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1、电器基础电器基础一、电压电场力把单位正电荷从电场中电场力把单位正电荷从电场中a点移动到点移动到b点所做的功点所做的功称为称为a、b两点的两点的电压电压，用，用Uab表示。表示。一、电压电压的单位称为伏特，简称伏，用符号电压的单位称为伏特，简称伏，用符号V表示。表示。我们规定：电场力把我们规定：电场力把1C电量的正电荷从电量的正电荷从a点移到点移到b点，点，如果所做的功为如果所做的功为1J，那么，那么a、b两点间的电压就是两点间的电压就是1V。电压常用的单位还有电压常用的单位还有kV、mV、V，其换算关系是：，其换算关系是：1kV=103V1V=103mV1mV=103V电压电压当阀门关闭的时候
2、，当阀门关闭的时候，容器容器B中的水中的水位要比容器位要比容器A中的水位高。两个中的水位高。两个容器之间的水位差容器之间的水位差h产生一定的产生一定的能量。能量。当阀门打开时，两个容器中的水位当阀门打开时，两个容器中的水位持平，这时候不再有能量产生持平，这时候不再有能量产生压力不同产生能量压力不同产生能量同样的道理，在电路方面，同样的道理，在电路方面，要想使电路中有电流通过，要想使电路中有电流通过，必须要必须要保证用电器两端有电位差。保证用电器两端有电位差。电压符号电压符号:U单位：单位：伏特伏特单位表示：单位表示：V电阻的定义和单位l l定定义义：导导线线两两端端的的电电压压及及通通过过此此
3、导导线线之之电电流的比值，流的比值，称为电称为电阻。阻。电阻(R)=电阻的意义l l电电子子受受电电压压的的驱驱使使而而移移动动，移移动动过过程程中中和金屬原子碰撞遭受的阻力即和金屬原子碰撞遭受的阻力即为电为电阻。阻。电阻的水流模拟电阻的水流模拟水流较大的原因水流较大的原因:内壁比较光滑、平直内壁比较光滑、平直长度较短长度较短横截面积较大横截面积较大同样的，水流较小的原因同样的，水流较小的原因:内壁粗糙、弯曲内壁粗糙、弯曲长度较长长度较长横截面积较小横截面积较小影响电阻的因素影响电阻的因素影响电阻的因素有影响电阻的因素有:材料材料长度长度横截面积横截面积电阻是材料本身的特性，材料确定后，在电路
4、中不会随电流、电压的变化而变化影响电阻大小之因素l：电电阻阻系数系数，与与材料有關；材料有關；l：長度；：長度；A：截面：截面积积。l材料材料种类种类：良好的良好的导体导体，如金，如金，银银，铜铜等金屬，具有等金屬，具有较较低低的的电电阻。阻。l导导线线的的截截面面积积大大小小：在在固固定定电电压压下下，导导线线的的截截面面积积越越大大（即即导导线线越越粗粗），电电子子越越容容易易通通过过导导线线，产产生生的的电电流流越越大大，則則导导线线的的电电阻阻越小越小。电阻定律：影响电阻大小之因素l导导线线长长短短：在在固固定定电电压压下下，导导线线越越长长，电电子子与与导导线线中中原原子子碰碰撞撞的
5、的机机会会也也会会增增加加，电电子子越越不不容容易易通通过过导导线线，产产生生的的电电流流越越小小，则导线则导线的的电阻电阻越大越大。l溫度：溫度：溫度溫度愈高愈高，电电阻愈大。阻愈大。l l答：自然界中答：自然界中银银的的产产量量较较少，而且少，而且价价格昂貴，因此格昂貴，因此选选择产择产量多且便宜的量多且便宜的铜铜。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？电阻电阻在电路上将通过电路阻力的大小称为电阻。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：联入电路有三种不同的情况：电阻符号：电阻符号：R单位：单位
6、：欧姆欧姆单位表示：单位表示： 电流的形成电荷的定向运动称为电荷的定向运动称为电流。电流。电流电流以水流为例：电流相当于流经水管的流量以水流为例：电流相当于流经水管的流量电流电流在电路上在电路上,将单位时间内流过电路的电子数量称为电流将单位时间内流过电路的电子数量称为电流电流符号：电流符号：I单位：单位：安培安培单位表示：单位表示：A A电流的方向1.规定规定以正电荷移动的方向为电流的方向。以正电荷移动的方向为电流的方向。i i i i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，以字母电流的大小，以字母I表示。表示。我们
7、规定：电量的单位是我们规定：电量的单位是C，时间的单位是，时间的单位是s，那么电，那么电流的单位是流的单位是A。电流常用的单位还有电流常用的单位还有kA、mA、A，其换算关系是：，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（流，简称直流（DC）。）。0 0I It t电流的大小3.凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变电流，凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变电流，简称交流（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，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
8、与导体横截面积的比值，以字母该电流与导体横截面积的比值，以字母J表示。表示。电流密度的单位是安培电流密度的单位是安培/平方毫米（平方毫米（A/mm2）。）。各物理量间的关系各物理量间的关系A安培电流W瓦特功率W欧姆电阻V伏特U电压单位表示单位表示单位单位物理量符号物理量符号物理量物理量IRP欧姆定律欧姆定律:U=R.I(V)( ()(A)P=U.I(W)( (V) )(A)欧姆定律l科科学学家家欧欧姆（姆（Ohm,1787-1854）发发現，現，当当金金属导体属导体溫度一定溫度一定时时，导体导体的兩端的的兩端的电压电压（V）与通过与通过的的電流（電流（I）成成正比正比正比正比的的关系关系。l此
