电工电子技术与技能第3版配套ppt课件.ppt

电工电子技术与技能第3版配套课件,第1章 认识电工电子实训室与安全用电,学习目标,【知识目标】 1.了解电工实训室及常用电工仪表、仪器和电工工具的类型及作用 2.了解人体触电的类型及常见原因 3.掌握安全用电常识，了解触电现场的救护措施 4.了解电气火灾的防范及扑救常识 5.了解电子实训室的组成及功能 6.了解焊接工具和材料的使用 7.了解低压电源、信号发生器、示波器和毫伏表等常用电子仪器,【技能目标】 1.会使用试电笔 2.会使用干粉灭火器 3.会使用口对口人工呼吸法对触电者进行施救 4.会使用胸外心脏压挤法对触电者进行施救 5.能识别电子实训室常用工具及仪器仪表 6.掌握基本的焊接要领,主要内容,1.1 认识电工实训室 1.1.1 电工实训室简介 1.1.2 常用电工工具 1.1.3 常用电工仪表1.2认识电子实训室 1.2.1电子实训室简介 1.2.2焊接与拆焊技术 1.2.3常用电子仪表1.3 安全用电常识 1.3.1 生活中的安全用电 1.3.2 人体触电及急救 1.3.3 电气火灾的防范与扑救常识,1.1 认识电工实训室,1.黑板2.实训台（两侧）3.实训室操作规程4.实训室安全用电 规定5.各种挂图（板）6.电气灭火器,1.1.1 电工实训室简介,【实训台电源配置】,电工实训台,电源输入固定交流输出可调交流输出直流稳压输出可调直流输出,【实训室操作规程】,学生进入实训室后，未经指导老师同意，不得擅自动用设备与工具；发现异常现象，应首先断开电源，再报告教师；若发生事故，要认真分析与查清原因，明确责任，落实防范措施，填好事故报告并上报。,【实训室安全用电规定】,室内任何电气设备，未经验电，一般视为有电，不准用手触及；任何接、拆线都必须切断电源后方可进行，并挂上相应警示牌；需经指导老师检查同意后，才能送电；实训结束，离开实训室前，一定要检查总电源开关是否断开等。,螺钉旋具也称为螺丝刀、起子或改锥，是用来紧固或拆卸螺钉的工具。按照其功能和头部形状的不同，可分为一字形和十字形两种，一字形螺丝刀主要用来旋动一字槽形的螺钉，十字形螺丝刀主要用来旋动十字槽形的螺钉，按照手柄以外的刀体长度有100mm、150mm、300mm等几种规格。,1.1.2 常用电工工具,【螺钉旋具】,一字形螺钉旋具,十字形螺钉旋具,试电笔又叫验电器，是检验线路和设备是否带电的工具，通常制成钢笔式和旋具式。,【试电笔】,使用时，手指必须与笔尾的金属体相接触，使电流由被测带电体经测电笔和人体与大地构成回路。,钢丝钳是用于剪切或夹持导线、金属丝，或工件的钳类工具，钢丝钳的规格有150、175、200毫米三种，均带有橡胶绝缘套管，可适用于500伏以下的带电作业。,【钢丝钳】,【尖嘴钳】,尖嘴钳也是电工常用的工具之一，它的头部尖细小，特别适宜于狭小空间的操作，功能与钢丝钳相似。,电工刀主要用来剖削导线的绝缘层、电缆绝缘层、木槽板等外形如图所示。,【电工刀】,【剥线钳】,剥线钳用于剥削直径在6mm2以下的塑料电线或橡胶电线线头的绝缘层。它由钳口和手柄两部分组成，钳口有0.53mm的多个不同孔径的切口，用于剥削不同规格线芯线的绝缘套。,用于测量电路两端电压，按被测电压的不同有直流电压表和交流电压表两种。,1.1.3 常用电工仪表,【电压表】,【电流表】,用于测量电路中的电流，按被测电流的不同也有直流电流表和交流电流表两种。,钳形电流表是一种，不需要断开电路就可直接测量较大工频交流电流的便携式仪表。,【钳形电流表】,【万用表】,万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表，一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。有些万用表还可测量电容、二极管、三级管等元器件的参数。常见的万用表有指针式万用表和数字式万用表大类。,绝缘电阻表又称兆欧表或摇表，是专门用于测量绝缘电阻的仪表，它的计量单位是兆欧（M）。主要用来检测供电线路、电机绕组、 电缆、电气设备等的绝缘电阻，以便检验其绝缘性能的好坏。绝缘电阻表分为模拟式和电子式。,【绝缘电阻表】,模拟式绝缘电阻表,电子式绝缘电阻表,1.2 认识电子实训室,各学校电子实训室设备配置不尽相同，但基本配置大同小异，主要包括：实训台、交流电源、直流电源、万用表、示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、工具及原材料等部分组成。 如图所示为一个可供30人同时做实训的电子技能实训室，每台实训装置大致可分为：铝合金活动框架、实训电源台、实验元件盒三大部分。,1.2.1电子实训室简介,1. 