电工电子教案

1电工电子技术教案任课老师:教授班级：星期一二三四五单周1-2计算机(201)12机械1计算机(205)12钳焊计算机(205)12钳焊3-4电工电子(502)13机械电工电子(502)13机械电工电子(203)12机械45-6电工电子(203)12机械4计算机(201)12机械1双周1-2计算机(502)11机电4电工电子(202)12机械2计算机(103)12机械33-4计算机(103)12机械3计算机(502)11机电4电工电子(202)12机械25-6电工电子(202)12机械22模块一电工基础知识课题一直流电路掌握一定的电工电子基础知识，是现代人必备的基本素质。电路的定义电路是电流可以通过并利用其实现不同功能的电子元器件的集合，主要是由相互连接的电气设备和电器元件构成的网络。构成电路的基本部分1）电气设备2）电器元件3．电路的主要作用：1）实现电能的传输、分配和转换，2）能实现信号的传输和处理如电炉在电流通过时是将电能转换成热能，电视机可将接收的信号经过处理，转换成图像和声音。4．电路的种类根据使用的电源不同，电路可以分为：1）直流电路2）交流电路。手电筒就是一种最简单的直流照明电路，5．一般电路的组成基本部分1）电源、2）负载、3）开关4）连接导线。知识一电路及基本物理量一、电流1.定义：电荷在电场力的作用下有规则的定向移动称作电流。2.方向：规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。3.大小：电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面电荷量的多少。3电流I用下式表示：I=Q/t4单位：基本单位：安培(A)=库仑(C)/秒(S)换算单位：千安(kA)1kA=103A毫安(mA)1mA=10-3A微安(uA)1uA=10-3mA=10-6A5．电流方向的确定：在电路的分析计算中，可以任意假定一个电流方向，列方程求解，当解出电流值为正，则电流的实际方向与假定方向一致，反之，当解出的电流值为负值时，则电流的实际方向与假定方向相反。a)I0b)I06.电流的测量：1）电流表、2）安培表、3）交流电流表、4）直流电流表二、电流密度1．定义：电流密度是指当电流在导体的截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值。用字母J表示，2．计算表达式：J=I/S3．单位：A/mm2。选择合适的导线横截面积就是使导线的电流密度在允许的范围内，保证用电量和用电的安全，否则会产生火灾。例：某照明电路需要通过21A的电流，问应采用多粗的铜导线?(设J=6A／mm2)解：由J=I/S得S=I/J=21/6=3.5mm24学习与思考为了用电安全，电路中的连接导线越粗越好，对吗?5三、电压1．电压：是衡量电场力对电荷的做功能力。2．表示：用Uab表示电路中任意两点A、B间的电压，3．单位：基本单位：伏特（V）若电场力将1库仑的电荷从A点移动到B点，所做的功是1焦耳，则AB两点间的电压大小就是1伏特，换算单位：千伏(kV)、毫伏(kv)、微伏(pV)：1kV=103V1mV=10-3V1uV=10-3mV=10-6V4．测量：电压表5．方向与正负：由正指向负。电压的方向在电路图中有两种表示方法，一种用箭头表示，另一种用极性符号四、电位1．定义：电位是指电路中某点与参考点之间的电压。通常把参考点的电位规定为零，又称零电位。2．单位：伏特(V)。3．表示：1）通常选大地为参考点，即视大地为零电位：表示接地。2）在电子仪器和电气设备中，又常把金属外壳或电路的公共接点的电位设为零电位。表示接机壳或公共接点。4．相对与绝对性电位具有相对性，电位差（即电压）具有绝对性，5．电位的正负：正电位：当某点电位高于参考点电位(零电位)时，称其为正电位，负电位：当某点电位低于参考点电位(零电位)时，称其为正电位五、电动势1．定义：电源将正电荷从电源负极经电源内部移动到电源正极的能力称为电动势，电动势的符号用E表示，单位为伏(V)。6电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部，将正电荷从电源负极经电源内部移动到电源正极；电压则是电源提供给外电路两端的电压，能够使电流持续不断沿电路流动。六、电阻1．电阻概述导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。2．单位：基本单位：欧姆(Ω)，换算单位：千欧(kn)、兆欧(Mn)，1kΩ=103Ω1MΩ=103KΩ=106Ω3．计算：导体的电阻是客观存在的：R=ρL/S4．影响电阻电大有因素1）电阻率ρ2）导线长度L3）导线面积S2)温度有关，一般金属导体的电阻随温度的升高而增大。如220V，40W的白炽灯不通电时，灯丝电阻为100Ω；正常发光时，灯丝电阻高达1210n。5．电阻与电阻率：电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量.七、电路图1.定义：电路图是指用规定的电路元件的特定符号替代实际电路中的电气设备或元器件而构成的图形，简称电路。2.形式：电路的结构形式多样，有：1）原理图、2）接线图、3）施工图、74）制板图等。2．不同材料的电阻电阻的大小可以用欧姆表测量。根据电阻率的不同，又可将材料分成导体、绝缘体、半导体、超导体。(1)导体导体一般分为良导体和高电阻导体。常用的良导体主要是铜、铝、铁等，其他如金、银，其导电性能良好但价格贵，只用于特殊场合；高电阻导体主要有康铜、锰铜及铁铬铝合金等，主要用于制造精密电阻器。(2)绝缘体绝缘体电阻并非绝对不导电，只不过在常温下，它的电阻率很大，几乎不通过电流。但当温度和湿度上升，工作电压增大时，绝缘体的电阻会减小，漏电流会增大。为了使电路能安全工作，必须经常检测电气设备的绝缘电阻，确保其电阻值不低于规定值。(3)半导体半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻不随温度的升高而增大，反而随温度的升高而减小，例如纯净的锗、硅、砷化镓等，这种材料叫做半导体。改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺人微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，这些性能都是导体和绝缘体没有的。(4)超导现象和超导体当温度降低到绝对零度附近时，大多数金属材料的电阻率会突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为导体。