电工基础课件第一章

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1、主 讲 教 师 : 杨 华 伟毕 业 院 校 : 豫 西 南 师 范 大 学专 业 : 物 理 学 (四 年 本 科 )联 系 电 话 : 13008820089 本 班 特 点n 时 间 紧 ： 学 习 两 个 月 ， 每 个 星 期 二 休 息 。n 任 务 重 ： 两 本 教 材 ， 一 本 实 操 书 。n 要 求 高 ： 提 前 预 习 ， 仔 细 听 课 ， 认 真 完 成 课 后 作 业 ， 基 本 原 理 要 吃 透 ；n 考 试 严 ： 监 考 严 、 批 改 严 。 严 格 考 勤 制 度1、 上 课 率 不 到 70%不 能 参 加 考 试 并 实 行 签 到2、 不 得

2、 在 课 堂 上 抽 烟3、 上 课 时 间 把 手 机 转 为 振 动 ， 最 好 关 机4、 勿 在 课 堂 上 接 听 电 话5、 佩 戴 学 员 证 进 入 课 堂 （ 将 可 凭 学 员 证 免 费 寄存 自 行 车 ） 本 专 业 学 习 方 法n 预 习 ： 课 前 至 少 要 把 当 天 要 讲 的 内 容 看 一 篇n 听 课 ： 认 真 把 重 点 、 难 点 内 容 记 录 下 来n 复 习 ： 听 完 课 后 要 在 两 天 的 时 间 内 把 授 课 内容 理 解 ， 吃 透 消 化 。n 实 操 ： 结 合 工 作 需 要 积 极 参 与 实 践 。 上一页下一页返

3、 回 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 1.1.1 电路、电路组成、电路图 电 路 ： 电 流 流 过 的 路 径 .作 用 ： 传 递 和 分 配 电 能 ,并 使 电 能 和 其 它 形 式 的 能 量 相 互 转 换 .电 路 主 要 由 三 部 分 组 成 、附 属 设 备 :控 制 、 保 护 、 测 量 之 用 .图 1 - 1(a)是 .为 了 便 于 计 算 和 分 析 ,可 把 电 路 中 的 实 物元 件 用 来 表 示 ,如 图 1-1( b 上一页下一页返 回 图 1 - 1 简单直流电路图(a)实物电路图 (b) 电路图上一页下一页返 回 电

4、池灯泡负载电源E IR U+_ K 1. 1. 同种电荷相互排斥; 2. 异种电荷相互吸引. 电场 有电荷的地方就有电场. 上一页下一页返 回图2.3 导体中的电流带电粒子:在这里是指正电荷(理解为空穴),负电荷(自由电子)： n 电 流 ： 单 位 时 间 内 通 过 导 线 横 截 面 的 电 量 ,叫 电 流 强 度 ,简 称 电 流n 公 式 ： (1-1)n 电 量 q,单 位 库 仑 (c); 时 间 t,单 位 秒 (s)n 电 流 强 度 单 位 的 SI单 位 ： 安 培 , 符 号 为 An 千 安 （ kA） , 毫 安 （ mA） , 微 安 （ A）AmAA 63 1

5、0101 tqI 上一页下一页返 回 电 流 的 测 量 电 流 表 应 与 被 测 元 件 串 联 直 流 电 路 中 , 电 流 表 的 连 线 注 意 电 流 表 的直 流 电 流 ： 当 电 流 的 量 值 和 方 向 都 不 随 时 间 变 化 时 ,称 为直 流 电 流 ,简 称 直 流 .直 流 电 流 常 用 英 文 大 写 字 母 I表 示 。交 流 电 流 ： 量 值 和 方 向 随 着 时 间 按 周 期 性 变 化 的 电 流 , 称为 交 流 电 流 ,简 称 交 流 。 常 用 英 文 小 写 字 母 表 示 。 上一页下一页返 回 ： 在 分 析 与 计 算 电

