电路基础知识(中专).ppt

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1、11 电路和电路图12 电流和电压13 电阻14 电功和电功率,第一章 电路基础知识,1.了解电路的基本组成和基本功能。2.了解电路图的基本类型。3.能说出电路图中常用电气元件图形符号的含义。,一、电路的基本组成,手电筒电路 电风扇电路电路的组成,电路由电源、负载、控制装置及导线组成。,1、电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。2、负载是消耗电能的装置,也称为用电器。负载的作用是把电能转换为其他形式的能量。3、控制装置及导线用于连接电源和负载,使它们构成电流的通路,把电源的能量输送给负载,并根据需要控制电路的通、断。4、保护装置保证电路的安全运行。,一、电路各组成部分的功能,电路的基本功能有

2、两大类。一是进行能量的传输、分配和转换。,二、电路的基本功能,(1)实现电能的传输、分配与转换,负载:取用电能的装置,中间环节：传输、分配和转换电能的作用,二是进行信息的传递和处理。,扩音器电路示意图,(2)实现信号的传递与处理,直流电源:提供能源,负载,信号源:提供信息,信号处理：放大、调谐、检波等,三、电路图,用电气符号描述电路连接情况的图称为电路原理图,简称电路图或原理图。它主要反映电路中各元件之间的连接关系,并不考虑各元件的实际大小和相互之间的位置关系。,1.电路原理图,手电筒电路原理图 电风扇电路原理图,原理框图也简称框图,它是一种用矩形框、箭头和直线等来表示电路工作原理和构成概况的

3、电路图。框图主要用来体现电路的大致组成情况和工作流程,更多应用于描述较为复杂的电气系统。,2.原理框图,在一定条件下对实际电气元件加以理想化,只考虑其中起主要作用的某些性能时,称其为理想元件。一个实际电路由一些理想元件连接而成,成为实际电路的电路模型。,四、电路原理图常用图形符号,为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,例：手电筒,手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。,理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。,2）电路模型,手电筒的电路模型,今后分析的都是指电

4、路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。,电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；,灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；,筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导线。,开关用来控制电路的通断。,常用图形符号,常用图形符号,常用图形符号,常用图形符号,12电流和电压,1.了解稳恒直流电、脉动直流电和交变电流的特点。2.理解电压、电位和电动势的概念3.理解电流、电压的参考方向和实际方向的概念。4.能用万用表正确测量电流和电压。,一、电流,1.电流的方向,金属导体中 电解液中,习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的

5、方向实际上与自由电子移动的方向相反。,电荷的定向移动形成电流,移动的电荷又称载流子。,电流的大小称为电流强度，简称电流，是指单位时间内通过导体横截面的电荷量,即:式中,I、Q、t的单位分别为安培(A)、库仑(C)、秒(s)。常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(A)。,2.电流的大小,若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电流,简称直流，用符号DC表示。其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流，称为稳恒直流电；电流大小随时间的变化而变化，但方向不变的电流，称为脉动直流电。若电流的大小和方向都随时间而变化，则称其为交变电流，简称交流，用符号AC表示。,3.直流和交流,小灯泡电路是由

6、直流电源(干电池)供电的，称为直流电路；电风扇电路是由交流电源供电的，称为交流电路。,直流电路,交流电路,可先任意假定一个电流的参考方向，然后根据电流的参考方向列方程求解。,电流的参考方向和实际方向,(2)参考方向的表示方法,电流：,电压：,(1)参考方向,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,2）电路基本物理量的参考方向,注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。,4.电流的测量,电流表的接法,电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V 表示。,二、电压、电位和电动势,1.电压,电压的实际方向即为正电荷

7、在电场中的受力方向。已知电流参考方向，则电压参考方向最好选择与电流一致，称为关联参考方向。,电压的参考方向有3种表示方法。,箭头表示 极性符号 双下标表示 参考方向由正指向负 参考方向由a指向b表示,实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。,通常规定交流36V 以下及直流48V 以下为安全电压，在潮湿、高温、有导电尘埃的环境中应使用12V 电压。,在电路中任意选定一点作为参考点(即零电位点)，则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电位的单位是伏特(V)。通常用V 或 表示。,2.电位,电路符号,电路中任意两点之间的电位差就等于这

8、两点之间的电压,即Uab=Ua-Ub,故电压又称电位差。,电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。,3.电动势,电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到正极所做的功称为电源的电动势，用E 表示，单位为伏特(V)。,电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。,外力克服电场力做功,直流电动势的方向,4.电压的测量,直流电压表的接法,13 电 阻,1.了解电阻率的概念和电阻的计算式。2.了解常用电阻器的主要参数及部分敏感电阻器的特点。3.能用万用表正确测量电阻,并能用兆欧表正确测量绝缘电阻。,一、电阻和电阻率

