电工基础ppt课件周绍敏3复习过程.ppt

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1、电工基础课件周绍敏3,学时分配：,第二章简单直流电路,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,第二节电池组,第三节电阻的串联,第四节电阻的并联,第五节电阻的混联,第六节万用表的基本原理,第七节电阻的测量,第八节电路中各点电位的计算,本章小结,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,一、电动势,二、闭合电路的欧姆定律,三、负载获得最大功率的条件,一、电动势,电动势通常用符号 E 或 e(t)表示，E 表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势)，e(t)示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为 e。电动势的国际单位制为伏特，记做 V。,电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。,衡量电源的电源力大小

2、及其方向的物理量叫做电源的电动势。,电动势是一个标量。,电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。,电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设 W 为电源中非静电力(电源力)把正电荷量 q 从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为,二、闭合电路的欧姆定律,图中 R0 表示电源的内部电阻，R 表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为 E RI+R0I 或,外电路两端电压，显然，负载电阻 R 值越大，其两端电压 U 也越大；当 R R0 时(相当于开路)，则 U=E；当 R

3、 R0时(相当于短路)，则 U=0，此时一 般情况下的电流(I=E/R0)很大，电源容易烧毁。,【例2-1】如图 2-2 所示，当单刀双掷开关 S 合到位置 1 时，外电路的电阻 R1=14，测得电流表读数 I1=0.2 A；当开关 S 合到位置 2 时，外电路的电阻 R2=9，测得电流表读数 I2=0.3 A；试求电源的电动势 E 及其内阻 R0。,图 2-2 例题 2-1,R0,解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组,解得：R0 1，E 3 V。本例题给出了一种测量直流电源电动势 E 和内阻R0的方法。,三、负载获得最大功率的条件,电源输出的最大功率是,容易证明：在电源电动势 E 及其

4、内阻保持不变时，负载 R 获得最大功率的条件是 R=R0，此时负载的最大功率值为,图 2-3电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线,解:将(R1+R0)视为电源的内阻，则 RP R1+R0 2.5 时，RP 获得最大功率,第二节电池组,一、电池的串联,二、电池的并联,图 2-5串联电池组,一、电池的串联,如果有 n 个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为E串 nE，r串 n R0,如图 2-5 所示串联电池组，每个电池的电动势均为 E、内阻均为 R0。,串联电池组的电动势是单个电池电动势的 n 倍，额定电流相同。,二、电池的并联,如图 2-6 所示并联电池组，每个电

5、池的电动势均为 E、内阻均为 R0。,如果有 n 个相同的电池相并联，那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为E并 E，r并 R0/n,并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的 n 倍，电动势相同。,图 2-6 并联电池组,第三节电阻的串联,一、电阻串联电路的特点,二、应用举例,一、电阻串联电路的特点,图 2-7电阻的串联,设总电压为 U、电流为 I、总功率为 P。,1.等效电阻:R R1 R2 Rn,2.分压关系：,特例：两只电阻 R1、R2串联时，等效电阻 R=R1 R2,则有分压公式,3.功率分配:,二、应用举例,解：将电灯(设电阻为 R1)与一只分压电 R2串联后，接入 U 220

6、V 电源上，如图 2-8 所示。,【例2-3】有一盏额定电压为 U1 40 V、额定电流为 I 5 A 的电灯，应该怎样把它接入电压 U 220 V 照明电路中。,图 2-8例题 2-3,解法一：分压电阻 R2 上的电压U2=UU1=(220 40)V=180 V，且 U2=R2I，则,解法二：利用两只电阻串联的分压公式,可得,即将电灯与一只 36 分压电阻串联后，接入 U=220 V 电源上即可。,解：如图 2-9 所示。该电流表的电压量程为 Ug=RgIg=0.1 V，与分压电阻 R串联后的总电压 Un=3 V，即将电压量程扩大到 n=Un/Ug=30 倍。利用两只电阻串联的分压公式，可得