主要功能特性 能按照模拟与数字电路模块的教学与实验实训要求，完成电子元件识别与检测、电路板焊接、电子产品装配、电子产品调试、PCB板图的设计等实训项目。2. 主要技术参数 【实训台电源】由两路相互独立、对称的实验电源和仪表组组成，可同时满足2人在同一实验台上完成不同的实验内容方便实训考核，装置采用单相电源供电，并配有带漏电保护的空气开关，熔断器以确保使用安全。 【实训电源每路配置】一组可调的直流电源024V/2A，并带有过载、短路软保护功能，软保护的值还可进行调节；一组324V交流电源，七档可调，带过载、短路保护； 一组5V、12V开关稳压直流电源；一只精密数字电压表（DC 30V），一只精密数字电流表（DC 2000mA）；多路单相电源插座，可以供扩展设备、仪表时使用。,3. 电子实训室安全操作规程 1、学生实训前必须做好准备工作，按规定的时间进入实训室，到达指定的工位，未经同意，不得私自调换。 2、不得穿拖鞋以及携带食物进入实训室，不得在室内喧哗、打闹、随意走动，未经允许，不得动用实训设备。 3、室内的任何电器设备，未经验电，一般视为有电，不准用手触及，任何接、拆线都必须切断电源后方可进行。 4、设备使用前要认真检查，如发现不安全情况，应停止使用并立即报告老师，以便及时采取措施；电器设备安装检修后，须经检验后方可使用。 5、实践操作时，思想要高度集中，操作内容必须符合教学内容，不准做任何与实训无关的事， 6、要爱护实训工具、仪表、电气设备和公共财物，凡在实训过程中损坏仪器设备者，应主动说明原因并接受检查，填写报废单或损坏情况报告表。 7、保持实训室整洁，每次实训后要清理工作场所，做好设备清洁和日常维护工作。,1. 焊料与焊济 【焊料】 焊料作用就像胶水一样，能将元器件与PCB板粘贴在一起的，一般采用称为共晶焊锡的锡铅合金，如图所示，其中含锡量约62%，含铅量约38%。此种共晶焊锡具有熔点低、流动性好、对元件和导线的附着力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性好、焊点光亮美观的特点。 【焊剂】 焊剂即助焊剂，对焊接起辅助作用，通常是以松香为主要成分的混合物，如图所示。在焊接温度下，焊剂可增强焊料的流动性，并具有良好的去表面氧化层的特性。,1.2.2焊接与拆焊技术,2. 焊接工具 焊接必须使用合适的工具，最常见、方便的手工焊接加热工具是电烙铁。电烙铁的种类很多，从结构上可分为内热式和外热式两种，外形如图所示。从容量上分，有20W、25W、35W、45W、75W、100W以至500W等多种规格。根据电烙铁的功能又可分为恒温式、调温式、双温式、带吸锡功能式及无绳式等。,3. 焊接技术 【烙铁拿法】如图所示，电烙铁有三种握法：反握法、正握法和握笔法，其中握笔法操作灵活方便，被广泛使用。,【焊接方法】电烙铁焊接通常采用如图所示的五工步施焊法。,4. 拆焊技术 【烙铁拆焊】用电烙铁拆焊电阻、电容、二极管和三极管等元件时，只要在电烙铁熔化一个焊点的同时，用镊子从电路板反面将元器件该引脚拉出即可。,【吸锡器拆焊】吸锡器是专门用于拆焊的工具，有不带发热器件的吸锡器和自带发热器件的吸锡器（吸锡电烙铁）两种，外形如图10-9所示。拆焊方法是先加热需拆焊的焊点，待焊盘上的焊锡熔融后，将吸锡器吸锡嘴套入需拆焊的元件引脚，按下吸锡按钮，利用瞬时强大的吸力将熔化的焊锡吸走。,1. 函数信号发生器 函数信号发生器又称为信号源，主要用来产生一个频率(0.2Hz 2MHz)与幅度均可调的电压信号，如正弦波、方波、三角波、脉冲波、单次脉冲和TTL电平等。常见函数信号发生器外形如图10-10所示。,1.2.3 常用电子仪器,2. 示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，能直接显示电信号的波形，主要用于观察电信号随时间变化的波形，并定量测量波形的幅度、周期、频率、相位等参数。常见示波器外形如图10-11所示,3.毫伏表 毫伏表是一种交流电压表，常用的毫伏表是晶体管毫伏表，具有灵敏度高，测量频率范围宽以及输入阻抗高等特点。主要用于测量频率范围20Hz1MHz、电压范围100V300V的正弦交流电压有效值及交流电压放大器的增益。常见毫伏表外形如图10-12所示。,1.3 安全用电常识,生活中的安全用电应从以下几方面着手： 1）选用合格的电器产品，不准超负荷用电。 2）选用与电线、负荷相适应的熔断器或自动断路器，不准随意加粗加大熔丝。严禁用铜丝、铁丝等代替熔丝。 3）螺口灯头的中心接点应通过开关接相线，螺纹口接零线。 4）使用电热工具如电烙铁、电熨斗时，要放在专用的铁架上，用完后及时拔下插头。 5）不接触低压带电体，不靠近高压线。 6）电气火灾必须使用电气灭火器。,1.3.1 生活中的安全用电,1.3.2 人体触电及急救,1.