电工基础PPT课件

下一页总目录章目录返回上一页电工基础下一页总目录章目录返回上一页概述电，是物质的一种属性，正像体积、重量、形状、颜色、气味等是物质的属性一样。物质具有电属性，在物理学和电工学中把它称做物质带有电荷。物质的组成：由分子组成，而分子由原子组成，原子由原子核和围绕原子核旋转的电子所组成。下一页总目录章目录返回上一页氢原子（H）结构旋转的电子原子核习惯上规定：原子核的电性质为“正电性”：，或者说具有：“正电荷”，用“+”表示。而电子的电性质为“负电性”：，或者说具有：“负电荷”，用“-”表示。因正电荷和负电荷数量相等，对外不显电性。如何使它显示电性？概述下一页总目录章目录返回上一页使物体显示出电性的方法：1.摩擦生电2.光电效应3.热电效应4.感应带电实验证明:物体所带的电荷只有两种,即正电荷、负电荷。电荷具有“同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引”的特性。FFFF下一页总目录章目录返回上一页概述综上所述：从微观领域分析，电是看不见，摸不着。但从上一些现象感觉到它的存在。从哪些现象感觉到它的存在？请同学们举例？正是电荷的移动，电流通过这些设备所产生的一切电的现象是看得见，摸得着。试想如果没有电？今天的生活是什么样？作为电工技术，我们主要研究生产和日常生活中用电设备的原理、性能及安全用电等，电工基础是专业技术的必备课程，是敲门砖、是入门课，学好它为后续课程打下良好的基础。下一页总目录章目录返回上一页第1章电路的基本知识与基本定律1.1电路及电路图1.2电流1.４电压与电位1.６欧姆定律1.5电阻与电导1.７电路中各点电位的计算1.８电功与电功率1.3电动势1.９电压、电流、电阻的测量本章目录下一页总目录章目录返回上一页本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.理解电路的欧姆定律并能正确应用；3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4.会计算电路中各点的电位；5.掌握直流电压、电流及电阻的测量方法第1章电路的基本知识与基本定律下一页总目录章目录返回上一页1.电路的组成部分—1电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线1—1电路及电路图电路是电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。下一页总目录章目录返回上一页直流电源直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息1.电路的组成部分-2放大器扬声器话筒提问：举例说明，实际电路的组成。下一页总目录章目录返回上一页(1)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒2.电路的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线下一页总目录章目录返回上一页3电路图手电筒的电路模型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R+RoE–S+U–I电池导线灯泡开关手电筒由电池、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。下一页总目录章目录返回上一页手电筒的电路模型R+RoE–S+U–I电池导线灯泡开关电池是电源元件，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体。开关用来控制电路的通断。今后分析的都是指电路模型，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。下一页总目录章目录返回上一页4电路的图形符号部分电工图形符号电路中图形符号为国家标准符号，国家新标准为GB4728—85，此标准基本上与国际标准接轨。灯图形符号名称二极管文字代号VD电压表LD、HD、EDV下一页总目录章目录返回上一页1—2电流1.电流的形成电荷的定向运动形成了电流。用符号“I”、“i”表示。电流有交流和直流之分。金属导体中的电流：是电子在外电场力作用下有规则的运动形成。如：导线中的电流。某些液体或气体中的电流：是正离子或负离子在电场力作用下有规则的运动形成。下一页总目录章目录返回上一页2.电流的大小用单位时间内通过某一截面的电荷量来衡量。表示电荷量，单位：库仑（Ｃ）表示时间，单位：秒（Ｓ）表示电流强度，单位：安培（Ａ）电流的单位还有：KA（千安）、mA（毫安）、μA（微安）等。tqI（1-1）下一页总目录章目录返回上一页2.电流的大小问：1mA等于多少μA？1KA等于多少mA？换算关系：1A=103mA或1mA=10-3A1A=106μA或1μA=10-6A例：40W灯泡，电流为0．18A，40W的日光灯，电流为0．36A。下一页总目录章目录返回上一页2.电流的大小凡大小和方向不随时间变化的电流，称为稳恒电流，简称直流，简写DC，用大写“I”表示；凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变电流，简称交流，简写AC，用小写“i”表示。交流电瞬时电流强度i为：∆ｔ：表示一段时间∆q：表示在这段时间内通过导体横截面的电量。tqi（1—2）下一页总目录章目录返回上一页2.电流的大小例：有一根导线，每小时通过其横截面的电量为900库仑，问通过导线的电流多大？解：用公式)(250)(25.03600900mAAtqI注意:时间为秒,当所给条件的单位不一致时,首先化为一致,所以,t为3600秒。下一页总目录章目录返回上一页3.电流的方向电流的方向习惯上规定为正电荷运动的方向为电流的方向。用箭头或下标表示。I注意：在分析计算电路时，电流方向可任意假定，根据假定方向计算电流有两种结果：1）当电流为正时，表明与实际方向一致；2）当电流为负时，表明与实际方向相反。电路图上所标的方向都为假定方向。下一页总目录章目录返回上一页4.电流密度当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值，称为电流密度，用“J”表示。