7、,则,上例表明，将一只量程为 Ug、内阻为 Rg 的表头扩大到量程为 Un，所需要的分压电阻为 R=(n 1)Rg，其中 n=(Un/Ug)称为电压扩大倍数。,第四节电阻的并联,一、电阻并联电路的特点,二、应用举例,设总电流为 I，总电压为 U，总功率为 P。1.等效电导:G=G1 G2 Gn 即,一、电阻并联电路的特点,图 2-10电阻的并联,2.分流关系：R1I1=R2I2=RnIn=RI=U,3.功率分配：R1P1=R2P2=RnPn=RP=U 2I,特例：两只电阻 R1、R2 并联时，等效电阻,则有分流公式,【例2-5】如图 2-11 所示，电源供电电压U=220 V，每根输电导线的电

8、阻均为 R1=1，电路中一共并联 100 盏额定电压 220V、功率 40 W 的电灯。假设电灯正常发光时电阻值为常数。试求：(1)当只有 10 盏电灯工作时，每盏电灯的电压 UL 和功率 PL；(2)当 100 盏电灯全部工作时，每盏电灯的电压 UL 和功率 PL。,二、应用举例,图 2-11例题2-5,解:每盏电灯的电阻为 R=U2/P=1210，n 盏电灯并联后的等效电阻为 Rn=R/n根据分压公式，可得每盏电灯的电压，功率,(1)当只有 10 盏电灯工作时，即 n=10，则 Rn=R/n=121，因此,(2)当100盏电灯全部工作时，即 n=100，则 Rn=R/n=12.1，,【例2

9、-6】有一只微安表，满偏电流为 Ig=100 A、内阻 Rg=1 k，要改装成量程为 In=100A的电流表，试求所需分流电阻 R。,图 2-12例题2-6,解：如图 2-12 所示，设 n=In/Ig(称为电流量程扩大倍数)，根据分流公式可得 I n，则,本题中 n=In/Ig=1000，,上例表明，将一只量程为 Ig、内阻为 Rg 的表头扩大到量程为 In，所需要的分流电阻为 R=Rg/(n 1)，其中 n=(In/Ig)称为电流扩大倍数。,第五节电阻的混联,一、电阻混联电路分析步骤,二、解题举例,一、电阻混联电路分析步骤,在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。

10、对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：,1首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；2利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；3利用已知条件进行计算，确定电路的端电压与总电流；4根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或各部分的电压。,二、解题举例,【例2-7】如图 2-13 所示，已知 R1 R2 8，R3 R4 6，R5 R6 4，R7 R8 24，R9 16；电压 U 224 V。试求：(1)电路总的等效电阻 RAB 与总电流 I；(2)电阻 R9 两端的电压 U9 与通过它的电流 I9。,图2-13例2-7,(2)利用分压

11、关系求各部分电压：UCD=RCD I=96 V，,解:(1)R5、R6、R9三者串联后，再与 R8 并联，E、F两端等效电阻为 REF(R5 R6 R9)R8 12 REF、R3、R4 三电阻串联后，再与 R7 并联，C、D 两端等效电阻为 RCD(R3 REF R4)R7 12 总的等效电阻 RAB R1 RCD R2 28 总电流 I U/RAB（224/28）A 8 A,【例2-8】如图 2-14 所示，已知 R 10，电源电动势 E=6 V，内阻 r 0.5，试求电路中的总电流 I。,图2-14 例题 2-8 的等效电路,解:首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，并画出等效电路，如图 2

12、-15 所示。四只电阻并联的等效电阻为 Re R/4 2.5 根据全电路欧姆定律，电路中的总电流为,图 2-15例题 2-8 的等效电路,第六节 万用电表的基本原理,一、万用表的基本功能,二、万用表的基本原理,三、万用表的使用,万用电表又叫做复用电表，通常称为万用表。它是一种可以测量多种电量的多量程便携式仪表，由于它具有测量的种类多、量程范围宽、价格低以及使用和携带方便等优点，因此广泛应用于电气维修和测试中。,一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等，有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、电容、电感以及晶体管的 值等。,一、万用表的基本功能,万用表的基本原理是建立在欧姆定律和

