《直流电路》PPT课件.ppt

电子电工技术与技能,第1章直流电路,知识目标了解电路的基本组成，会识读基本的电器符号和简单的电路图。理解电路中的常用物理量的含义。认识电阻元件并掌握其接法。理解基尔霍夫定律并能简单应用。,技能目标会用万用表测量直流电压、直流电流。会用万用表测量电阻器的阻值。能用兆欧表进行绝缘电阻的测量。,1.1 电路,1.1.1 电路的组成可以使电流流通的闭合路径叫做电路。,图1.1 手电筒实物及电路,1.1.2 电气元件符号及电路图,1.1.3 电路的状态,图1.3 电路的3种状态,1开路状态2有载状态3短路状态,思考与练习1什么叫电路？电路主要由哪几部分所构成？2电路有几种状态，哪种状态是应该避免的？3为防止电路出现短路造成损失，通常采取的措施是什么？,1.2 电路的常用物理量,表示电路状态的基本物理量有电流、电压、电动势、电位、电功率等。,1.2.1 电流1电流的形成2电流的方向通常把正电荷运动的方向规定为电流的方向，也是电子（负电荷）运动的反方向。,图1.4 电路中电流的方向,3电流的大小电流是用来表示电流强弱的物理量。电流的大小用每秒钟通过导体横截面的电荷量q来表示，即：,式中的q表示电量，单位为库仑（C）；t表示时间，单位为秒（s）；电流的基本单位是安培（A），常用的单位还有毫安（mA）、微安（A），换算关系为：l A=103mA=106 A。,4电流的测量测量电流的仪表是电流表或万用表，如图1.5所示。,图1.5 测量电流的仪表,用电流表来测量电流的大小时，应注意以下几点。电流表必须串接到被测量的电路中，如图1.6所示。对交流电流、直流电流应分别用交流电流表和直流电流表测量。,图1.6 直流电流的测量,测量直流电流时，应使电流从电流表的正端（+）流入，负瑞（）流出，与电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，容易损坏电流表。,测电流时，一般要先估计被测电流的大小，再选择电流表的量程使其大于实际电流的数值，以防烧坏电流表。若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，再改用较小挡去测量，最好使指针偏转到满刻度的2/3左右，读数的准确度高。,电压电压又称电位差，是衡量电场力做功本领大小的物理量，用符号U表示。,1电压的大小电压的大小是单位正电荷从电场中A点移到B点电场力所做的功。电压用带双下标的符号UAB表示。若电荷的电量为q，电场力做功为W，电压UAB的表达式为：,2电压的方向电压的实际方向是从高电位点指向低电位点，即由电源正极指向负极。电压的方向有两种表示方法：一种用箭头表示，如图1.7（a）所示；另一种用正、负极性符号表示，如图1.7（b）所示。,图1.7 电压的方向标示,3电压的测量测量电压的仪表是电压表或万用表，如图1.8所示。,图1.8 测量电压的仪表,1.2.3 电位1电位的概念所谓某点的电位就是电场力把单位正电荷从该点移动到零电位点时所作的功。电场力移动正电荷做的功越大，正电荷所在点的电位越高。,通常选大地作为零电位参考点，在电子仪器和设备中又常把金属外壳或电路的公共接点定为零电位点。零电位的符号有两种：“”表示接大地，“”表示接机壳或公共点。,2电位与电压电路中任意两点A、B之间的电位差就是这两点间的电压，关系式为 UABVAVB,1.2.4 电动势1电动势的概念在移动电荷的过程中，电源力对电荷做了功。为了表示电源的这种做功能力，引入电动势这一物理量。,图1.13 抽水机与电源,2电动势的大小电源力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，称为电动势。即电源的电动势在数值上等于电源力把单位正电荷从电源的负极经电源内部移到电源正极的过程中，电源力所做功的大小。,电动势用符号E表示，即：,3电动势的方向电动势的正方向在电源内部是由电源的负极指向正极，也就是从电源的低电位指向电源的高电位。电动势方向有两种表示方法：一种用箭头表示，另一种用正、负极性符号表示，如图1.14所示。,图1.14 电动势的方向表示,1.2.5 电能1电能的概念2电能的大小若导体两端电压为U，通过导体横截面积的电荷量为q，电场力所做的功就是电路所消耗的电能：W=qU=U I t,3电能的测量电能的测量是利用电能表（俗称电度表），如图1.16所示。,图1.16 电度表及接线,1.2.6 电功率用电器在单位时间（t）内所消耗的电能（W）称为电功率，用字母P代表，若是纯电阻电路，则有：,电功率可利用功率表进行测量。图1.17（a）所示。,图1.17功率表,1.3 电阻元件,1.3.1 电阻导体能导电，但同时对电流通过又具有一定的阻碍作用，称为电阻，用R表示。,1电阻定律导体电阻R的大小不仅与导体的电阻率，还与导体的长度L、横截面积S有关，用公式表示为,在温度不变时，一定材料导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的截面积成反比。这个规律叫电阻定律。电阻的基本单位是欧姆（）。,2电阻器的分类（1）按电阻器的制作材料来分，电阻可分为碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、水泥电阻等，实物外形如图1.19所示。,图1.19 不同材料的电阻器,（2）按电阻的数值能否变化来分，电阻可分为固定电阻、微调电阻、电位器等。