9、此电压与电流电压与电流的比值的比值即即为为金金属线属线的的电电阻阻。电电阻阻 R (R (欧欧姆姆)电压电压V (伏特伏特)电电流流 I (安培安培)电压与电流的关系l金金属导体属导体的的电电流流I和和电压电压V的的关系图为一直线关系图为一直线。电电流流 I(I(安培安培) )电压电压 V(V(伏特伏特) )I I与与 VV成正比成正比电流、电压和电阻三者的关系IV电阻一定l lR一定時，一定時，V和和I成正比。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。VRI一定V一定時，I和R成反比IRV一定电流、电压和电阻三者的关系串联电路串联电路U2UI1I2I3IU1U3电压电压U=U
10、1+U2+U3电流电流I=I1=I2=I3电阻电阻R=R1+R2+R3电路特点电路特点:串联电路串联电路(a)各电阻顺序连接，流过同一电流各电阻顺序连接，流过同一电流(b)总电压等于各串联电阻的电压之和总电压等于各串联电阻的电压之和串联分压串联分压结论结论UAM=串联分压串联分压练习练习U=12VR1=2 R2=4 R=?I=?U1=?U2=?U=12VR1=5 R2=5 R=?I=?U1=?U2=?并联电路并联电路U3U2U1UI1I2I3I电压电压U=U1=U2=U3电流电流I=I1+I2+I3电阻电阻1/R=1/R1+1/R2+1/R3并联电路并联电路电路特点电路特点:(a)各电阻两端分
11、别接在一起，两端为同一电压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总电流等于流过各并联电阻的电流之和并联电路并联电路练习练习U=12vR1=10 R2=15 R=?I=?I1=?I2=?混联电路混联电路U=12VR1=5 R2=15 R3=20 R=?I=?U1=?I1=?U2=?I2=?U3=?混联电路混联电路要求要求：弄清楚串、并联的概念。：弄清楚串、并联的概念。计算举例：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）。（或混联）。=4(2+36)=2 万用表：万用表：万用表的使用电压的
12、测量电压的测量12,3电压电压表并联在电路中电压表并联在电路中测量电压时必须把电流表测量电压时必须把电流表并联并联在电路中，同时要选择在电路中，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好电压表的量程（测量范围），使其大于实际电压的数值测量测量直流直流电压时电压时,还必须使还必须使电压表的正负极和被测电压一致电压表的正负极和被测电压一致负负负负载载载载开关开关开关开关电电电电源源源源VV电压的测量电阻的测量电阻的测量53,5欧姆欧姆表联接在用电器的两极欧姆表联接在用电器的两极电路必须是开路电路必须是开路不能将欧姆表接入发电机两极不能将欧姆表接入发电机两极.利用欧姆表可以测量以
13、下几种电阻： 电电阻阻的的测测量量(R=确确定定的的值值) 直流电的测量直流电的测量(R=0W) 绝缘测量绝缘测量(R=无穷大无穷大) 电阻的測量l利用伏特計及安培計可測量利用伏特計及安培計可測量电电阻阻改变电池数，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)电阻測量电路图之接法想一想 ? ?V=VR，I=IA+IV故測得电阻略小。待測量的电器是低电阻这样接法好吗？想一想 ? ?l測量的測量的电电器是器是高高电电阻阻l这样这样接法好接法好吗吗？V=VR+VA，I=IA故測得电阻略大。电流的测量电流的测量:0,23安培安培表必须串联入电路安培表必须串联入电路电流的大小电流的测量电流
14、的测量第第2节电流节电流测量电流时必须把电流表测量电流时必须把电流表串联串联在电路中，同时要选择在电路中，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。好电流表的量程（测量范围），使其大于实际电流的数值。测量测量直流直流电流时电流时,还必须使电流从表的还必须使电流从表的正端流入，负端流出正端流入，负端流出。负负负负载载载载开关开关开关开关电电电电源源源源AA测量实例测量实例:在车辆上，如何测量一跟导线的导通性和绝缘性？物理量物理量物理量物理量物理量符号物理量符号测量名称测量名称测量名称符测量名称符号号测量工具测量工具接入方式接入方式电压电压U伏特伏特V伏特表伏特表并联并联电流电
15、流I安培安培A安培表安培表串联串联电阻电阻R欧姆欧姆 欧姆表欧姆表开路开路功率功率P瓦特瓦特W测量表测量表:电路和电路的组成电流所流经的路径称为电流所流经的路径称为电路。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）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。等基本部分组成。将非电能转化为将非电能转化为电能的装置电能的装置将电能转化将电能转化为其他形式为其他形式能的装置能的装置用于传输和用于传输和分配电能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用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。电路图。2.电路图中常用的部分图形符号如表电路
16、图中常用的部分图形符号如表1-1所示。所示。电路图电路的工作状态（一）通路（一）通路 通路通路就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电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。流通过，电路正常工作。电路的工作状态（二）断路（二）断路 断路断路就是电源与负载未接成闭合回路，电路中没有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。电流通过。断路又称为开路。电路的工作状态（三）短路（三）短路 短路短路就是电源未经负载而直接由导线（导体）构成通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路，电路中电流比通路时大得多