13、电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。,万用表的表头是进行各种测量的公用部分。表头内部有一个可动的线圈（叫做动圈），它的电阻 Rg 称为表头的内阻。动圈处于永久磁铁的磁场中，当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转。固定在动圈上的指针随着动圈一起偏转的角度，与动圈中的电流成正比。当指针指示到表盘刻度的满标度时，动圈中所通过的电流称为满偏电流 Ig。Rg与 Ig 是表头的两个主要参数。,二、万用表的基本原理,1直流电压的测量,将表头串联一只分压电阻 R，即构成一个简单的直流电压表，如图 2-16 所示。,图 2-16简单的直流电压表,测量时将电压表并联在被测电压 Ux 的两端，通过表头的

14、电流与被测电压 Ux 成正比,在万用表中，用转换开关分别将不同数值的分压电阻与表头串联，即可得到几个不同 的电压量程。,【例2-9】如图 2-17 所示某万用表的直流电压表部分电路，五个电压量程分别是 U1 2.5 V，U2 10 V，U3 50 V，U4 250 V，U5 500 V，已知表头参数Rg 3 k，Ig 50A。试求电路中各分压电阻 R1、R2、R3、R4、R5。,图 2-1例题2-9,解:利用电压表扩大量程公式 R(n1)Rg，其中 n(Un/Ug)，Ug RgIg 0.15 V。,(1)求 R1：n1(U1/Ug)16.67，R1(n 1)Rg 47 k,(2)求 R2：把

15、Rg2 Rg R1 50 k视为表头内阻，n2(U2/U1)4，则 R2(n 1)Rg2 150 k,(3)求 R3：把 Rg3 Rg R1 R2 200 k视为表头内阻，n3(U3/U2)5，则 R3(n 1)Rg3 800 k,(4)求 R4：把 Rg4 Rg R1 R2 R3 1000 k视为表头内阻，n4(U4/U3)5，则 R4(n 1)Rg4 4000 k 4 M,(5)求 R5：把 Rg5 Rg R1R2 R3 R4 5 M视为表头内阻，n5(U5/U4)2，则 R4(n 1)Rg5 5 M,将表头并联一只分流电阻 R，即构成一个最简单的直流电流表，如图 2-18 所示。设被测电

16、流为 Ix，则通过表头的电流与被测电流 Ix 成正比，即,分流电阻 R 由电流表的量程 IL 和表头参数确定,2.直流电流的测量,图 2-18简单的直流电流表,实际万用表是利用转换开关将电流表制成多量程的，如图 2-19 所示。,万用表测量电阻(即欧姆表)的电路如图 2-20 所示。,3.电阻的测量,可变电阻 R 叫做调零电阻，当红、黑表笔相接时(相当于被测电阻 Rx 0)，调节 R 的阻值使指针指到表头的满刻度，即,万用表电阻挡的零点在表头的满度位置上。而电阻无穷大时(即红、黑表笔间开路)指针在表头的零度位置上。当红、黑表笔间接被测电阻 Rx 时，通过表头的电流为,可见表头读数 I 与被测电

17、阻 Rx 是一一对应的，并且成反比关系，因此欧姆表刻度不是线性的。,万用表有红与黑两只表笔（测棒），表笔可插入万用表的“、-”两个插孔里，注意一定要严格将红表笔插入“”极性孔里，黑表笔插入“-”极性孔里。测量直流电流、电压等物理量时，必须注意正、负极性。根据测量对象，将转换开关旋至所需位置，在被测量大小不详时，应先选用量程较大的高挡试测，如不合适再逐步改用较低的挡位，以表头指针移动到满刻度的三分之二位置附近为宜。,1.正确使用转换开关和表笔插孔,三、万用表的使用,2.正确读数 万用表有数条供测量不同物理量的标尺，读数前一定要根据被测量的种类、性质和所用量程认清所对应的读数标尺。,3.正确测量电

