电工作业第一章 电工基础教案.docx
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1、电工作业第一章 电工基础教案第一章电工基础知识 第一节 直流电路概念 授课内容: 一、电路的组成:由电源、负载、开关和导线等四部分按照一定的方式连接起来的闭合回路,称为电路。 S E R 1、电源:在电路中提供电能的,如干电池,蓄电池,交直流发电机等。 2、负载:消耗能量的设备,如电灯、电炉和电动机等。 3、开关:用来实现对电路进行控制和保护作用等。如:刀闸开关、熔断器等。 4、导线;是用来联接电路的,为电路提供通路的。在电路中起输送电能的作用。常用铜、铝等材料制作。 二、电流 1、电流:导体中自由电子在电场力的作用下作定向移动,形成电流。 2、方向: 通常,我们把正电荷定向移动的方向定为电流
2、的方向,而电子移动的方向和电流的方向正好相反。 3、电流的大小:在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电1 量的多少。用符号I 表示 I = Q / t 式中 I 电流 ; Q 电荷量 ; t 时间 。 4、电流的测量:常用电流表。 注意:a、量称 b、极性 c、与被测电路串连。 例一、如果3 s 内通过导体横截面的电量是12 C ,求通过导体的电流是多少?如果通过导体的电流是0.3 A,那么3s 内将有多少电量通过导体截面? 解:公式 I=Q / t 三、电位、电压、电动势 1、电位: 1)、电位:把正电荷在某点具有的能量,称为该点的电位。 正电荷从高电位流向低电位;负电荷恰正好相反 2)、
3、参考点:通常将大地作为参考点,且电位为零。 3)、电位的正负:正电位某的电位高于参考点的电位 负电位与正电位相反。 4)、不同的参考点,电位不同,即电位的大小与参考点有关。 例 :P6 求:VA,VB , VC A 3V B 6V C A 3V B 6v C 2 2、电压 1)、电压:电路中某两点的电位差,叫做该两点间的电压。 2)、方向:由高点位指向低电位。 3)、单位:伏特 4)、测量:电压表 注意:a、并列在被测电路中 b、极性 c、量称 3、电动势 1)、电动势:电源正负极间存在电位差,导线中便存在着电场,自由电子便在电场力的作用下,沿导线由负极移向正极,而电源力再把负电荷由正极送到负
4、极,因而做功W 电动势E=W/q q 电荷量 2)、方向:由电源的负极经由内电路指向电源的正极。 四、电阻 1、电阻:导体中的自由电子在运动过程中,自由电子间的碰撞及自由电子与原子间的碰撞,阻碍了电子的移动,称其为电阻。 2、单位: 欧姆 K M 3、导体的电阻:R =L/S 导体的材料; L 导体的长度 S 导体的界面 小结: 本节课主要讲解了电路、电流、电位、电压、电功率、电阻的概 3 念,通过本节课程的学习,使学生对电路的构成,及电路元件、 电流电压等有初步的认识,为下面学习打下良好基础。 作业: 1、何谓电路?电路有那几部分组成?各部分的作用是什么? 2、电位和电压有哪些异同点? 3、
5、什么是电动势,其方向如何规定? 4 第二节 欧姆定律及电阻的串并联 授课内容: 欧姆定律: 一、 部分电路的欧姆定律 部分电路:电路中的一部分,叫做部分电路。 I R U=RI I=U/R 二、全电路欧姆定律 S I E r - U + R 全电路:由内电路和外电路组成的闭合回路的整体。 全电路欧姆定律:I = E / (R+r) U= E - I r 注意两种极端状态:1、 开路 2、短路 电阻的串联、并联和混联 一、电阻的串联 1、串联:各个电阻首尾相联,称为电阻的串联。 R1 R2 2、特点:1)、电流:相等 2)、总电压:等于各个电阻上分电压之和。 5 3)、总电阻:等于各分电阻之和。