6、路 时 , 常 可 任 意 规 定某 一 方 向 作 为 电 流 的 正 方 向 或 参 考 方 向 ,与 实 际方 向 相 同 时 ,侧 电 流 为 正 值 ;相 反 时 ,侧 为 负 值 .用 箭 头 表 示 如 下 （ 我 们 在 电 路 上 看 到 的 方 向 都 是 参 考方 向 ） 上一页下一页返 回 (a) (b) (c) (d) i 参考方向 实际方向 iab a b i 参考方向 实际方向 iba ba 电压电 荷 之 间 的 相 互 作 用 是 通 过 电 场 发 生 的 .只 要 有 电 荷 存 在 ,电荷 的 周 围 就 存 在 着 电 场 ,电 场 的 基 本 性 质

7、 是 它 对 放 入 其 中 的 电 荷 有力 的 作 用 ,这 种 力 就 叫 做 电 场 力 WAB 电 压 ： 电 场 力 将 单 位 正 电 荷 沿 电 路 中 的 一 点 推 向另 一 点 所 作 的 功 称 为 电 压U AB 表 示 AB 两 点 间 的 电 WAB 为 移 动 过 程 中 电 荷 所 减 少 的 电能 ,q 为 由 A 点 移 动 到 B 点 的 电 荷 量 。上一页下一页返 回qWU ABAB 电 压 的 SI单 位 ： 是 伏 特 , 符 号 为 V。 常 用 的 单 位 ： 千 伏 （ kV） 、 毫 伏 （ mV） 、 微 伏 （ V ） 。 上一页下一

8、页返 回 VkV 3101 VV 6101 电 压 是 衡 量 电 场 力 的 物 理 量 ,两 点 之 间 的 电 压 数 值 愈 大 ， 电 场 力 作 功 的能 力 也 愈 大 上一页下一页返 回 电 流 可 与 水 流 相 比 ， 例 如 ： 水 总 是 从 高 电 位 流 向 低 水 位 与 此相 似 ， 在 电 源 外 部 ， 电 流 可 以 说 是 从 高 电 位 流 向 低 电位 ， 每 一 点 都 有 一 定 的 电 位 电 路 中 某 点 的 电 位 高 低是 一 个 相 对 值 ， 与 选 的 参 考 点 （ 零 电 位 点 ） 有 关 电路 中 某 点 的 电 位 实

9、质 是 这 一 点 与 参 考 点 之 间 的 电 压 ，或 者 说 ， 电 路 中 某 两 点 的 电 压 等 于 这 两 点 之 间 的 电 位差 ， 即 UABVA-VB (1-3)UA、VB分 别 代 表 、 两 点 的 电 位 。电 位 的 单 位 也 是 电 压 的 单 位 即 伏 特 ,用 字 母 V表 示 。 n 参 考 点 :一 般 是 指 零 电 位 的 点注 ： 通 常 把 参 考 点 的 电 位 规 定 为 零 ， 又 称 零 电 位 。 一 般 选 大 地 为 参考 点 ， 即 视 大 地 为 零 电 位 。 在 电 子 仪 器 和 设 备 中 又 常 把 金 属 外

10、壳 或 电 路 的 公 共 接 点 的 电 位 规 定 为 零 。 上一页下一页返 回 ：表示接大地；或 表示接机壳或公共接点,可是电源的正极或负极. 电 路 中 某 点 的 电 位 实 质 是 这 一 点 与 参 考 点 之 间 的 电 压 ， 或者 说 ， 电 路 某 两 点 的 电 压 等 于 这 两 点 之 间 的 电 位 差 。UAB VA-VB电 压 的 测 量 电 压 表 应 与 被 测 元 件 并 联 在 被 测 元 件 的 两 段直 流 电 路 中 ,电 流 表 的 连 线 注 意 电 流 表 的 极 性 (即 , 正 、 负 极 )电 压 的 方 向 ： 规 定 从 高 电

11、 位 (“ ” )指 向 低 电 位 (“ ” ) 电 压 的 实 际 方 向 与 其 正 方 向 一 致 时 ， 则 电 压 为 正 值 ； 电 压 的 实 际 方 向 与 其 正 方 向 相 反 时 ， 则 电 压 为 负 值 。 上一页下一页返 回 电 压 与 电 位 区 别 :电 压 ： 绝 对 值 ， 不 随 参 考 点 的 改 变 而 改 变电 位 ： 相 对 值 ， 随 参 考 点 的 改 变 而 变 化图2.5 电压示意图 上一页下一页返 回 10 电 压 与 电 位 的 区 别 _A 都 是 表 示 电 场 推 动 电 荷 所 做 的 功 B 二 者 的 大 小 都 随 参