触电的原因及危害,频率为5060Hz的工频交流电对人体的伤害最大，当通过人体的电流超过30mA，人就会发生不同程度的触电事故。发生触电事故的原因很多，如输电线或电气设备绝缘损坏，人碰到后就会触电。但是，根据统计，违反安全操作规程进行作业是造成人体触电的主要原因。 人体触电后会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经受到损害，严重时心脏停止跳动直至死亡。,电气设备采用保护接地或保护接零措施，可以有效地防止人体触电事故的发生。,3.安全措施,4.触电急救,发现有人触电，最关键的措施是尽快使触电者脱离电源。,1）脱离电源的方法：如果触电者附近有电源开关，应迅速拉下开关，切断电源。如果触电现场远离开关或不具备关断电源的条件，可用干燥木棒、竹竿等将电线从触电者身上挑开。如果救护者手边有带绝缘柄的钳子或带木柄的刀、斧、锄等也可以从电源的来电方向将电线砍断，但要注意切断电线时一次只能砍断一根电线。,对于电气火灾，主要应从以下几个方面进行防范： 1）在安装开关、插座、熔断器、电热器具等电气设备时，要尽量避开易燃物或易燃建筑构件，或与易燃物保持必要的防火距离。 2）按规定要求安装短路、过载、漏电等保护装置。 3）对正常运行条件下可能产生电热效应的设备采用隔热、散热、强迫冷却等结构，并注重耐热、防火材料的使用。 4） 加强对设备的运行管理，要定期检修、试验，防止绝缘损坏等造成短路。,1.3.3 电气火灾的防范与扑救常识,电气火灾是指由电气原因引发燃烧而造成的灾害，在实际生产生活中设备或线路发生短路故障、电器设备长时间过载运行，大功率设备通风散热不良及电气设备运行时产生的电火花、电弧都可能导致电气火灾的发生。,1.电气火灾的防范常识,一旦电气设备发生火灾，首先应切断电源，然后再进行火灾扑救工作，其扑救方法与一般火灾扑救相同。只有在确实无法断开电源的情况下，才允许带电灭火。在对带电线路或设备灭火时，要注意： 1）不能用直流水枪灭火，可用喷雾水枪灭火，因为喷雾水枪喷出的是不导电的雾状水流，。 2）不能用泡沫灭火剂灭火，应使用不导电的干性化学灭火剂，如二氧化碳灭火剂，四氯化碳灭火剂，1211灭火剂和干粉灭火剂等。 3）对有油的设备，应使用干燥的黄砂灭火。 4）灭火机的机体，喷嘴及人体都要与带电体保持一定距离，灭火人员应穿绝缘靴，带绝缘手套，有条件的还要穿绝缘服等，以免扑救人员的身体触及带电体而触电。,1.电气火灾的扑救常识,第2章 直 流 电 路,学习目标,【知识目标】 1. 能正确理解电路的基本概念 2.能识别基本的电气符号和简单的电路图 3.熟悉电路的组成及其功能 4.能掌握电路中常用物理量的定义、符号、单位和它们之间的关系 5.能识别电阻器和电位器的外形与结构，能简述其在生活中的典型应用 6.能掌握欧姆定律及应用 7.会分析电阻串联、并联及混联的连接方式及其电路特点 8.能掌握基尔霍夫定律，会应用KCL、KVL列出电路方程 9.能利用叠加定理对直流电路进行分析和计算 10.熟悉戴维南定理的解题思路,学习目标,1.会用万用表测量直流电路的电流、电压和电位。 2.能识读常见电阻并会用万用表检测电阻。 3.能用万用表检查简单电路的故障。,【技能目标】,主要内容,2.1 电路 2.1.1 电路的组成 2.1.2 电路的状态 2.1.3 电路图 2.1.4 电路的功能2.2 电路中的常用物理量 2.2.1 电流 2.2.2 电压、电位和电动势 2.2.3 电工和电功率 2.2.4 负载获得最大功率的条件2.3 电阻元件与欧姆定律 2.3.1 电阻 2.3.2 电阻器 2.3.3 欧姆定律,主要内容,2.4 电阻的连接 2.4.1 电路的组成 2.4.2 电路的状态 2.4.3 电路图2.5 电源模型及其相互转换 2.5.1电压源 2.5.2电流源 2.5.3两种实际电源模型之间的等效变换2.6基尔霍夫定律 2.5.1 基尔霍夫电流定律 2.5.2 基尔霍夫电压定律 2.5.3 基尔霍夫定律的应用,2.7 叠加定理 2.4.1 叠加定理有关概念 2.4.2 叠加定理的应用2.8 戴维南定理 2.8.1二端网络的有关概念 2.8.2 戴维南定理的内容,2.1 电 路,2.1.1 电路的组成,电路是由电源、负载、导线和开关等按一定的方式连接起来的闭合回路。,【电源】,电路中把其它形式的能转换成电能的装置，其作用是向负载提供电能。常见的有干电池、蓄电池和发电机等。,用来把电源和负载接通或断开的装置，常见的有按钮、刀开关等。,【负载】,又称为用电器，它是消耗电能的装置，其作用是把电能转换成其它形式的能，常见的有电灯、电炉、电动机等。,【导线】,用来把电源和负载连接成一个闭合回路，在电路中承担电流输送与分配的任务。常见的导线有铜线和铝线。,【开关】,2.1.2 电路的状态,电路通常有三种状态，即通路、开路和短路。