直流电路基本知识.ppt

电工技术基础与技能（电气电力类）,人民邮电出版社,第2单元 直流电路基本知识,知识目标：了解电路组成的基本要素，理解电路模型。理解电流、电位、电压、电动势、电阻、电能、电功率等电路的基本概念。掌握电阻定律、欧姆定律等电路的基本定律。技能目标：会识读简单电路图。能比较电位与电压、电压与电动势、电能与电功率，具有计算电路基本物理量的能力。会应用电阻定律、欧姆定律分析和解决生活生产中的实际问题。会正确选择和使用电工仪表，会测量电流、电压和电阻的基本方法。会正确选择和使用合适的工具，对导线进行剥线、连接和绝缘恢复。,情景导入,夜幕降临，人们回到了温馨的家，亮起电灯，打开电视，如图2.1 所示；城市建筑物也被流光溢彩的灯光笼罩，变得分外美丽，如图2.2 所示。这一切，都离不开“电”。,在学校实训室里，学生借助各种仪器来学习技能，如图2.3 所示；在工厂车间里，各种设备需要电动机来拖动，如图2.4 所示。这一切，也都离不开“电”。,第1节 电路,一、电路的基本组成二、电路模型三、电路的工作状态,一、电路的基本组成,1.电源 电源是供给电能的装置，它把其他形式的能转换成电能。,2.负载 负载，也称用电设备或用电器，是应用电能的装置，它把电能转换成其他形式的能量。,3.导线导线把电源和负载连接成闭合回路，输送和分配电能。,4.控制和保护装置 为了使电路安全可靠地工作，电路通常还装有开关、熔断器等器件，对电路起控制和保护作用。,二、电路模型,将实际电路中各个部件用其模型符号来表示，这样画出的图称为实际电路的电路模型图，也称做电路原理图，简称电路图。,三、电路的工作状态,1.通路通路是指正常工作状态下的闭合电路。2.开路 开路，又叫断路，是指电源与负载之间未接成闭合电路，即电路中有一处或多处是断开的。3.短路短路是指电源不经负载直接被导线连接。,工程应用 熔断器，俗称保险丝，是低压供配电系统和控制系统中最常用的安全保护电器，主要用于短路保护，有时也可用于过载保护。,第2节 电路的基本物理量,一、电流二、电压与电位三、电源电动势,一、电流,1.电流产生的条件,自由电子的定向移动形成的电子流就称为电流。要形成电流，首先要有可以移动的电荷自由电子。要获得持续的电流，导体两端必须保持一定的电位差（电压）。,2.电流 衡量电流大小或强弱的物理量叫做电流强度，简称电流。电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用的时间的比值,在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（A）：1A=103 mA=106A,电流的方向习惯上规定为正电荷定向移动的方向。,为了计算方便，常常事先假设一个电流方向，称为参考方向，用箭头在电路图中标明。如果计算的结果电流为正值，那么电流的真实方向与参考方向一致；如果计算的结果电流为负值，那么电流的真实方向与参考方向相反。,直流电的文字符号用字母“DC”表示，图形符号用“”表示。交流电的文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“”表示。,二、电压与电位,1.电压,电压就是衡量电场力做功能力大小的物理量。,A、B 两点间的电压UAB 在数值上等于电场力把电荷由A 点移到B 点所做的功WAB 与被移动电荷的电荷量q 的比值。在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号是V。电压的常用单位还有千伏（kV）和毫伏（mV）。1kV=103V1V=103mV 规定电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向。,2.电位,电压是两点间的电位差。在电路中，A、B 两点间的电压等于A、B 两点间的电位之差，即UAB=VA VB 规定参考点的电位为零。原则上参考点是可以任意选定的，但习惯上通常选择大地为参考点。在实际电路中也选取公共点或机壳作为参考点，一个电路中只能选一个参考点。,三、电源电动势,1.电源,在电路中，电源以外的部分叫外电路，电源以内的部分叫内电路。,2.电源电动势 在内电路中，有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位，这种力叫做电源力，也叫非静电力。衡量电源力做功能力大小的物理量叫做电源电动势。在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极）反抗电场力所做的功W 与被移动电荷的电荷量q 的比值就是电源电动势，简称电动势。,电源内部电源力由负极指向正极，因此电动势的方向规定为由电源的负极（低电位）指向正极（高电位）。,第3节 电阻,一、电阻与电阻定律二、电阻器,一、电阻与电阻定律,1.电阻,导体对电流的阻碍作用叫电阻，用字母R 表示。在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。1k=1031M=106,2.电阻定律 在温度不变时，一定材料的导体的电阻与它的长度成正比，与它的截面积成反比。这个规律叫做电阻定律。,二、电阻器,1.常用电阻器电阻器是利用金属材料对电流起阻碍作用的特性制成的。电动机控制电路中常用的ZX2 系列和RT 系列电阻器。