9、,当电流通过导体时，由于作定向移动的电荷会和导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍作用称为电阻。,导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，计算公式:,式中的比例常数 称为材料的电阻率，单位名称为欧姆米,简称欧米，用符号m 表示；l、S 的单位分别为m、m2。,电阻率的大小反映了物体的导电能力。电阻率很小、容易导电的物体称为导体；电阻率很大、几乎不能导电的物体称为绝缘体。,典型物质的电阻率,有一类导电能力介于导体和绝缘体之间的物体，它们的导电性能受外界条件的影响很大，温度的变化、光照的变化、掺入微量其他物质等都可

10、能使其导电性能发生显著的变化，这类物体称为半导体。,二、常用电阻器 1.常用电阻器的外形和符号,（1）标称阻值标称阻值即电阻器的标准电阻值。（2）允许偏差允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。（3）额定功率额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。,2.电阻器的主要参数,敏感电阻器是指电阻值随温度、电压、湿度、光照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变化而显著变化的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。,三、敏感电阻器,14 电功和电功率,1.理解电功、电功率的概念。2.掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。3.能正确识读电气设备所标

11、额定值的含义。,电流做功的过程，实质上就是将电能转化为其他形式的能的过程。,一、电功,电流所做的功，称为电功，用字母W 表示。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积,即:,电功的常用单位是千瓦时，用符号kWh表示，即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为:,用来测量电流做功多少(也就是电路消耗电能多少)的仪表称为电能表。,机械式电能表 电子式电能表 预付费IC卡式 智能电表 电能表,二、电功率,电流在单位时间内所做的功称为电功率，用字母P 表示，单位是瓦特，简称瓦，用符号W 表示，其计算式为,上式还可以写为,（1）只有在U 和I 为关联参考方向的

12、情况下，才能应用P=UI 来计算电功率，否则应添加一个负号,即P=-UI。（2）公式选定后，U 和I 的代入值应包括其正、负号。（3）无论应用哪个公式计算的结果，只要P 为正值，就表明元件吸收功率，处于负载状态；若P 为负值，则表明元件发出功率，处于电源状态。,电路的功率,U、I 参考方向相同时,U、I 参考方向相反时,表达式中有两套正负号：(1)式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；,(2)U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。,通常取 U、I 参考方向相同。,U=I R,U=IR,解:对图(a)有,U=IR,例:应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。,对图(b

13、)有,U=IR,电流的参考方向与实际方向相反,电压与电流参考方向相反,电路端电压与电流的关系称为伏安特性。,遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。,线性电阻的概念：,线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。,电源与负载的判别,U、I 参考方向不同，P=UI 0，电源；P=UI 0，负载。,U、I 参考方向相同，P=UI 0，负载；P=UI 0，电源。,(1)根据 U、I 的实际方向判别,(2)根据 U、I 的参考方向判别,电源：U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）,负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）,电流通过导体时使

14、导体发热的现象称为电流的热效应。也就是说，电流的热效应就是电能转换成热能的效应，电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示Q 的单位是焦耳（J），这种热也称焦耳热。,三、电流的热效应,【例】某电烤箱电阻是5，工作电压是220V，将其看作纯电阻负载，通电15min能放出多少能量?消耗的电能是多少度?,解:热量,电能,例：一只220V,60W的白炽灯,接在220V的电源上，试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时的电阻。如果每晚工作3h(小时)，问一个月消耗多少电能?,解:通过电灯的电流为,在220V电压下工作时的电阻,一个月用电,W=Pt=60W(3 30)h=0.06kW 90

15、h=5.4kW.h,电气设备长期安全工作时各个参数所允许的最大值称为额定值。常见的额定值有额定电流、额定电压、额定功率等。电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态,也称满载；低于额定功率的工作状态称为轻载；高于额定功率的工作状态称为过载或超载。,四、负载的额定值,电动机的额定值通常标在其外壳的铭牌上，故其额定值也称铭牌数据。,电灯泡额定值的标志 电动机的铭牌,【例】额定值为100/1W 的电阻,两端允许加的最大直流电压为多少?允许流过的直流电流又是多少?,解:根据式 可得,电阻两端允许加的最大直流电压为电阻允许流过的最大直流电流为,本章小结,1.电路的主要物理量,本章小结,2.形成电流必

16、须具备两个条件:要有能自由移动的电荷载流子；导体两端必须保持一定的电压,电路必须闭合。3.电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压,故电压又称电位差。电位是相对的数值,随参考点的改变而改变,但电压是绝对的数值,不随参考点的改变而改变。4.电动势只存在于电源内部,而电压不仅存在于电源两端,而且也存在于电源内部；在有载情况下,电源端电压总是低于电源电动势,只有当电源开路时,电源端电压才与电源电动势相等。,本章小结,5.电流所做的功称为电功,电流在单位时间内所做的功称为电功率。6.额定值就是保证电气设备能长期安全工作的参数最大值,最大电压、最大电流和最大功率分别称为额定电压、额定电流和额定功率。只有当实际电压等于额定电压时,实际功率才等于额定功率,电气设备才能安全可靠、经济合理地工作。,