12、考 点 不 同 而 不 同 C 二 者 单 位 都 用 伏 特 表 示 D 二 者 的 大 小 不 随 参 考 点 改 变11 电 压 与 电 位 的 关 系 _A 某 点 的 电 位 是 该 点 也 参 考 点 之 间 的 电 压B 电 压 是 两 点 之 间 的 电 压 差C 电 位 相 同 的 点 ,其 之 间 的 电 压 不 一 定 为 0D 电 位 不 同 的 点 ,其 之 间 的 电 压 不 一 定 为 0 上一页下一页返 回 例 如 图 所 示 的 电 路 中 ， 已 知U1=3V， U2=-2V， 求 U总 =？ 上一页下一页返 回 电 动 势 :电 源 力 将 单 位 正 电

13、 荷 从 电 源 的 负 极 移 到 正 极 所 作 的功 。 符 号 E， 单 位 V E= W/q (1-4) W表 示 电 源 力 将 正 电 荷 从 电 源 的 负 极 移 到 正 极 所 做 的 功 ，单 位 是 焦 耳 J； q 表 示 电 荷 ， 单 位 是 库 仑 ； E 表 示 电 动 势 ，单 位 伏 特 v。电 动 势 也 有 交 流 与 直 流 之 分 ， 交 流 用 “ e” 表 示 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 ：规定为电源力推动正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向，也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的。见图1-3 用 图 1 4简

14、单 说 明 电 路 接 通 时 的 物 理 过 程 。电 源 内 部 ： 电 源 力 克 服 电 场 力 把 正 电 荷 从 低 电 位 的 负 极推 到 高 电 位 的 正 极 ， 这 个 电 位 升 高 的 过 程 是 电 源 力 作功 的 过 程 .电 源 外 部 ： 正 电 荷 在 电 场 力 的 推 动 下 从 高 电 位 移 到 低 电位 ， 同 时 克 服 负 载 中 的 阻 力 作 功 。 电 能 转 换 为 其 他 形式 的 能 量 过 程 。形 成 持 续 的 电 流 必 须 有 两 个 条 件 ：一 是 要 有 电 源 ，二 是 要 有 一 条 能 够 使 电 荷 移 动

15、 的 闭 合 路 径 。 上一页下一页返 回 :自 由 电 子 在 金 属 导 体 里 作 定 向 有 规 则 移 动 时 ,要 受 到 阻 碍 作 用 ,导 体 对 电 流 的 阻 碍 作 用 ,称 为 电 阻 . 大 小 计 算 公 式 : (1-5)L是 导 线 的 长 度 ； S是 导 体 的 横 截 面 积 ， 单 位 是 平 方 米 ； 是 电 阻 率 （ 如 表 1-1）电 阻 的 单 位 ： 欧 ( ) 千 欧 和 兆 欧 SLR 上一页下一页返 回）欧（）兆欧（）欧（）千欧（ 63101 101 MK 表 11 常 用 金 属 材 料 的 电 组 率 （ 20 ） 上一页下一

16、页返 回 材料电阻率材料电阻率银0.0016黄铜0.065电线铜0.017康铜0.50铸 铁0.500 导 体 的 电 阻 电 阻 越 大 ,其 导 电 性 能 越 差 ;电 阻 电 阻 越 小 ,其 导 电 性 能 越 好 .因 此 电 阻 的 倒 数 1/R的 大 小 表 明 了 导 体 导 电 性 能 的 好 坏 .叫 电 导 ,用 符 号“ G” 表 示 .即 G=1/R 电 导 的 SI单 位 为 西 门 子 (1/ ).电 阻 率 的 倒 数 称为 电 导 率 ,用 表 示 . 温 度 降 低 ,金 属 的 电 阻 率 下 降 .电 阻 率 趋 于 零 时 变 成“ 超 导 ” 超