,【通路】,也称为闭路。当开关闭合，电路中有电流流过，即为通路状态。,【开路】,也称为断路。当开关断开，电路中没有电流流过，即为开路状态。,【短路】,如图所示，a、b两点用导线接通，这时电流不经过负载，只从导线ab 回到电源，即为短路状态。,为简便起见，电路通常不用实物表示，而是用电路图表示，如图2-5所示即为手电筒实物电路的电路图。在电路图中，电路组成的元器件和连接情况是用国家统一规定的图形和文字符号来表示的。常用的图形及文字符号如下表所示。,2.1.3 电路图,手电筒电路图,手电筒实物电路,2.1.4 电路的功能 1.实现电能的传输、分配与转换,2.实现信号的传递与处理,2.实现信号的传递与处理,2.实现信号的传递与处理,2.实现信号的传递与处理,2.2 电路中的常用物理量,2.2.1 电流,【电流的概念】,电荷的定向移动形成电流。在金属导体中存在大量自由电子在做无序不规则的运动。当有电场存在时，金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动，就形成了电流。,表征电流大小的物理量称为电流强度，用单位时间内通过导体横截面的电量多少来衡量，简称电流，用字母I表示。若在t秒内通过导体横截面的电量为Q，则电流I可表示为：,【电流的大小】,式中，I表示电流，单位是安培，用符号A表示；Q表示电量，单位是库仑，用符号C表示；t表示时间，单位是秒，用符号S表示。,如果在1s内通过导体横截面的电量为1C，则导体中的电流即为1A。,电流的单位除A外，还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（uA），它们之间的换算关系为： 1 kA=103A=106mA =109uA。,【电流的方向】,人们习惯上规定正电荷的移动方向为电流的方向，因此，带负电的自由电子移动方向跟电流方向相反，如图所示。,如图a）所示，水流从水位高的A点向水位低的B点流动，那是因为A、B点间有水压。其实电流就像水流，电压就像水压，电位就像水位，如图b）中，电池就是为电路提供电压的装置。电池的正极电位高，负极电位低，正、负极之间存在电压，在电压的作用下，电流从正极向负极处流动。,2.2.2 电压、电位和电动势,【电压的概念】,在电路中电压的大小等于电场力把单位正电荷从高电位点移到低电位点所做的功，即：,【电压的大小】,式中，Uab表示电压，单位为伏特，用符号V表示；W表示功，单位为焦耳，用符号J表示； Q表示电量，单位为库仑（C）。,电压的实际方向由高电位指向低电位。电压方向有三种表示法：,【电压的方向】,2）极性法：在电路的两点或元件两端标上极性表示电压的方向，如图b）所示。,1）箭头法：用带箭头的线段表示电压的方向，如图a）所示。,3）下标法：用符号U加双下标字母表示，如Uab表示电压方向从a指向b，如图c）所示。,电路中某点相对于参考点的电压称为该点的电位，用V表示，如Va表示a点的电位。单位也为伏特（V）。参考点的电位规定为零电位。一般选用大地作为参考点，用符号“”表示；在电子仪器中常把金属机壳或电路的公共节点作为参考点，用符号“”表示。,【电位】,电动势是衡量电源将非电能转化为电能本领的物理量，用符号E表示，单位是伏（V）。电动势仅存在于电源的内部，它的方向是从低电位端指向高电位端，即从电源的负极指向正极。电源两端的电位差称之为电源的端电压。,【电动势】,对于一个电源来说，在开路状态下，电源两端的电压与电源的电动势大小相等而方向相反，如图所示。,在一段时间内，电流通过负载时所做的功，称为电功，用W表示。在电路中电功的计算公式为：,2.2.3 电工和电功率,【电功】,式中，表示电路消耗的电功，单位是焦耳，用符号J表示；表示电路两端的电压（V）；表示流经电路的电流（A）；t表示通电时间（S）。,电功的常用单位为kWh，也就是我们常说的“度”， 1 kWh（度）=3.6106J（焦耳）。,单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率。它是表明电流消耗电能快慢程度的物理量，用字母P表示，计算公式为,【电功率】,代入可以得到,式中，P为电功率，单位是瓦特，用符号W表示；表示电路两端的电压（V）；表示流经电路的电流（A）。,若电流在1S内所做的功为1J，则电功率就是1W。,2.2.4 负载获得最大功率的条件 对于任何一个实际的电路，内阻总是客观存在的，外电路获得的最大功率总是有限的，在电子技术中，人们总是希望负载上获得的功率越大越好。 容易证明：在电源电动势E及其内阻r保持不变时，负载R获得最大功率的条件是R = r，此时负载的最大功率值为 电源输出的最大功率是：,电源输出的最大功率是,2.3 电阻元件与欧姆定律,当电流流过导体时，导体会对电流起阻碍作用，这种阻碍作用称为导体的电阻。