18、阻值 在使用万用表的欧姆挡测量电阻之前，应首先把红、黑表笔短接，调节指针到欧姆标尺的零位上，并要正确选择电阻倍率挡。测量某电阻 Rx 时，一定要使被测电阻断电不与其它电路有任何接触，也不要用手接触表笔的导电部分，以免影响测量结果。当利用欧姆表内部电池作为测试电源时(例如判断二极管或三极管的管脚)，要注意到黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负极。,4.测量高电压时的注意事项,在测量高电压时务必要注意人身安全，应先将黑表笔固定接在被测电路的地电位上，然后再用红表笔去接触被测点处，操作者一定要站在绝缘良好的地方，并且应用单手操作，以防触电。在测量较高电压或较大电流时，不能在测量时带电转动转换开关

19、旋钮改变量程或挡位。,5.万用表的维护,万用表应水平放置使用，要防止受震动、受潮热，使用前首先看指针是否指在机械零位上，如果不在，应调至零位。每次测量完毕，要将转换开关置于空挡或最高交流电压挡上。在测量电阻时，如果将两只表笔短接后指针仍调整不到欧姆标尺的零位，则说明应更换万用表内部的电池；长期不用万用表时，应将电池取出，以防止电池受腐蚀而影响表内其它元件。,第七节电阻的测量,一、电阻的测量方法,二、伏安法测电阻,三、惠斯通电桥,一、电阻的测量方法,电阻的测量在电工测量技术中占有十分重要的地位，工程中所测量的电阻值，一般是在 10-6 1012 的范围内。为减小测量误差，选用适当的测量电阻方法，

20、通常是将电阻按其阻值的大小分成三类，即小电阻(1 以下)、中等电阻(1 0.1 M)和大电阻(0.1 M 以上)。测量电阻的方法很多，常用的方法分类如下：,1.按获取测量结果方式分类,(1)直接测阻法采用直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位（、k 或 M)刻度的，根据仪表指针在标尺上的指示位置，可以直接读取测量结果。例如用万用表的电阻挡或兆欧 表等测量电阻，就是直接测阻法。,(2)比较测阻法采用比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，当检流计指零时，可以根据已知的标准电阻值，获取被测电阻的阻值。,(3)间接测阻法通过测量与电阻有关的电量，然后根据相关公式计算，求

21、出被测电阻的阻值。例如得到广泛应用的、最简单的间接测阻法是电流、电压表法测量电阻（即伏安法）。它是用电流表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后根据欧姆定律即可计算出被测电阻的阻值。,2.按被测电阻的阻值的大小分类,(1)小电阻的测量是指测量 1 以下的电阻。测量小电阻时，一般是选用毫欧表。要求测量精度比较高时，则可选用双臂电桥法测量。,(2)中等电阻的测量是指测量阻值在 1 0.1 M 之间的电阻。对中等电阻测量的最为方便的方法是用电阻表进行测量，它可以直接读数，但这种方法的测量误差较大。中等电阻的测量也可以选用伏、安表测阻法，它能测出工作状态下的电阻值。其测量误差比

22、较大。若需精密测量可选用单臂电桥法。,(3)大电阻的测量是指测量阻值在 0.1 M 以上的电阻。在测量大电阻时可选用兆欧表法，可以直接读数，但测量误差也较大。,图 2-21伏安法测电阻,二、伏安法测电阻,图 2-21(a)是电流表外接的伏安法，这种测量方法的特点是电流表读数 I 包含被测电阻 R 中的电流 I 与电压表中的电流IV，所以电压表读数 U 与电流表读数I的比值应是被测电阻 R 与电压表内阻 RV 并联后的等效电阻，即(R/RV)U/I，所以被测电阻值为,如果不知道电压表内阻 RV 的准确值，令，则该种测量方法适用于 R RV 情况，即适用于测量阻值较小的电阻。,图 2-21伏安法测