17、，可能烧坏电源和其他设备。备。电磁理论电磁理论通电线圈产生磁场通电线圈产生磁场磁场中运动的线圈产生感应电动势；磁场中运动的线圈产生感应电动势；或，或，运动的磁场可以使其中的线圈产生感应电运动的磁场可以使其中的线圈产生感应电动势。动势。总之，切割磁力线可以产生感应电动势。总之，切割磁力线可以产生感应电动势。继电器继电器一般情况下，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：1.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2.降低电线的粗细程度，也可降低成本3.自动起动某些线路
18、（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继电器继电器继电器线路图线路图控制系统控制系统控制线路控制线路磁场磁场工作线路工作线路用电器用电器保护系统保护系统蓄电池蓄电池继电器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。 继电器继电器备注备注:继电器线圈电阻在继电器线圈电阻在50-100欧姆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
19、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。 继电器继电器类型类型:单位继电器单位继电器双位继电器双位继电器二极管l二极管的工作原理二极管的工作原理l晶体二极管为一个由晶体二极管为一个由p型半导体和型半导体和n型半导体形成的型半导体形成的p-n结，在其界面结，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。相等而处于电
20、平衡状态。l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电流增加引起了正向电流。载流子的扩散电流增加引起了正向电流。l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。l当外加的反向电压高到一定程度时，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
21、对，产生了数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。值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。二极管l二极管的类型二极管的类型l按照所用的半导体材料分：按照所用的半导体材料分：锗二极管（锗二极管（Ge管）管）硅二极管硅二极管（Si管）管）根据其不同用途可分为：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：按照管芯结构又可分为：点接触型二极管点接触型二极管面接触型二极管面接触型二极管平面型二极管平面型二极管二极管(a)(b)(c)(d)二极管
22、l点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体点接触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，形成一个在一起，形成一个“PN结结”。由于是点接触，只允许通过。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，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。如收音机的检波等。l面接触型二极管的面接触型二极管的“PN结结”面积较大，允许通过较大的电面积较大，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流（几安到几十
23、安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流整流”电路中电路中l平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较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、脉冲及高频电路中电路中二极管二极管:电流流通方向电流流通方向电流不通方向电流不通方向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140左右，锗管为90左右 ） 电器元件电器元件稳压二极管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
24、二极管l稳压二极管的运用稳压二极管的运用浪涌保护电路浪涌保护电路电视机里的过压保护电路电视机里的过压保护电路电弧抑制电路电弧抑制电路联型稳压电路联型稳压电路电器元件电器元件有二极管保护的继电器有二极管保护的继电器注意二极管的安装方向注意二极管的安装方向电器元件电器元件有稳压二极管的继电器在电路中的运用有稳压二极管的继电器在电路中的运用在在GMV模型模型上的运用上的运用: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继电器在GMV模型上的运用模型上的运用1个电机个电机/2个速度个速度:保险丝继电器马达开关温控开关85C时R控制电路U=12V电阻105C工作电路U=6VU=6V继电器在继电器
25、在GMV模型上的运用模型上的运用:2个电机个电机/2个速度个速度:低速档低速档(PV)MM高速档高速档(GV)MM保险丝马达1开关保险丝当水温升高到85C,温控开关的低温控制触点结合，继电器3开始工作，两个风扇马达串联，两个风扇马达的电压为都为低速85CU=6VU=6V马达2高速105C当水温升高到105C时，温控开关的高温控制触点结合，继电器1和继电器2开始工作，两个风扇马达并联，两个风扇马达的电压都为12V。U=12VU=12V元件元件低速低速高速高速继电器继电器1继电器继电器2继电器继电器3马达马达1马达马达2断开3-4断开4-3闭合2-56V6V闭合3-5闭合3-5断开3-412V12V电器基础问题？电器基础问题？