用大写字母R表示，单位为欧姆，用符号 表示。金属导体的电阻大小可以用以下公式计算：,2.3.1 电阻,式中，R表示电阻（ ）；L表示导体的长度（m）；S表示导体的截面积（m2）；表示导体的电阻率（m）。,式 称为电阻定律，式中的电阻率与材料性质有关，也称为电阻系数。,在生产实际中，利用导体对电流产生的阻碍作用的特性，专门制造的具有一定阻值的元件，称为电阻元器，简称电阻。 电阻器是电子电路中使用率最高的元件，有固定电阻器和可变电阻器两大类。,2.3.2 电阻器,【固定电阻器】,固定电阻器的阻值是固定不变的，常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻和水泥电阻等，如图所示。,可变电阻器是阻值在预定范围内可调节的电阻，常用于调节电路中的电位，故又称做电位器。常见的可变电阻器如图所示。,【可变电阻器】,除以上常见的电阻器外，还有一些具有特殊功能的电阻器，比如光敏电阻、压敏电阻、磁敏电阻、热敏电阻等，广泛应用在各种电子设备中，如图所示。,【特殊电阻器】,德国物理学家欧姆通过大量的实验研究，于1827年总结出电阻元件的电压和电流的关系：流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，即：,2.3.3 欧姆定律,式中，U表示电压（V）；I表示电流（A）；R表示电阻（ ）。这就是后来以他的名字命名的欧姆定律。,如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U-I关系曲线，称为电阻的伏安特性曲线，如图所示。,2.4 电阻的连接,将两个或两个以上的电阻依次首尾相连称为串联。如图a所示为由三个电阻构成的串联电路。,2.4.1 串联,【串联的概念】,a）电路中流过各个电阻的电流相同，即,【串联电路的特点】,b）电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和（即具有分压功能），即,c）电路的等效电阻（总电阻）等于各串联电阻之和，即,d）电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和，即,e）电路中每个电阻上分配到的电压与电阻成正比，即,此式被称为串联电路的分压公式。,将两个或两个以上的电阻并列地连接在同一电压的两端的连接方式称为并联。如图a所示为由三个电阻构成的并联电路。,2.4.2 并联,【并联的概念】,【并联电路的特点】,a）电路中各并联电阻两端的电压相同，即,b）电路中的总电流等于各电阻中的电流之和（即具有分流功能）。即,c）电路中的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和。即,d）电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的总功率之和；各个电阻消耗的功率与其阻值成反比。即,e）电路中各电阻上分配到的电流与电阻成反比。,此式被称为并联电路的分流公式。,电路中电阻元件既有串联，又有并联的连接方式，称为混联。如图所示。,2.4.3 混联,【混联的概念】,【混联电路分析方法】,对于混联电路的计算，只要按串、并联的计算方法，一步步将电路化简，最后就可以求出总的等效电阻。 混联电路计算的一般步骤是： a） 对原电路进行等效变换，求出电路的总等效电阻。 b）由电路的总等效电阻和电路两端的总电压，计算出电路的总电流。 c）根据电阻串联的分压关系和电阻并联的分流关系，逐步推算出各部分的电压和电流。,2.5 电源模型及其相互转换,2.5.1 电压源 通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势保持固定不变E，内阻为零，但电压源输出的电流却与外电路有关（如图2-24a所示）。 实际电压源是含有一定内阻r0的电压源（如图2-24b所示） 图2-24电压源模型,图2-24电压源模型,2.5.2 电流源 通常所说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变Is，但电流源的两端电压却与外电路有关（如图2-25a所示）。 实际电流源是含有一定内阻r0的电流源（如图2-25b 所示）。 