23、电阻,图 2-21(b)是电流表内接的伏安法，这种测量方法的特点是电压表读数 U 包含被测电阻 R 端电压 U 与电流表端电压 UA，所以电压表读数 U 与电流表读数 I 的比值应是被测电阻 R 与电流表内阻 RA 之和，即 R RA=U/I，所以被测电阻值为,如果不知道电流表内阻的准确值，令，则该种测量方法适用于 R RA 的情况，即适用于测量阻值较大的电阻。,三、惠斯通电桥,惠斯通电桥法可以比较准确地测量电阻，其原理如图 2-22 所示。,R1、R2、R3为可调电阻，并且是阻值已知的标准精密电阻。R4 为被测电阻，当检流计的指针指示到零位置时，称为电桥平衡。此时，B、D 两点为等电位，被测

24、电阻为,惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥。,被测电阻为,第八节电路中各点电位的计算,一、电位参考点(即零电位点),二、电位的定义,一、电位参考点(即零电位点),在电路中选定某一点 A 为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即 VA 0。电位参考点的选择方法是：,(1)在工程中常选大地作为电位参考点；(2)在电子线路中,常选一条特定的公共线或机壳作为电位参考点。,在电路中通常用符号“”标出电位参考点。,二、电位的定义,电路中某一点M的电位 VM 就是该点到电位参考点 A 的电压，也即 M、A 两点间的电位差，即VM UMA,计算电路中某点电位的方法是：(1)确认电位参考点的位置；(2

25、)确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正、负极性；(3)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和：电阻元件电压降写成 RI 形式，当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。电源电动势写成 E 形式，当电动势的方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。,【例2-10】如图 2-23 所示电路，已知：E1 45 V，E2 12 V，电源内阻忽略不计；R1 5，R2 4，R3 2。求 B、C、D 三点的电位 VB、VC、VD。,图2-23例题2-10,解:利用电路中 A 点为电位参考点(零电位点)，电流方向为

26、顺时针方向：,B 点电位：VB=UBA=R1I=15 VC 点电位：VC=UCA=E1 R1I=(45 15)V=30 VD 点电位：VD=UDA=E2 R2I=(12 12)V=24 V,必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是绝对的，不随电位参考点的不同发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位则是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。,例如，在上例题中，假如以 E 点为电位参考点，则B 点的电位变为 VB=UBE=R1I R2I=27 V；C 点的电位变为 VC=UCE=R3I E2=18 V；D 点的电位变为 VD=UDE=E2=12 V。,本章

27、小结,一、闭合电路的欧姆定律,二、电池组,三、电阻的串联,四、电阻的并联,五、万用表,六、电阻的测量,七、电路中各点电位的计算,负载 R 获得最大功率的条件是 R=R0，此时负载的最大功率值为,二、电池组 n 个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势E串=nE，等效内阻 R0串=n R0。n 个相同的电池相并联，那么整个并联电池组的电动势E并=E，等效内阻R0并=R0/n。,一、闭合电路的欧姆定律,四、电阻的并联,1.等效电导:G=G1 G2 Gn 即,2.分流关系：R1I1=R2I2=RnIn=RI=U3.功率分配：R1P1=R2P2=RnPn=RP=U2,三、电阻的串联,万用表的基本

28、原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等。,六、电阻的测量1.直接测阻法采用直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位(、k 或 M)刻度的，可以直接读取测量结果。例如用万用表的 挡测量电阻，就是直接测阻法。2.比较测阻法采用比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，当检流计指零时，可以根据已知的标准电阻值，获取被测电阻的阻值。,五、万用表,3.间接测阻法通过测量与电阻有关的电量，然后根据相关公式计算，求出被测电阻的阻值。例如得到广泛应用的、最简单的间接测阻法是伏安法。它是用电流表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后根据欧姆定律即可计算出被测电阻的阻值。,惠斯通电桥法可以比较准确地测量电阻，电桥平衡时，被测电阻为。惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥，被测电阻为。,在电路中选定某一点 A 为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即 VA 0。电路中某一点 M 的电位 VM 就是该点到电位参考点 A 的电压，也即 M、A 两点间的电位差，即 VM UMA。,七、电路中各点电位的计算,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,