6、R= R1+ R2 4)、每个电阻上的电压与总电压之间的关系为: U1=(R1/R )U U2=(R2/R) U 可见,每个电阻上分得的电压大小和电阻成正比。 3、应用:1)、分压器 2)、扩充电压表的量程 二、电阻的并联 1、并联:各个电阻首首相联,尾尾相联 R1 R2 2、特点:1)、并联支路两端电压相等 2)、总电流:等于各个支路电流之和 3)、总电阻:总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和 1/R= 1/R1+1/R2 4)、每一个电阻上流过的电流和电阻成反比 I1=( R/R1 )I 3、应用:1)、可获得小电阻 2)、电压相同的负载并列使用,互不影响 3)、扩大电流表的量程 三、电阻的
7、混联: 既有串联又有并联的连接方式叫做混联。 6 小结: 本课程主要讲解了电路的欧姆定律,分析了电流、电压、电阻三者的关系,同时也详细讲解了电阻的串、并、混联电路。通过以上的讲解使同学们掌握简单电路的分析方法。 作业: 1、什么是欧姆定律? 2、电阻串联的特点是什么?主要作用有哪些? 3、电阻并联的特点是什么?主要作用有哪些? 7 第三节 电功和电功率、电容器 授课内容: 一、电功 1、电功:电场力把电荷从一点移到另一点,对电荷所做的功,称为电功。 2、大小: W=q u 而 q=I t 所以 W=u I t 对电阻电路 U=RI W=I2Rt=U2/R 其中 w功率,焦耳J I电流,安培A;
8、 u电压,伏特V。 3、单位:国际单位 焦耳,常用单位 度 1KW.h = 3.6 X 106 J 二、电功率 1、电功率:电场力在单位时间内所做的功 2、大小: P=w/t=u i P电功率,瓦特w 。 3、单位:W KW 注意:电器上通常标注的功率和电压,即为设备的额定功率和额定电压。 三、焦耳楞次定律 8 电流通过导体会发热,Q=I2Rt 四、电容器与电容 一、电容器 1、电容器:任意两块非常接近的金属导体,中间隔以绝缘介质,形成一个电容器。 2、电压与电量的关系: Q=CU C电容器的电容量 C=Q/U 3、C的意义:在一定电压下,电容器储存电荷量的大小。 C的单位:法拉、微法,皮法
9、1F=106F=1012PF 二、电容器的串联和并联 1、串联: 1)、电容器的串联:两个或两个以上的电容器依次首尾相联。 C1 C2 2)、串联的特点:a、每个电容器上的电荷量都相等,等于等效电容上的电荷量, Q1 = Q 2 = Q b、总电压等于各个电容上的电压之和。 U=U1+U2 3)、等效电容:经过推倒知:总电容的倒数等于各个电容的倒数9 和。1/C=1/C1+1/C2 2、电容器的并联 1)、并联:多个电容器首首相联,尾尾相联。 C1 C2 2)、特点:a、电压相等 b、总电荷量等于各电容电荷量之和,Q=Q1+Q2 c、总电容等于各个并联电容之和,C=C1+C2 三、基尔霍夫定律
10、: 基尔霍夫定律是任何集总参数电路都适用的基本定律,它包括电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束关系,基尔霍夫电压定律描述电路中各电压的约束关系 1、电路的几个名词 (1) 支路:一个二端元件视为一条支路,其电流和电压分别称为支路电流和支路电压。 (2) 结点:电路元件的连接点称为结点。 (3) 回路:由支路组成的闭合路径称为回路。 (4) 网孔:将电路画在平面上内部不含有支路的回路,称为网孔。 2、基尔霍夫电流定律 对于任何集总参数电路的任一结点,在任一时刻,流出该结点全10 部支路电流的代数和等于零。 对电路某结点列写 KCL方程时,流出该结点的支路电流取正号,流入该结
11、点的支路电流取负号。 KCL不仅适用于结点,也适用于任何假想的封闭面,即流出任一封闭面的全部支路电流的代数和等于零。 在任一时刻,流入任一结点(或封闭面)全部支路电流的代数和等于零,意味着由全部支路电流带入结点(或封闭面)内的总电荷量为零,这说明KCL是电荷守恒定律的体现。 3、基尔霍夫电压定律 (KVL) 对于任何集总参数电路的任一回路,在任一时刻,沿该回路全部支路电压的代数和等于零。 在列写回路KVL方程时,其电压参考方向与回路绕行方向相同的支路电压取正号,与绕行方向相反的支路电压取负号。 KVL可以从由支路组成的回路,推广到任一闭合的结点序列,即在任一时刻,沿任一闭合结点序列的各段电压(