图2-25电流源模型,2.5.3 两种实际电源模型之间的等效变换 实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U = E r0I 实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻rS并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U = rSIS rSI 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是 r0 = rS， E = rSIS 或 IS = E/r0,例2-1 如图2-26a所示的电路，已知：E1 = 12 V，E2 = 6 V，R1 = 3 ，R2 = 6 ，R3 = 10 ，试应用电源等效变换法求电阻R3中的电流。 图2-26 例2-1 电路图,解：(1) 先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图2-26 b所示，两个电流源的电流分别为 IS1 = E1/R1 = 4 A， IS2 = E2/R2 = 1 A (2) 将两个电流源合并为一个电流源，得到最简等效电路，如图2-26c所示。等效电流源的电流 IS = IS1 IS2 = 3 A 其等效内阻为 R = R1R2 = 2 (3) 再利用电源模型之间的等效变换将图2-26 c变换为图2-26 d,其中：E= IS R=6V (4)求出R3中的电流为 I3 = E/(R+R3)=0.5A,2.6 基尔霍夫定律,在实际电路中，往往会遇到一些不能用串并联简化的电路，例如右图所示电路，这就是复杂电路。,在学习复杂电路的分析前，我们先学习几个有关复杂电路的概念：,【支路】,由一个或几个元件首尾相接构成的一段无分支的电路。在上图中有三条支路，即bafe、be、bcde支路。,【节点】,三条或三条以上支路的连接点称为节点，如上图中b点和e点。,【回路】,电路中任意一个闭合路径称为回路，上图中的abefa、bcdeb、abcdefa。都是回路。,【网孔】,内部不含支路的回路称为网孔。上图中的abefa、bcdeb。,基尔霍夫电流定律也称基尔霍夫第一定律或节点电流定律（简称KCL）。此定律说明了连接在同一节点上的几条支路中电流之间的关系。其内容为：在任一瞬间，流入任一节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和，即,2.6.1 基尔霍夫电流定律,如图所示电路有五条支路会聚于A 点，其中I1和I3是流入节点的，I2 、I4和I5是流出节点的，于是可得：,因此，如果我们规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，那么，基尔霍夫电流定律内容也可叙述为：对于电路中任意一个节点，电流的代数和恒等于零，即 I=0,基尔霍夫电压定律也称基尔霍夫第二定律或回路电压定律（简称KVL）。其内容是：对于电路中的任一回路，沿回路绕行方向的各段电压的代数和等于零，其表达式为： U=0,2.6.2 基尔霍夫电压定律,如图所示电路中，回路cadbc中电源电动势、电流和各段电压的参考方向均已标出。从c点开始沿顺时针方向绕行一周回到c点时， c点的电位数值不变。也就是说，从一点出发绕回路一周回到该点时，各部分电压的代数和等于零。按照环线所示的回路参考方向可列出下列方程： U1+ U2+ U3+ U4=0,基尔霍夫电压定律的内容又可叙述为：在任一闭合回路中，各个电阻上电压的代数和等于各个电动势的代数和，即： IR=E,基尔霍夫定律最重要的应用就是利用支路电流法求解复杂电路中的电压与电流。所谓支路电流法就是以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律列出方程组联立求解各支路电流的方法。,2.6.3 基尔霍夫定律的应用,支路电流法解题步骤如下： 1）任意标出各支路的电流的参考方向和网孔的绕行方向（如图所示）。 2）根据基尔霍夫电流定律列节点电流方程，对于节点A有： 3）根据基尔霍夫电压定律列独立的回路电压方程。一般选择网孔来列方程： 。 网孔： 网孔： 4）联立方程组，求解。,2.7 叠加定理,2.7.1叠加定理有关概念 线性电路 电路中的元件都是线性元件，通过电路元件中的电流和加在元件两端的电压成正比变化。 叠加定理 当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流(或电压)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(叠加)。,2.7.2 叠加定理的应用 (1) 叠加定理只能用于计算线性电路(即电路中的元件均为线性元件)的支路电流或电压(不能直接进行功率的叠加计算)； (2) 电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路； (3) 叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各分量的正负号。 