17、 导 : 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 一 部 分 电 路 的 欧 姆 定 律欧 姆 定 律 ： 电 流 I与 这 段 电 路两 端 的 电 压 U成 正 比 ， 而 与 这 段电 路 的 电 阻 R成 反 比 ，这 就 是 欧 姆 定 律 I=U/R （ 1-6） 图 1-6部 分 电 路V表 示 电 压 , I表 示 电 流 , R表 示 电 阻 上一页下一页返 回 欧 姆 定 律 还 可 写 成 另 外 两 种 形 式 ： U=IR （ 1-7） R = U/I （ 1-8） 计 算 : 有 U、 I、 R中 的 任 意 两 个 ， 可 以 求 出 第 三 个 量 . 上一页下

18、一页返 回 电 阻 一 定 时 ， 通 过 导 体 的 电 流 导 体 两 端 的 电压 成 正 比： 电 阻 不 与 U成 正 比 、 I成 反 比 关 系 。 ， 电 阻 的 大 小导 体 的 有 关 。 上一页下一页返 回 二 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律图 1 8 为 最 简 单 的 闭 合 电 路 ,闭 合 时 ,实 验 证 明 ,通 过 闭 合 电 路 中 电 流 的 大 小与 电 源 电 动 势 成 正 比 ,与 电 路 中 的 负 载和 电 源 内 阻 之 和 成 反 比 . 即 电 源 在 电 路 图 中 可 以 用 电 动 势 E和 一 个内 阻 r 0串 联 等 效

19、 .当 r0=0时,这时的电动势,称为理想电压源. rR EI 0图(1-8) 上一页下一页返 回 3 电 路 的 三 种 状 态电 路 运 行 过 程 中 ,通 常 有 通 路 .断 路 短 路 三 种 状 态 如 图 1-91.通 路 : K与 1闭 合 时 ,负 载 与 电 源 接 通 电 路 中 有 电 流 通 过 这 时 电 路 处 于 通 路 状 态 ,由 公 式 (1-9) 得 ; U = E - Ir0 由 此 可 见 :电 压 U总 是 小 于 电 动 势 E, 原 因 是 电 源 内 阻 r0 上 有 电 压 降 .耗 电 能2.断 路 : K与 2闭 合 时 .电 路 处

20、 于 开 路 状 态 , R = I = 0 U = E 图1-9 上一页下一页返 回 rr ER EI 00 3.短 路 : K与 3闭 合 时 ,负 载 电 阻 为 零 .处 于 短 路 状 态 .由 (1-9) 得由 于 , r0很小,所以电流I很大.较大的短路电流很容易导致线路过热烧坏并使电源烧坏,造成严重的事故. 所以要在电源的输出端安装一定规格的熔断丝.较大的短路电流会在极端的时间内把熔断丝烧坏.十电路短路.保护了电路中的元件u=0R=0 、由 前 面 电 场 力 做 功 公 式 (1 2)W=qU带 入 电 流 强 度 公 式 (1-1)I=q/t 公 式 : W=UIt (1-

21、10)电 流 所 做 的 功 W等 于 这 段 电 路 两 段 电 路 的 电 压 U,电 路 中的 电 流 I与 通 电 时 间 t三 者 的 乘 积 . 定 义 ： 传 递 转 换 电 能 的 速 率 叫 电 功 率 ， 简 称 功 率 ， 用 p或 P表 示。上一页下一页返 回UItUIttWP 、n 公 式 : W=UIt (1-10)定 义 ： 传 递 转 换 电 能 的 速 率 叫 电 功 率 ， 简 称 功 率 ， 上一页下一页返 回I2 a上一页下一页返 回 n 图 a中 有 三 条 支 路 ： ab、 acb和 adb； 两 个 节 点 ：a和 b； 三 个 回 路 ： ad

22、bca、 abca和 abdan 1.节 点 三 条 或 三 条 以 上 支 路 的 联 接 点 。n 2 .支 路 无 分 支 的 一 段 电 路 。 支 路 中 各 处 电 流 相 等 ， 称 为 支 路 电 流 。n 3.回 路 由 一 条 或 多 条 支 路 所 组 成 的 闭 合 电路 。 上一页下一页返 回 a上一页下一页返 回 1.5.1 基尔霍夫电流定律 上一页下一页返 回 图2.35 回路 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 上一页下一页返 回 图 （ 1 10） 串 联 电 路 上一页下一页返 回 图 （ 1 1 ） 串 联 电 路 三 复 联 电 路在 一 个 电 路 中 ， 既 有 串 联 部 分 ， 又 有 并 联 部 分 ， 图 （ 1 1 ）