超导材料的应用前景十分诱人，如超导输电、超导发电机、电动机、超导电磁铁、超导计算机等，由于电流在超导体中传输时不发热，所以可以减小设备的冷却系统，缩小设备的体积，减少能耗。再如采用超导电缆输电，不仅可以避免输电线上的电能损失，而且不需要高压，从而可以避免高压8带来的意外事故。关于超导的研究还远没有结束，因为导体由普通状态向超导状态转变时的临界温度，对于实际应用来说，还是太低了，不容易获得。同时获得高温超导材料的研究也正在探索中。．对于超导可以查找有关报刊书籍或电子信息作进一步的了解。八、万用表万用表是一种多功能便携式常用电工仪表。可用于测量交、直流电压，电流，电阻以及二极管、三极管参数、音频电平等，是电器维修和电器实验中使用最广泛的仪表。按其结构、原理不同，可分为模拟万用表和数字万用表两大类。1．模拟万用表(也叫指针式万用表)(1)模拟万用表结构模拟万用表结构主要由表头(测量机构)、测量线路和转换开关组成。1)表头：万用表的主要性能指标基本取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度越高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。2)测量线路：测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成，它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程，经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送人表头进行测量。3)转换开关：其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关有一或两个，分别标有不同的挡位和量程。模拟万用表的刻度盘、转换开关、调零旋钮以及接线插孔均装在面板上，使用方便简单，体积小，方便携带。(2)模拟万用表的使用以国产MF47D型万用表为例。其外形如图l—6所示。它是一种多量程仪表，可以测量盲流申．流、电压，交流电压，直流电阻、晶体管参数等。其使用方法如下：1)使用前需调整调零旋钮，使指针准确指示在刻度尺的零位置。2)直流电压测量：将表笔插在“+”“一”插孔内，将旋转开关旋至直流电压挡9的相应量程上，再将表笔并联在被测电路两端即可。如果无法预先估计被测电压的大小，可将量程旋至最大，然后根据表头指示再选择相应量程。如指针反打，只需将表笔对调即可。3)直流电流测量：将旋转开关旋至电流挡的相应量程，然后将表笔串接在被测电路中，即可测量被测电路的电流。4)交流电压的测量：将旋转开关旋至交流电压挡的相应量程上，测量方法同测量直流电压的方法。5)电阻的测量：将旋转开关旋至电阻挡的相应量程上，先将表笔短接调零，然后将表笔并联在被测电阻两端即可测量。(3)使用注意事项1)在测电流、电压时，不能带电换量程。2)选择量程时，要先选大的，后选小的，尽量使被测值接近于量程。3)测电阻时，不能带电测量。因为测量电阻时，万用表由内部电池供电，如果带电测量则相当于接人一个额外的电源，可能损坏表头。4)用毕，应使转换开关在交流电压最大挡位或空挡上。学习与思考测电阻时为什么要将电阻的一端断开?为什么测电阻时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分?2．数字式万用表与模拟万用表相比，数字式仪表以十进制数字直接显示，读数直接，灵敏度高，功能多(可测量交直流电压、电流、电阻、电容、电子元件的主要参数等)，测量速率快，便于携带，使用更简单等。(1)数字万用表的使用方法下面以DT9208型数字万用表为例，其外形如图l一7所示。简单介绍其使用方法和注意事项。1)使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用。2)将电源开关置于0N位置。3)交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV(直流)或ACV(交流)的合适量程，红表笔插入vQHz孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，仪表在显示电压读数的同时会显示红表笔的极性。4)交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程，红表笔插入A孔(200mA时)或20A}L(200mA时)，黑表笔插入COMiL，并将万用表串联在被测电路中。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。5)电阻的测量：将量程开关拨至电阻挡的合适量程，红表笔插入Vf2Hz孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示…l’，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔接正极，黑表笔接负极。另外，在测量晶体管有极性的元器件时，也应注意表笔的极性。(2)使用注意事项101)如果无法预先估计被测电压或电流的大小，应先将万用表拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。2)满量程时，仪表仅在最高位显示数字…1’，其他位均消失，这时应选择更高的量程。3)测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。4)当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。5)禁止在测量高电压(220V1：2JE)或大电流(0．5A以上)时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。6)当显示“E”时，表示电池电压低于工作电压，需要更换电池。测量完毕，应将量程开关拨至最高电压挡，并关闭电源。11知识二欧姆定律一、部分电路的欧姆定律1.部分电路：不含有电源的一段负载电路称为部分电路，2.部分电路欧姆定律：导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。表达式为：I=U/R二、全电路欧姆定律1.全电路:电源加部分电路组成的闭合电路称为全电路.2.全电路欧姆定律：1)闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与总电阻(内电阻+负载电阻)成反比。2)表达式为：I=E/(R+r)E=IR+Ir=U外+U内=U+U内3)