,图1.20 可变电阻器,（3）按电阻的用途来分，电阻可分为普通电阻、压敏电阻、光敏电阻、热敏电阻等。,图1.21 不同用途的电阻器,3电阻器的识读（1）色标法。（2）直标法。,图1.22 电阻器色环表示法,1.3.2 欧姆定律1部分电路欧姆定律在一段不含电源只有电阻的电路中，流过电阻的电流I大小和加在电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比，即,2全电路欧姆定律在全电路中，通过电路的电流I与电源电动势E的大小成正比，与电路的总电阻R成反比，这就是全电路欧姆定律，用公式表示为,式（1.10）可改写为 E=IR+I R0=U+I R0式中：IR0为电源内部电压，也称内阻压降；U为外电路的电压降，也称路端电压，所以，电源的电动势等于端电压与内阻压降之和。,1.4 电阻的连接,1.4.1 电阻串联电路及特点1电阻串联电路把两个或两个以上的电阻器依次连接，使电流只有一条通路的电路，称为电阻串联电路，图1.26所示为由3个电阻器组成的串联电路。,图1.26 电阻器串联电路,2电阻串联电路的特点（1）电流特点。串联电路的电流处处相等，即 I1=I2=I3=In,（2）电压特点。串联电路的总电压等于各电阻上分电压之和，即 U=U1+U2+U3+Un,（3）电阻特点。R=R1+R2+R3+Rn（4）功率特点。P=P1+P2+P3+Pn（5）电压分配,1.4.2 电阻并联电路及特点1电阻并联电路把几个电阻器的首、尾接在相同两点之间所构成的电路称为电阻并联电路。,图1.28 电阻器并联电路,2电阻并联电路的特点（1）电压特点。U1=U2=U3=Un（2）电流特点。I=I1+I2+I3+In,（3）电阻特点。,（4）功率特点。P=P1+P2+P3+Pn（5）电流分配。,1.4.3 电阻的混联电路实际应用中有时会遇到既有电阻串联又有电阻并联的电路，称为电阻的混联电路，,图1.29 电阻的混联电路,1.5 电路基本定律,1支路2节点3回路4网孔,图1.35 复杂电路,1.5.2 基尔霍夫定律1基尔霍夫第一定律电流定律基尔霍夫第一定律（KCL）是：任一瞬间，流入（或流出）电路任一节点的电流的代数和恒等于零。,图1.36 三极管管脚电流,I=0基尔霍夫第一定律的理论依据是电流的连续性原理，即流过一点（或一个封闭面）的电流既不能积聚，也不能消失，因此流入节点的电流必须等于流出节点的电流。,2基尔霍夫第二定律电压定律基尔霍夫第二定律（KVL）是：任一瞬间在电路中沿任一闭合回路绕行一周，各段电压的代数和恒等于零，即U=0,要使所列的方程独立，必须在每个方程中包含一条未列过方程的支路。,1.5.3 支路电流法支路电流法的分析步骤如下。（1）在电路图上标出各支路的电流参考方向和回路绕行方向。（2）用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式。,（3）用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程式。（4）代入已知数，解联立方程组，求出各支路的电流。,（5）确定各支路电流的实际方向。当支路电流计算结果为正值时，其方向与假设的参考方向相同，若计算结果为负值时，表示其电流的实际方向与假设的参考方向相反。,1.6 技能实训,任务一 认识电工电子实训室1实训目的（1）了解电工电子实训室的电源配置。,（2）掌握实训室操作规程及安全用电的规定。（3）练习使用万用表、直流稳压电源。,2器材准备220V交流电源、380V交流电源、直流稳压电源、万用表。,3实训相关知识（1）实验操作规程。（2）安全用电。（3）万用表的使用。（4）直流稳压电源的使用。,4实训内容与步骤（1）电源的认识。（2）电源开关的认识。（3）直流稳压电源的使用。,5问题讨论（1）在实验中发现有人触电时应如何处理?（2）测量直流电压时发现表针反向偏转，是什么原因?如何解决?,任务二 直流电流、电压的测量1实训目的学会较熟练地用万用表正确测量直流电压和直流电流。,2器材准备电烙铁、万用表、直流稳压电源、电阻器5只（见图1.44）、导线若干条。,图1.44 直流电流、电压的测量电路,3实训相关知识测量直流电压时，万用表置于合适的直流电压挡，表笔必须按极性要求，并联在被测电路的两端。测量直流电流时，电流表置于合适的直流电流挡，表笔必须按电流方向要求，串联在被测电路之中。,4实训内容与步骤（1）先按图1.44所示连接电阻混联电路。（2）将直流稳压电源的直流输出电压调为6V。（3）将电路接入6V的直流电源进行测量。（4）将测量数据填入表1.2和表1.3中。,5问题讨论（1）该实验将直流电压量程分别设置在10V、50V挡，测量得到的电压值Uad一样吗？怎么设置量程能保证测量结果的正确？（2）测量电流时，电流表一般必须串联在被测电路之中。为了测量的方便，是否可不断开电路测得回路的电流I4？,任务三 绝缘电阻的测量1实训目的学会使用兆欧表正确测量线缆的绝缘电阻和电动机的绝缘电阻。,2器材准备兆欧表、线缆、电动机。3实训相关知识,4实训内容与步骤（1）测量前的准备。（2）测量线缆的绝缘电阻。（3）测量电动机定子绕组对地的绝缘电阻。（4）测量电动机的定子绕组之间的绝缘电阻。,5问题讨论（1）万用表和兆欧表分别测量何种电阻？（2）兆欧表的使用要注意什么问题？,