叠加定理体现了线性电路的基本特性，是线性电路分析中的一个重要定理，先以图2-31所示为例，对叠加定理进行说明。, 例2-2 如图2-31(a)所示电路，已知E1 = 17 V，E2 = 17 V，R1 = 2 ，R2 = 1 ，R3 = 5 ，试应用叠加定理求各支路电流I1、I2、I3 。 图2-31 例2-2电路图,解：(1) 当电源E1单独作用时，将E2视为短路，设 R23 = R2R3 = 0.83 则 (2) 当电源E2单独作用时，将E1视为短路，设 R 13 =R1R3 = 1.43 则,(3) 当电源E1、E2共同作用时(叠加)，若各电流分量与原电路电流参考方向相同时，在电流分量前面选取“+”号，反之，则选取“”号： I1 = I1 I1 = 1 A I2 = I2 + I2 = 1 A I3 = I3 + I3 = 3 A,2.8 戴维南定理,2.8.1 二端网络的有关概念 二端网络 具有两个引出端与外电路相联的网络。又叫做一端口网络。 无源二端网络 内部不含有电源的二端网络。 有源二端网络 内部含有电源的二端网络。,2.8.2戴维南定理 任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源E0与一个电阻r0相串联的模型来替代。电压源的电动势E0等于该二端网络的开路电压，电阻r0等于该二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源开路)的等效电阻(叫做该二端网络的等效内阻)。该定理又叫做等效电压源定理。 戴维南定理给计算复杂电路带来了极大的方便，通过下面的例题来分析戴维南定理的应用。,第3章 电容与电感,学习目标,【知识目标】 1.了解电容及电感的概念 2.能识别常用电容器、电感器 3.了解电容器、电感器的主要参数及标注 4.学会电容器、电感器的检测方法，并能判断其好坏 5.了解电容器、电感器的主要应用,【技能目标】,1.能识读和检测电容器，并判断其好坏 2.能识读和检测电感器，并判断其好坏,主要内容,3.1 电容与电容器 3.1.1 电容器 3.1.2 电容的概念 3.1.3 电容器的分类 3.1.4 电容器的主要参数3.2 电感与电感器 3.2.1 电感的概念 3.2.2 电感器的分类 3.2.3 电感器的主要参数,3.1 电容与电容器,3.1.1 电容器,任何两个彼此绝缘而又相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器，这两个导体就是电容器的两极，中间的绝缘物质称为电介质。 最简单的电容器是平行板电容器，如图所示，它由两块相互平行且靠得的很近的绝缘金属板组成，两板之间的空气就是其电介质。,【电容器的结构】,【电容器的充放电特性】,电容器是一种储能元件，基本作用就是充电与放电。如图a所示，如果将电容器的两个极板分别接到直流电源的正、负极上，则A、B两个极板上将分别聚集等量异种电荷，其中与电源正极相连的A极板带正电荷，与电源负极相连的B极板带负电荷，这种使电容器储存电荷的过程叫做充电。 充电后的电容器用一根导线把两极短接，如图b所示，两极板上所带的正、负电荷就会互相中和，电容器不再带电，这种使电容器失去电荷的过程叫做放电，放电后，电容器的两极板上将不再带电。,3.1.2 电容的概念,实验证明，对于同一个电容器，加在两极板之间的电压越高，极板上所带的电量越多，但电量与电压的比值却是一个常数，而且不同的电容器这个比值一般也不一样。所以，可以用电容器所带的电量与它的两极板之间的电压的比值，表征电容器的特性，我们把这个比值就叫做电容器的电容，用符号C来表示。,如果用Q表示电容器所带电荷量，U为两极板间的电压，那么,式中，Q单位是C；单位是V；C的单位是法拉(F)。,在实际使用中，通常电容器的电容都较小，法拉（F）单位太大，故常用较小的电容单位：微法（F）和皮法（pF），它们之间的换算关系是：,电容器的种类很多，按结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器三种。按电介质材料的不同可分为电解电容器、涤纶电容器、瓷介电容器、云母电容器、纸质电容器和陶瓷电容器等。常见电容器的外形如图所示。,3.1.3 电容器的分类,在电路中各类电容器用文字符号C表示，相应的电路符号如下图所示。,3.1.4 电容器的主要参数,【标称容量】,电容器上所标明的电容值称为标称容量。,1. 标称容量和允许偏差,【允许偏差】,电容器实际电容量与标称电容量在允许范围内的误差称为允许偏差，也就是电容器的精度。分别用：B(0.1%)、C(0.25%)、D(0.5%)、F(1%)、G(2%)、J(5%)、K(10%)、M(20%)和N(30%)表示。