电路的基本概念

课程学习目标掌握电路的基本概念，识记电工常识；能够对电路的一些物理量进行简单的计算；掌握电路一般的分析方法；学会常用电工仪表的使用；学习任务能说出电路的概念及作用。能记住电路的组成部分及各部分在电路中所起的作用。能记住电路中五种基本元件的电路符号及电磁特性。会画简单电路的电路图。会判断电路的工作状态。1.1电路的基本概念1.1电路的基本概念一、电路的基本组成电路---电流通过的路径。电源中间环节负载一个完整的电路,由电源、负载、中间环节(开关或导线）按一定方式组成。二、电路的作用实现能量的传输和转换；发电机升压变压器降压变压器电灯机床电炉…电源输电线用户电力电路（强电电路）实现信号的传递与处理；话筒放大器扬声器信号源放大电路负载信号电路（弱电电路）三、电路图电阻电容电感电源5种基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件；电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件；电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件；电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。常用电路符号实际电路电路模型负载电源开关连接导线在允许的范围内，通过将实际电路用电路模型来代替，这样在一定程度上可以简化计算深刻理解电路的工作原理。想一想四、电路的工作状态1、通路（闭路）电路各部分联接成闭合回路，有电流通过。电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。2、开路（断路）电路断开，电路中无电流通过,也称为空载。开路时的功率：I=0；R0I=U0=0根据U=E−R0IU=E∴PS=PL=P0=03、短路电源两端或电路中某些部分被导线直相连接，短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。故障电路断路：短路：电源短路用电器短路电路中电流很大，会烧坏电源，引起火灾被短路的用电器不能工作总结回顾电路的作用是什么？5种基本电路元件的电磁特性是什么？电路的基本组成部分。电路中通路、短路、断路的特点分别是什么？布置作业练习册：请画出教室所有日光灯连接的电路图。请画出实习车间4台机床连接的电路图。预习任务电流的定义、方向、大小的计算；电压的定义、方向、大小的计算；电动势的定义及方向；学习任务能说出电流的形成原因。会计算电流的大小。能判断电流的方向。能判断电压的方向。能运用电位的概念来计算电压和电动势的大小。1.2电路的物理量1.2电路的物理量一、电流电流的形成：带电粒子的定向运动。1、电流的大小大小描述：电流强度—衡量电流强弱。电流计算：tQIdtdqtqtit0lim)(AmAAkAAmA63631010110101恒定电流交变电流2、电流的方向电流的实际方向：规定正电荷运动的方向为电流的方向。电流的参考方向：电路中假定电流的方向。i参考方向i参考方向实际方向i参考方向实际方向i0i0交流电直流电直流电交流电交流电和直流电10V10ABI1I1I2已知：电路中电流I的大小为1A，其方向为从A流向B。（此为电流的实际方向）若参考方向如I1所示，则I1=1A若参考方向如I2所示，则I2=−1A因此，同一支路的电流可用两种方法表示。判断电流方向二、电压电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功1、电压的大小电压计算：QWUABABdqdWqWtuABABtAB0lim)(2、电压的方向电压的实际方向：习惯上规定从高电位点指向低电位点，即电压降的方向。电压的参考方向：假设高电位指向低电位的方向。参考方向U0U0＋－实际方向＋－参考方向＋－实际方向＋－参考方向＋－实际方向－＋三、电位电位——实际上就是电路中某点至参考点之间的电压，通常设参考点的电位为零。电位与电压：BAABUAB某点电位为正，说明该点电位比参考点高。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。四、电动势电动势——是电源力将单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功。++AB__负载电源导线EBA移动到B极的正电荷借助外力回到A极板1、定义2、大小BABAe电动势eBA表示B点到A点电位的升高：eBA=A−B电压uAB表示A点到B点电位的降低：uAB=A−B3、方向电动势的实际方向：从低电位端指向高电位端，是电位升的方向。