电工技术基础与技能教案全套-完整版

TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife《电工技术基础与技能》教案TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife第一节　电路一、电路的组成1．电路：由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。2．电路的组成：电源、用电器、导线、开关（画图讲解）。(1)电源：把其他形式的能转化为电能的装置。如：干电池、蓄电池等。(2)用电器：把电能转变成其他形式能量的装置，常称为电源负载。如电灯等。(3)导线：连接电源与用电器的金属线。作用：把电源产生的电能输送到用电器。(4)开关：起到把用电器与电源接通或断开的作用。二、电路的状态（画图说明）1．通路（闭路）：电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。2．开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过。3．短路（捷路）：电源两端的导线直接相连。短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。三、电路图1．电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。2．几种常用的标准图形符号。第二节　电流一、电流的形成1．电流：电荷的定向移动形成电流。（提问）2．在导体中形成电流的条件(1)要有自由电荷。(2)必须使导体两端保持一定的电压（电位差）。二、电流1．电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife所用时间的比值。I=tq2．单位：1A1C/s；1mA103A；1A106A3．电流的方向实际方向—规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。提问：金属导体、电解液中的电流方向如何？参考方向：任意假定。4．直流电：电流方向和强弱都不随时间而改变的电流。（画图说明）第三节　电阻一、电阻1．导体对电流所呈现出的阻碍作用。不仅金属导体有电阻，其他物体也有电阻。2．导体电阻是由它本身的物理条件决定的。例：金属导体，它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。3．电阻定律：在保持温度不变的条件下，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。RSl式中：－导体的电阻率。它与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件有关（如温度）。单位：R－欧姆（Ω）；l－米（m）；S－平方米（m2）；－欧米（m）。4．(1)阅读P6表1-1，得出结论。(2)结论：电阻率的大小反映材料导电性能的好坏，电阻率愈大，导电性能愈差。导体：＜10-6m绝缘体：＞107m半导体：10-6m＜＜107m(3)举例说明不同导电性能的物质用途不同。二、电阻与温度的关系1．温度对导体电阻的影响：(1)温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife(2)温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。2．一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，用于制造标准电阻器。超导现象：在极低温（接近于热力学零度）状态下，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。3．电阻的温度系数：温度每升高1οC时，电阻所变动的数值与原来电阻值的比。若温度为t1时，导体电阻为R1，温度为t2时，导体电阻为R2，则)(12112ttRRR即R2R1[1(t2t1)]例1：一漆包线（铜线）绕成的线圈，15οC时阻值为20，问30οC时此线圈的阻值R为多少？例2：习题（《电工基础》第2版周绍敏主编）4.计算题(3)。第四节　欧姆定律一、欧姆定律1．内容：导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。IRU2．单位：U－伏特（V）；I－安培（A）；R－欧姆（）。注：(1)R、U、I须属于同一段电路；(2)虽R，但绝不能认为R是由U、I决定的；RU(3)适用条件：适用于金属或电解液。例3：给一导体通电，当电压为20V时，电流为0.2A，问电压为30V时，电流为多大？电流增至1.2A时，导体两端的电压多大？当电压减为零时，导体的电阻多大？二、伏安特性曲线1．定义：以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U－ITheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife关系曲线，叫电阻元件的伏安特性曲线。2．线性电阻：电阻元件的伏安特性曲线是直线。K；RUIRUK13．非线性电阻：若电阻元件的伏安特性曲线不是直线，例：二极管。课前复习电阻定律和部分电路欧姆定律。第五节 电能和电功率一、电能1．设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做的功为：WqU而qIt，所以WUIt单位：W－焦耳（J）；U－伏特（V）；I－安培（A）；t－秒（s）。1度3.6106JhkW12．电场力所做的功即电路所消耗的电能WUIt。3．电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。二、电功率1．在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值。PtW或PUI单位：P－瓦特（W）。2．额定功率、额定电压：用电器上标明的电功率和电压，叫用电器的额定功率和额定电压。若给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。若加在它上面的电压改变，则它的TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife实际功率也改变。例1：有一220V60W的白炽灯接在220V的供电线路上，它消耗的功率为多大？若加在它两端的电压为110V，它消耗的功率为多少？（不考虑温度对电阻的影响）例2：P8例题。三、焦耳定律1．电流的热效应2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。QI2Rt3．单位：Q－焦耳（J）；I－安培（A）；R－欧姆（）；t－秒（s）第二章简单直流电路第一节 闭合电路的欧姆定律一、电动势1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。用符号E表示。2．单位：伏特（V）注意点：(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。二、闭合电路的欧姆定律1．复习部分电路的欧姆定律IRU2．闭合电路欧姆定律的推导(1)电路TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife(2)推导设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功WEqEIt，电流通过R和R0时电能转化为热能QI2RtI2R0t因为WQ所以EItI2RtI2R0tEIRIR0或I0RRE(3）闭合电路欧姆定律闭合电路内的电流，与电源电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。其中，外电路上的电压降（端电压）UIREIR0内电路上的电压降UIR0电动势等于内、外电路压降之和EIRIR0UU例1：如上图，若电动势E24V，内阻R04，负载电阻R20，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。例2：电源电动势为1.5V，内电阻为0.12，外电路电阻为1.38，求电路中的电流和端电压。例3：电动势为3.6V的电源，与8的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2V，求电源的内电阻。三、端电压1．电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。证明：I0RRE当R增加时，（RR0）增加，电流I减小，UEIR0增加；同理可证，当R减小时，U也减小。2．两种特例：（1）当外电路断开时，R趋向于无穷大。I0UEIR0E即TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflifeUE应用：可用电压表粗略地测定电源的电动势（2）当外电路短路时，R趋近于零，I趋向于无穷大，U0RRE趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。应用：测量电动势和电源内阻。例4：例1（《电工基础》第2版周绍敏主编）。例5：有一简单闭合电路，当外电阻加倍时，通过的电流减为原来的2/3，求内阻与外阻的比值。四、电源向负载输出的功率1．P电源IE；P负载IU；P内阻I2R0；UER0同乘以I，得UIIEI2R0IEIUI2R0P电源P负载P内阻在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当RR0时，Pmax024RE这时称负载与电源匹配。2．电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线3．注意：当RRO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。课前复习：1．闭合电路欧姆定律的内容和表达式。2．端电压随外电阻的变化规律。TheshortestwaytodomanythingsistoonlyonethingatatimeandAllthingsintheirbeingaregoodforsomethingandSufferingisthemostpowerfulteacheroflife3．电源输出最大功率的条件。第二节　电池组一个电池所能提供的电压不会超过它的电动势，输出的电流有一个最大限度，超出这个极限，电源就要损坏。对于要求较高电压或较大电流的场合，就要用到多个电池的串联和并联及混联。一、电池的串联1．当负载需要较高电压时，可使用串联电池组供电。设串联电池组n个电动势为E，内阻为R0的电池组成，则：E串nEr串nR02．特点：(1)电