电流密度,单位:A/mm2电流,单位:A导体横截面,单位:mm2例:P5页,计算出,S=3.5mm2,实际根据国家导线的标称截面,即导线的规格,应选4mm2的导线。常用线规(mm2）：0.5;1.5;2.5，4;6;10;16;25;35;50;70;95;100;120等SIJ（1—3）下一页总目录章目录返回上一页1—3电动势下图所示为电池外接一个灯泡。内电路在电池内部，电源力将正电荷从负极推向正极；电源力+外电路I+U-Ｋ－由于正负两极板电荷的集聚，在两极板之间建立了电场，从而有电场力存在；当开关Ｋ合上时，该电场的电场力在电源外部推动正电荷从正极经灯达到负极，从而形成了电流。下一页总目录章目录返回上一页1—3电动势为了衡量电源力作功的本领，引入电动势E。电荷，单位：库（C）电源力移动单位正电荷由负极板ｂ移到正极板ａ所作的功，单位：焦耳（J）电动势，单位：伏特（V）QAEba（1—4）下一页总目录章目录返回上一页1—3电动势电动势的方向，规定与电源力的方向一致，即负极指向正极。用箭头表示。电路符号如右图所示。)(1)(1)(1CJV库仑焦耳伏特电动势的单位：电动势的单位还有：千伏（KV）、毫伏（mV）等。Ｅ电路符号：下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位非电场力在电源内部移动正电荷所作的功用电动势来描述，电场力在电源外部移动单位正电荷从a点到b点所作的功用电压Uab来表示。电压,单位:伏特,(V)电场力所做的功,单位:J电荷量,单位:C1)大小QAUabab（1—5）１．电压下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位1.电压单位换算：1KV=103V，1V=103mV2)方向电压的方向规定与电场力的方向一致。与电流一样，电压也有参考方向，用“+-”、箭头或下标表示。如Ｕab。下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位2.电位在电子线路中，常用到电位的概念。电位实质是电压，它指电路中某一点到参考点之间的电压。也即是说某点的电位等于电场力将单位正电荷从该点移到参考点所做的功。电位的符号用“”或单下标表示。如Ua等。参考点:1)参考点的电位等于0;2)参考点可任意选取,实际中常将与大地相连的机壳作为参考点，用“”表示;电子线路中,将公共点作为参考点，用“”表示。下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位3.电压与电位的关系电路中任意两点间的电压也就是此两点的电位之差。电位的单位？分析：1）Uab0，a点电位比b点高;b点的电位a点的电位a、b两点间的电压baabU（1—6）2）Uab0，a点电位比b点低;3）Uab=0，a点与b点等电位。下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位从电位的角度来讲：电动势的方向从低电位指向高电位，又称电位升；电压的方向从高电位指向低电位，又称电位降。5105ababU（Ｖ）则a点电位高还是点电位高?例：已知：a点电位为5V，Uab=10V，求ｂ点的电位？解：由公式1—6知下一页总目录章目录返回上一页1—４电压与电位电压与电位的区别：值得提示的是：参考点可任意选定，但一经选定在计算过程中不能更改。电压是绝对量，不因参考点的改变而改变，而电位是相对量，参考点不同，则该点的电位值改变。下一页总目录章目录返回上一页(2)参考方向的表示方法电流：Uab双下标电压：(1)参考方向IE+_在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab双下标４.电路基本物理量的参考方向aRb箭标abRI正负极性+–abUU+_下一页总目录章目录返回上一页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。(3)实际方向与参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。下一页总目录章目录返回上一页４．电路基本物理量的参考方向（４）关联参考方向（一致的参考方向）对同一元件而言，电压和电流都有参考方向，原则上可以任意假定，其结果有两种：关联参考方向：＋Ｕ－Ｉ非关联参考方向：＋Ｕ－Ｉ电流从高电位流向低电位电流从低电位流向高电位注意:为方便计算,选关联参考方向,如无特殊说明，书中所有公式都是在关联参考方向下得出。下一页总目录章目录返回上一页1—5电阻与电导一、电阻电荷在电场力的作用下形成电流，电流通过所经的路径要受到阻碍作用，其阻碍作用的大小与电路中所用的材料有关。如金属导体具有两重性：一方面导电，它们含有大量电子，在电场力的作用下，容易移动产生电流；另一方面阻碍电流通过，因为自由电子在移动过程中要同金属的原子（或分子）发生碰撞，使电子移动受到阻碍。我们把这种阻碍作用称为电阻，用字母“R”表示。换算关系：1KΩ=103Ω，1MΩ=103KΩ=106Ω电阻的单位：欧姆（Ω），还有千欧（KΩ），兆欧（MΩ）。下一页总目录章目录返回上一页1—5电阻与电导二、电阻定律实验证明:金属导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的截面成反比,并与材料性质有关。导体的长度,单位:米(m)电阻导体横截面,单位:平方毫米,(mm2)电阻率或电阻系数,单位:欧.米(Ω.m)SlR（1—7）R电路符号：下一页总目录章目录返回上一页1—5电阻与电导电阻率:电阻率是反映导体材料与电阻关系的物理量。几种常用导体材料的电阻率见表1—2。例：今有一台电动机，它的定子绕组采用直径为1.16mm的漆包线制成，每相绕组在200C时的电阻值为1.64欧,问每相绕组导线长度是多少米?它与温度也有关，一般银的电阻率小，导电性能最好，其次是铜，再次为铝。铜线用于电机、变压器绕组，铝线用于架空线。下一页总目录章目录返回上一页1—5电阻与电导解:查表,ρ=1.7╳108Ω.m由已知直径可求出截面积:园的面积公式?S=πr2=πd2/4=π(1.16)2/4=1.06(mm2)由公式1—7得:102107.11006.164.186