增加，电子越不容易通过导线，产生的电流越小，则导线的电阻越大。 溫度：溫度愈高，电阻愈大。,答：自然界中银的产量较少，而且价格昂貴，因此选择产量多且便宜的铜。,几种物质的电阻（截面积1mm2，长度1m）,想一想,问：常用铜为导线材料，为何不使用电阻 较小的银做为导线的材料？,电阻,在电路上将通过电路阻力的大小称为电阻。 联入电路有三种不同的情况：,电阻符号： R 单位： 欧姆
4、 单位表示： W,电流的形成,电荷的定向运动称为电流。,电流,以水流为例：电流相当于流经水管的流量,电流,在电路上,将单位时间内流过电路的电子数量称为电流,电流符号： I 单位： 安培 单位表示： A,电流的方向,1.规定以正电荷移动的方向为电流的方向。,电流的大小,1.通常规定用单位时间内通过导体横截面的电量来表示电流的大小，以字母I表示。,我们规定：电量的单位是C，时间的单位是s，那么电流的单位是A。,电流常用的单位还有kA、mA、A，其换算关系是：,电流的大小,2.凡大小和方向都不随时间变化的电流，称为稳恒电流，简称直流（DC）。,电流的大小,3.凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变
5、电流，简称交流（AC）。,0,电流密度,电流密度就是当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值，以字母J表示。,电流密度的单位是安培/平方毫米（A/mm2）。,各物理量间的关系,欧姆定律:,欧姆定律,科学家 欧姆（Ohm,1787-1854）发現， 当金属导体溫度一定时， 导体的兩端的电压（V）与通过的電流（I） 成 正比 的关系。 此电压与电流的比值即为金属线的电阻。,电阻 R (欧姆),电压V (伏特),电流 I (安培),电压与电流的关系,金属导体的电流 I 和电压 V 的关系图为一直线。,电流 I (安培),电压 V (伏特),I 与 V 成正比,电流、电压和电阻三者
6、的关系,I,V,电阻 一定,R 一定時，V 和 I 成正比。,电流、电压和电阻三者的关系,I 一定時，V 和 R 成正比。,V,R,I 一定,V一定時，I 和 R 成反比,I,R,V一定,电流、电压和电阻三者的关系,串联电路,电压,U = U1 + U2 + U3,电流,I = I1 = I2 = I3,电阻,R = R1 + R2 + R3,电路特点:,串联电路,(a) 各电阻顺序连接，流过同一电流,(b) 总电压等于各串联电阻的电压之和,串联分压,结论,UAM =,串联分压,练习,U = 12 V R1 = 2 W R2 = 4 W R= ? I = ? U1 = ? U2 = ?,并联电
7、路,电压,U = U1 = U2 = U3,电流,I = I1 + I2 + I3,电阻,1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3,并联电路,电路特点:,(a) 各电阻两端分别接在一起，两端为同一电压,(b) 总电流等于流过各并联电阻的电流之和,并联电路,练习,U = 12v R1 = 10 W R2 = 15 W R= ? I = ? I1 = ? I2 = ?,混联电路,混联电路,要求：弄清楚串、并联的概念。,计算举例：,电阻的串联和并联相结合的联接方式叫电阻的串并联（或混联）。,= 4(2+36) = 2 ,万用表：,万用表的使用,电压的测量,电压表并联在电路中,测量电压时必须把
8、电流表并联在电路中，同时要选择好电压表的量程（测量范围），使其大于实际电压的数值 测量直流电压时,还必须使电压表的正负极和被测电压一致,电压的测量,电阻的测量,欧姆表联接在用电器的两极 电路必须是开路 不能将欧姆表接入发电机两极.,利用欧姆表可以测量以下几种电阻： 电阻的测量 (R = 确定的值) 直流电的测量 (R = 0W) 绝缘测量 (R =无穷大),电阻的測量,利用伏特計及安培計可測量电阻,改变电池数， 測量电流变化,表示金属导线之 电压和电流成正比,I(A),V(V),想一想 ? ?,V = V R ， I = I A + I V 故測得电阻略小。,待測量的电器是低电阻 这样接法好吗