总结电路基本物理量的实际方向物理量实际方向单位电流I正电荷运动的方向kA、A、mA、μA电压U高电位低电位（电位降低的方向）kV、V、mV、μV电动势E低电位高电位（电位升高的方向）kV、V、mV、μV学习任务会计算电路中电功的大小。能在电路中正确的连接电能表。能计算电路的电功率，并判断电气设备是否能够正常工作。1.3电功与电功率1.3电功与电功率一、电功在时间t内电荷受电场力作用从A点经负载移到B点，电场力所作功，即t时间内所消耗（或吸收）的电能。1、定义W=QU=UIt2、单位国际单位制下，电功的单位是焦耳(J)，也用千瓦时(kW•h，俗称度)表示。1kWh=1000W3600s=3.6106J3、电能表的安装家庭电路读表练习kW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)计数器用来记录电能。V、A、Hz值是电压电流和频率的使用条件。2500r/kW·h表示消耗1千瓦时(1度)电能，铝转盘转过2500转。[例]额定功率120W彩色电视机，每千瓦时的电费0.45元，工作5小时电费为多少？[解]电费=0.1250.45元=0.27元有一功率为60W的电灯，每天使用它照明的时间为4小时，如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能为多少度？合为多少J?解：该电灯平均每月工作时间t=430=120h，则：W=P·t=60120=7200W·h=7.2kW·h即每月消耗的电能为7.2度，约合为：3.61067.22.6107J二、电功率电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。1、定义RURIUItWP22功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)。2、单位1mW=103W；1kW=103W[例]额定电压220V，电流5A的电炉功率为多大？[解]P=UI=2205W=1100W[例]某家庭平时常用的主要电器有：220V60W日光灯4只，220V1200W电饭锅1只，220V250W电视机1台，220V1500W电水壶1个，220V2000W电热水器1只，请选用哪个电表最合适？表1：220V3A50Hz；表2：220V5A50Hz表3：220V50A50Hz三、电气设备的额定值额定电压—电气设备或元器件所允许施加的最大电压。额定电流—电气设备或元器件允许通过的最大电流。额定功率—在额定电压和额定电流下消耗的功率，即允许消耗的最大功率。额定工作状态—电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。轻载状态—电气设备或元器件在低于额定功率的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或无法正常工作。过载(超载)状态—电气设备或元器件在高于额定功率的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。标有100、4W的电阻，如果将它接在20V或40V的电源上，能否工作？解：额定功率为4W，若电阻消耗的功率超过4W就会产生过热现象甚至烧毁。(1)在20V电源作用下：P=PN可以正常工作(2)在40V电源作用下：实际功率远大于额定值(PPN)，此时极易烧毁电阻使其不能正常工作。WWRUP41002022WWP16100402学习任务能说出电路的概念及作用。能记住电路的组成部分及各部分在电路中所起的作用。能记住电路中五种基本元件的电路符号及电磁特性。会画简单电路的电路图。能运用各种状态下电路的特点判断电路的工作状态。1.4电阻及电阻的连接形式1.4电阻及电阻的连接形式一、电阻1、电阻的基本概念电流通过导体时对电流的阻碍作用就称为电阻。电阻的单位：ΩR2、电阻定律SlRIUR3、常见电阻的应用接口镀金或银，以增强导电性能半导体材料制成的集成电路绝缘材料制成底板橡胶绝缘体金属导体金属导体塑料绝缘体橡胶绝缘体木柄、绝缘金属、导电金属、导电塑料、绝缘常用电工工具4、电阻的额定值阻值、功率二、电阻器电阻器的尺寸主要取决于什么？贴片电阻体积小重量轻可靠性高碳膜电阻阻值范围宽价格低廉金属膜电阻稳定性高精度高线绕电阻功率大三、电阻的串联把多个元件逐个顺次连接起来，就组成了串联电路。电压关系：nUUUUU221电流关系：nIIII21电阻关系：nRRRR21电阻电路的分压关系：四、电阻的并联把电阻的首端接在一起，末端接在一起，就组成了并联电路。电压关系：nUUUUU221电流关系：nIIII21电阻关系：nRRRRR1111321电阻电路的分压关系：五、直流电桥桥臂电阻平衡条件：R2×R4=R1×R3电桥平衡时检流计中无电流流过。测量电流中广泛应用，将电阻的变化量转变为电压的变化量，可用于传感器等测量电路。