,电子线路中的电阻器一般采用金属膜色环电阻。,在选用电阻器时，一般只考虑标称阻值、额定功率和允许误差这3 项参数，其他参数只在有特殊要求时才考虑。标称阻值是标识在电阻器上的电阻值；额定功率是指电阻器在产品标准规定的气压和温度下，长期连续工作在直流或交流电路中所允许消耗的最大功率；允许误差是指电阻器的实际阻值与标称阻值的差值。,2.电阻传感器,应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，最常用的传感元件为电阻应变片，如图2.30（a）所示。压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。常用的压阻式传感器有半导体应变式传感器和固态压阻式传感器，如图2.30（b）、（c）所示。,第4节 欧姆定律,一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律,一、部分电路欧姆定律,部分电路欧姆定律：电路中的电流I 与电阻两端的电压U 成正比，与电阻R 成反比。,伏安特性曲线是直线时，称为线性电阻。如果不是直线，则称为非线性电阻。欧姆定律只适用于线性电路。,常见的敏感电阻器如下。（1）热敏电阻。（2）光敏电阻。（3）压敏电阻。（4）湿敏电阻。,二、全电路欧姆定律,全电路欧姆定律内容是：闭合电路中的电流与电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比，用公式表示为,端电压随外电路电阻变化的规律：,第5节 电能与电功率,一、电能二、电功率*三、电流的热效应,一、电能,在电场力作用下，电荷定向移动形成的电流所做的功称为电功。电功也称电能。W=Uq=UIt 电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电能常以千瓦时（俗称度）为单位，符号是kWh。1kWh=3.6106J=3.6MJ,二、电功率,电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功叫做电功率。,在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。,*三、电流的热效应,电流通过导体会产生热的现象，称为电流的热效应。英国物理学家焦耳通过实验发现：电流通过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻和通过的时间成正比，这就是焦耳定律。Q=I2Rt,工程应用 电灯泡上“220V 40W”或电阻器上“1001W”的标记，是为保证电气设备能长期安全工作的额定值。电气设备的额定值主要有额定电流IN、额定电压UN、额定功率PN，在直流电路中，三者的关系是PN UNIN。,技 能 实 训,实训1 测量直流电流与电压,知识1电流表使用要点,使用电流表时要注意以下几点。（1）选择合适的量程。（2）注意电流的极性。（3）与待测电路串联。（4）防止短路。,知识2电压表使用要点,使用电压表时要注意以下几点。（1）选择合适的量程。（2）注意电压的极性。（3）与待测电路并联。,拓展1电气测量的常用方法 电气测量的常用方法有直接测量法、间接测量法和比较测量法。直接测量法是指测量结果从一次测量的实验数据中直接得到。间接测量法是指测量时只能测出与被测量有关的电学量，然后经过计算求得被测量。比较测量法是将被测的量与度量器在比较仪器中进行比较，从而测得被测量数值的一种方法。拓展2万用表 万用表是一种测量电压、电流和电阻等参数的仪表，有指针式和数字式2 种。,实训2 测量电阻,知识1指针式万用表的基本使用方法,指针式万用表的基本使用方法如下。（1）将万用表水平放置。（2）检查指针。（3）插好表笔。（4）检查电池。（5）选择项目和量程。（6）万用表使用完毕后，一般应把转换开关旋至交流电压的最高挡或“OFF”挡。,知识2万用表测量电阻的使用要点（1）选择量程。（2）欧姆调零。（3）测量方法。将被测电阻同其他元器件或电源脱离，单手持表笔并跨接在电阻两端。（4）正确读数。（5）每次换挡后，应再次调整“欧姆调零”旋钮，然后再测量。,知识3兆欧表测绝缘电阻的基本方法,兆欧表的基本使用方法如下。（1）选择种类。（2）选择导线。（3）平稳放置。（4）开路试验。（5）短路试验。（6）放电。,拓展2 伏安法测电阻（1）外接法。（2）内接法。,实训3 连接常用导线,知识1常用导线,知识2 常用绝缘材料,知识3导线连接的基本要求,（1）连接可靠。（2）强度足够。（3）接头美观。（4）耐腐蚀。（5）绝缘性能好。,1.剖削导线,（1）剖削塑料硬导线绝缘层。,（2）剖削塑料软线绝缘层。,（3）剖削塑料护套线绝缘层。,2.连接导线,（1）连接单股导线。,（2）连接多股导线,（3）连接单股与多股导线。,3.恢复导线的绝缘,单元小结,1.学习基本概念，要明确这些概念的符号、物理意义、定义式、方向、单位等，可以列表加以比较。,2.学习基本定律，要知道定律的内容、表达式等，并能应用这些定律分析和解决生产、生活中的实际问题。（1）电阻定律。（2）欧姆定律。（3）焦耳定律。3.学习基本技能，要知道这些基本技能的操作要点，反复操练，熟能生巧。（1）电压、电流和电阻的测量是电工的基本测量。（2）剖削导线、连接导线和恢复导线绝缘。,