9、？,想一想 ? ?,測量的电器是高电阻 这样接法好吗？,V = VR + VA ，I = IA 故測得电阻略大。,电流的测量:,安培表必须串联入电路,电流的大小,电流的测量,第2节电流,测量电流时必须把电流表串联在电路中，同时要选择好电流表的量程（测量范围），使其大于实际电流的数值。 测量直流电流时,还必须使电流从表的正端流入，负端流出。,测量实例:,在车辆上，如何测量一跟导线的导通性和绝缘性？,物理量,测量表:,电路和电路的组成,电流所流经的路径称为电路。,电路和电路的组成,电路通常总是由电源、负载和中间环节（导线和开关）等基本部分组成。,将非电能转化为电能的装置,将电能转化为其他形式能的装
10、置,用于传输和分配电能,电路图,用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。,2.电路图中常用的部分图形符号如表1-1所示。,电路图,电路的工作状态,（一）通路,通路就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电流通过，电路正常工作。,电路的工作状态,（二）断路,断路就是电源与负载未接成闭合回路，电路中没有电流通过。断路又称为开路。,电路的工作状态,（三）短路,短路就是电源未经负载而直接由导线（导体）构成通路，电路中电流比通路时大得多，可能烧坏电源和其他设备。,电磁理论,通电线圈产生磁场,磁场中运动的线圈产生感应电动势； 或， 运动的磁场可以使其中的线圈产生感应电动势。 总之，切割磁力线可以产生
11、感应电动势。,继电器,一般情况下，汽车上使用的操纵开关的触点容量较小，不能直接控制工作电流较大的用电设备，常采用继电器来控制它的接通与断开。 用继电器控制线路中的元件有以下几项优点： 当电线太长时（例如：带有通过仪表板的控制器的线路）可以降低电压降 降低电线的粗细程度，也可降低成本 自动起动某些线路（例如：补充照明大灯，冷却系统的风扇电机等） 注意：电压降取决于电线的电阻值（也就是电线的长度和截面宽度）以及通过线路的电流强度的大小：U=RI,继电器,继电器,继电器,线路图,继电器,当控制线路中没有通电时，工作线路中第3和第5通道之间也没有电流通过。但是在工作线路中的第3和第4通道之间有电流通过
12、。,继电器,备注 :继电器线圈电阻在 50-100 欧姆,给继电器的线圈通电（第1和第2通道之间），控制线路中有电流通过，这样线圈周围会产生磁场并将工作线路中的开关吸合。 工作线路中第3和第5通道之间有电流通过，并给用电器通电。 工作线路中第3和第4通道之间的电流断开。,继电器,类型 :,二极管,二极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散
13、电流增加引起了正向电流。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。 当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。,二极管,二极管的类型 按照所用的半导体材料分： 锗二极管（Ge管） 硅二极管 （Si管） 根据其不同用途可分为： 检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管 按照管芯结构又可分为： 点接触型二极管 面接触型二极管 平面型二极管,二极管,(a) (b) (c) (d),二极管,点接触
14、型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。 面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中 平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中,二极管:,导通时二极管的正向压降变化不大，硅管约为0.60.8V， 锗管约为0.20.3V。温度上升，死区电压和正向压降均相应降低。 温度容许限度（硅管为14
15、0左右，锗管为90左右 ）,电器元件,稳压二极管,稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:,稳压二极管,稳压二极管的运用 浪涌保护电路 电视机里的过压保护电路 电弧抑制电路 联型稳压电路,电器元件,有二极管保护的继电器,注意二极管的安装方向,电器元件,有稳压二极管的继电器在电路中的运用,在GMV模型 上的运用:,工作电路,控制电路,保险丝,继电器,马达,开关,控制开关,继电器在GMV模型上的运用,1 个电机 / 2 个速度:,保险丝,继电器,马达,开关,温控开关,85C时,R,电阻,105C,继电器在GMV模型上的运用:,2个电机/ 2个速度:,保险丝,马达1,开关,保险丝,马达2,电器基础问题？,
