《电工技术基础与技能》课件

《电工技术基础与技能》演示文稿2简单直流电路《电工技术基础与技能》演示文稿2简单直流电路教学重点：1．理解电动势、端电压、电位的概念。2．掌握闭合电路的欧姆定律。3．掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。4．了解万用表的基本构造和基本原理，掌握万用表的使用方法。5．掌握电阻的测量方法。6.学会分析计算电路中各点电位。教学难点：1．运用电阻串联分压关系与并联分流关系解决电阻电路问题、掌握扩大电压表与电流表量程的原理。2．熟练分析计算电路中各点电位。《电工技术基础与技能》演示文稿2简单直流电路2.1电动势闭合电路的欧姆定律2.2电阻的串联2.3电阻的并联2.4电阻的混联2.5万用表2.6电阻的测量2.7电路中各点电位的计算单元小结《电工技术基础与技能》演示文稿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)表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单位为伏特，记作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及其方向的物理量称为电源的电动势。qWE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，经过电源内部移送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从电源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0RREI+图2-1简单的闭合电路R0【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=0.2A；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=0.3A。试求电源的电动势E及其内阻R0。图2-2例题2-1R0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RR0时(相当于开路)，则U=E；当RR0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。ERRRIRERIU00+解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组E=R1I1+R0I1(当S合到位置1时)E=R2I2+R0I2(当S合到位置2时)解得：R01，E3V。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。《电工技术基础与技能》演示文稿2.2电阻的串联一、电阻串联电路的特点二、应用举例《电工技术基础与技能》演示文稿一、串联电路的特点图2-3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+···+RnIRURURURUnn22112.分压关系：《电工技术基础与技能》演示文稿特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R=R1+R2,则有分压公式URRRUURRRU21222111++，22211IRPRPRPRPnn3.功率分配:《电工技术基础与技能》演示文稿二、应用举例解：将电灯(设电阻为R1)与一只分压电阻R2串联后，接入U220V电源上，如图2-4所示。【例2-3】有一盏额定电压U140V，额定电流I5A的电灯，应该怎样把它接入电压U220V照明电路中？图2-4例题2-3《电工技术基础与技能》演示文稿36Ω518022IUR解法一：分压电阻R2上的电压U2=U－U1=(22040)V=180V，且U2=R2I，则解法二：利用两只电阻串联的分压公式+8112111IURURRRU，且可得361112UUURR即将电灯与一只36的分压电阻串联后，接入U=220V照明电路中即可。《电工技术基础与技能》演示文稿【例2-4】有一只电流表，内阻Rg1k，满偏电流为Ig100μA，要把它改成量程为Un3V的电压表，应该串联一只多大的分压电阻R？《电工技术基础与技能》演示文稿解：如图2-5所示。该电流表的电压量程为Ug=RgIg=0.1V，与分压电阻R串联后的总电压Un=3V，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nURRRU+gggk29)1(1gggggRnRUURUUURgnn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R=(n1)Rg，其中n=(Un/Ug)称为电压扩大倍数。图2-5例题2-4Aμ《电工技术基础与技能》演示文稿2.3电阻的并联一、并联电路的特点二、应用举例《电工技术基础与技能》演示文稿nRRRR111121+++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2-6电阻的并联2.分流关系：R1I1=R2I2=···=RnIn=RI=U3.功率分配：R1P1=R2P2=···=RnPn=RP=U2I《电工技术基础与技能》演示文稿特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻2121RRRRR+。，IRRRIIRRRI21122121++则有分流公式《电工技术基础与技能》演示文稿【例2-5】如图2-7所示，电源供电电压U=220V，每根输电导线的电阻均为R1=1，电路中一共并联100盏额定电压220V、功率40W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2-7例题2-5《电工技术基础与技能》演示文稿解: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URRRUnn+1L2RUP2LL(1)当只有10盏电灯工作时，即n=10，则Rn=R/n=121，因此W39V21622LL1L+RUPURRRUnn，(2)当100盏电灯全部工作时，即n=100，则Rn=R/n=12.1，W29V18922LL1L+RUPURRRUnn，《电工技术基础与技能》演示文稿【例2-6】有一只微安表，满偏电流Ig=100μA、内阻Rg=1k，要改装成量程为In=0.1A的电流表，试求所需分流电阻R。图2-8例题2-6《电工技术基础与技能》演示文稿解：如图2-8所示，设n=In/Ig(称为电流量程扩大倍数)，根据分流公式可得In，则RRRI+gg1nRRg本题中n=In/Ig=1000，111000k11nRRg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R=Rg/(n1)，其中n=(In/Ig)称为电流扩大倍数。《电工技术基础与技能》演示文稿2.4电阻的混联一、混联电路分析步骤二、解题举例《电工技术基础与技能》演示文稿一、混联电路分析步骤在电路中，既有电阻的串联又有电阻的并联，称为电阻的混联。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。《电工技术基础与技能》演示文稿二、解题举例【例2-7】如图2-9所示，已知R1R28，R3R46，R5R64，R7R824，R916，电压U224V。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2-9例2-7《电工技术基础与技能》演示文稿V32A2V48V962412999965EF9CD4EF3EFEF++++IRURRRUIURRRRU，(2)利用分压关系求各部分电压：UCD=RCDI=96V，解:(1)R5、R6、R9三者串联后，再与R8并联，E、F两端等效电阻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8A《电工技术基础与技能》演示文稿【例2-8】如图2-10所示，已知R10，电源电动势E=6V，内阻r0.5，试求电路中的总电流I。图2-10例题2-8的等效电路《电工技术基础与技能》演示文稿解: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2-11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A2e+rREI图2-11例题2-8的等效电路《电工技术基础与技能》演示文稿2.5万用表一、万用表的使用方法二、万用表使用的主要事项《电工技术基础与技能》演示文稿万用表又称为复用电表。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β值等。一、万用表的认识与使用《电工技术基础与技能》演示文稿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（称为动圈），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刻度时，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。《电工技术基础与技能》演示文稿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2-12所示。图2-12简单的直流电压表《电工技术基础与技能》演示文稿gxRRUI+测量时将电压表并联在被测电压Ux的两端，通过表头的电流与被测电压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。《电工技术基础与技能》演示文稿解:利用电压表扩大量程公式R(n1)Rg，其中n(Un/Ug)，UgRgIg0.15V。(1)求R1：n1(U1/Ug)16.67，R1(n11)Rg47k(2)求R2：把Rg2Rg+R150k视为表头内阻，n2(U2/U1)4，则R2(n1)Rg2150k(3)求R3：把Rg3Rg+R1+R2200k视为表头内阻，n3(U3/U2)5，则R3(n51)Rg3800k《电工技术基础与技能》演示文稿【例2-9】如图2-13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2.5V，U210V，U350V，U4250V，U5500V，已知表头参数Rg3k，Ig50μA。试求电路中各分压电阻R1、R2、R3、R4、R5。图2-13例2-9《电工技术基础与技能》演示文稿(4)求R4：把Rg4Rg+R1+R2+R31000k视为表头内阻，n4(U4/U3)5，则R4(n1)Rg44000k4M(5)求R5：把Rg5Rg+R1+R2+R3+R45M视为表头内阻，n5(U5/U4)2，则R4(n1)Rg55M《电工技术基础与技能》演示文稿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2-14所示。设被测电流为Ix，则通过表头的电流与被测电流Ix成正比，即xgGIRRRI+ggGgRIIIR分流电阻R由电流表的量程Ig和表头参数确定2.直流电流的测量图2-14简单的直流电流