,是指电容器在规定的工作温度范围内，能长期连续可靠的工作而不被击穿，所能承受的最大直流电压，也称电容的耐压。电容器常见的耐压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V、1000V等。,2. 额定电流工作电压（耐压）,3.2 电感与电感器,在下图所示电感器中通入电流，这一电流使每匝线圈所产生的磁通称为自感磁通。当同一电流通过结构不同的线圈时，所产生的自感磁通量各不相同。为了衡量不同线圈产生自感磁通的能力，引入自感系数（简称电感）这一物理量，用符号L表示。它在数值上等于一个线圈中通过单位电流所产生的自感磁通，即,3.2.1 电感的概念,式中， 为N匝线圈的总磁通， 的单位是韦伯（Wb）；I的单位是A；L的单位是亨利（H）。,实际应用中H太大，常用毫享和微享表示：,电感器种类繁多，按有无磁芯总体上可分为空心线圈（即线圈中间不另加介质材料）和铁心线圈（即电感器中有铁芯或磁芯）两大类。在电路中电感器用文字符号L表示，其电路符号如图左所示,下图右所示为部分常见电感器的外形。,3.2.2 电感器的分类,常见电感器,电感量L是电感线圈的一个重要参数，它与线圈的匝数，截面积和磁心的材料有关。,3.2.3 电感器的主要参数,品质因素Q反映了电感器储能与耗能之比。Q值愈高，说明电感线圈的功率损耗愈小，效率愈高，即品质越好。,是指电感器正常工作时允许通过的最大电流值。,【电感量L】,【品质因素Q】,【额定电流】,第4章 磁场及电磁感应,学习目标,【知识目标】 1.能理解磁场的概念及其基本物理量 2.会分析电流产生的磁场 3.会分析载流导体在磁场中所受的力 4.能理解电磁感应现象及定律 5.能理解楞次定律,【技能目标】 1.会判断通电导体周围的磁场方向 2.会判断载流导体在磁场中所受的力 3.能正确使用右手定则判断感应电流的方向,主要内容,4.1 磁场 4.1.1 磁场的基本概念 4.1.2 电流的磁场 4.1.3 载流导线在磁场中所受的力4.2 电磁感应 4.2.1 电磁感应现象 4.2.2 感应电流的方向 4.2.3 电磁感应定律,4.1 磁 场,4.1.1 磁场的基本概念,具有磁性的物质就称为磁体，磁体可分为天然磁体（如吸铁石）和人造磁体两大类。常见的人造磁体有条形、蹄形和针形等。,【磁体】,任何一个磁体都有两个磁极，即N极和S极。磁体之间的相互的作用力表现为同性相斥，异性相吸。指南针就是利用磁体的这种性质制作的。,【磁场与磁感应线】,磁体之间相互吸引或排斥的力称为磁力.磁体周围存在磁力作用的区域称为磁场。在磁场中可以利用磁感应线来形象的表示各点的磁场方向。,磁感应线具有以下特征： 1）磁感应线是互不交叉的闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极； 2）磁感应线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向； 3）磁感应线的疏密程度反映了磁场的强弱，磁感线越密表示磁场越强。,【磁通】,把垂直穿过磁场中某一截面的磁感线条数称为磁通,用字母 表示,单位为韦伯(Wb),简称韦。它反应了磁场中这一截面上磁场的强弱。,单位面积上垂直穿过的磁感应线数,称为磁感应强度，用字母B来表示,如图所示。在匀强磁场中，磁感应强度可表示为,【磁感应强度】,式中，B表示磁感应强度，单位是特（T）； 表示磁通量（Wb）；S表示与磁场方向垂直的平面面积，单位是平方米（m2）。,磁感应强度,若磁场中各点磁感应强度的大小和方向相同，这种磁场就称为匀强磁场。,4.1.2 电流的磁场,如图所示，放在通电导线旁边的小磁针，会发生偏转，这说明电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。 电流所产生磁场的方向可用右手螺旋定则来判定。,【通电直导线周围的磁场】,如图a所示,通电直导线的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆。磁场的方向可用右手螺旋定则来判定，即右手握住通电直导线，让大拇指方向与电流方向一致，则四指环绕方向就是磁场方向。,通电螺线管的磁性很像一根条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极，如图b所示。磁场的方向同样可用右手螺旋定则来判定，即右手握住螺线管，弯曲的四指指向与电流方向一致，则大拇指指向通电螺线管内部磁感线的方向即为通电螺线管的N极。,【通电螺线管产生的磁场】,将一段通电导线垂直放入磁场中,导体会受到一个力的作用,这个力称为电磁力,用F表示，如图所示。电磁力F的大小与导体中电流的大小、处于磁场中