12、不一定是支路电压)的代数和等于零。 由支路组成的回路可以视为闭合结点序列的特殊情况。沿电路任一闭合路径(回路或闭合结点序列)各段电压代数和等于零,意味着单位正电荷沿任一闭合路径移动时能量不能改变,这表明KVL是能量守恒定律的体现。 11 小结: 本课程主要讲解了电功、电功率、焦耳-楞次定律,同时也详细讲解了电容器、基尔霍夫定律。通过以上的讲解使同学们更加深入的对简单电路的认识、并初步熟悉了复杂电路的分析方法,并能够对电路进行正确的分析计算。 作业: 1、什么是基尔霍夫定律? 2、什么是功率、电能、功? 3、电容的特别是什么?并说出它的作用? 12 第四节 磁场的基本概念 授课内容: 一、磁场和
13、磁力线 1、磁场:磁铁周围存在着一个肉眼看不见的特殊物质,这种物质称为磁场。 2、磁力线:用来描述磁场中某点磁场的大小和方向的概念。 1)、磁力线在磁铁外部总是丛N极出,S极入;在磁铁内部则相反。 2)、磁场的大小用磁力线的疏密程度表示;磁场的方向即为磁力线在该点的切线方向。 3)、磁力线是一些封闭的曲线。 二、电流的磁场 1、通电直导线的磁场 是以通电直导线为中心的一组同心圆,方向满足右手螺旋定,四个弯曲手指指向磁场方向,大拇指指向为电流的方向。 I 2、通电线圈的磁场 右手螺旋定则同时适合螺线管线圈,四个弯曲手指为电流的方向,大拇指方向线圈磁场的N极。 i 13 三、磁场的基本物理量 1、
14、磁感应强度: 1)、作用:描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。 2)、大小:磁感应强度在数值上等于与磁场方向相垂直的单位长度的导体,通过单位电流时所受的作用力。 匀强磁场中: F=BLI B = F / L I I 其中 B磁感应强度,T; L导体的有效长度,M; F导体所受的作用力,N。 3)、单位:特斯拉 2、磁通 磁通 :磁感应强度B 与垂直与磁场方向的面积S的乘积。 =BS B=/S 磁感应强度B:单位面积上磁力线条数。 3、磁场强度:用来确定磁场和电流间关系的物理量。 大小:H=IN/L 1)、磁导率:表示磁场中媒介质的导磁性能的物理量。 2)、真空的磁导率为 0=410-7 亨利
15、/米 14 3)、相对磁导率:任一媒介质磁导率与真空磁导率0的比值。 r=/0 4)、磁感应强度B与磁场强度H的关系 B=H 四、铁磁物质的磁化和分类 媒介质的分类:根据r 的大小分为铁磁性物质和非铁磁性物质。 非铁磁性物质:如空气、木材等。 铁磁性物质:如铸铁、硅钢片等,可用来制作所有电磁设备铁芯。 1)、磁场强度:表示磁场性质的物理量。大小为磁场中某点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值。 H=B/ 、铁磁性物质的磁化 物质的磁化:本来不带磁性的物质,由于受磁场的作用而具有了磁性的现象。 原因: 铁磁性物质有许多磁畴组成,每一个磁畴相当于一个小磁铁。 在外磁场作用下,磁场会沿着磁场方向取向排
16、列,形成附加磁场从而磁场显著增强 有些铁磁性物质,在去掉外磁场后,磁畴的一部分或大部分仍保持取向一致,对外仍是显磁性,从而形成了永久性磁铁。 应用:广泛使用在电子和电气设备中,如使变压器,电机在同容量下15 体积小,重量轻。 1、磁化曲线:为了具体分析研究某种材料的导磁性能,用实验的方法测试磁感应强度B和磁场强度H的关系曲线。 2、磁滞回线:铁质性物质经过多次磁化,退磁的循环,得到一个封闭对称于原点的闭合曲线。 基本磁化曲线:铁磁性材料,在反复交变磁化中,可得到一系列大小不一的磁滞回线,连接各条对称的磁滞回线的顶点,得到一条曲线叫基本磁滞回线。 剩磁和矫顽磁力越大的铁磁性物质,磁滞损耗就越大。
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