1、電工基礎(chǔ)PPT教材：電工電子技術(shù)電工部分2019年非電非工科新進大學生班第第1 1章章 直流電流直流電流電路及其基本物理量電路及其基本物理量1.11.1電阻電阻1.21.2歐姆定律歐姆定律1.31.3電能和電功率電能和電功率1.41.4電阻的串并聯(lián)電阻的串并聯(lián)1.51.5基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.61.61. 1. 歐姆定律歐姆定律3. 3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律l 本章重點：本章重點：2. 2. 電能和電功率電能和電功率1.1 1.1 電路及其基本物理量電路及其基本物理量功能功能a a 完成傳輸、轉(zhuǎn)換電能完成傳輸、轉(zhuǎn)換電能b b 傳送、處理信號傳送、處理信號一、電路的組成和作用一、電路

2、的組成和作用電路的概念電路的概念電流的流通路徑電流的流通路徑電路的組成1、電源供電設(shè)備，將各種形式的能量轉(zhuǎn)換為電能并將其供給用電設(shè)備2、負載用電設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)換成為非電形態(tài)的能量3、中間環(huán)節(jié)a,連接導(dǎo)線 b,控制開關(guān) c,保護裝置二、電路圖10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡sRLRsU(a)實物電路(a)原理電路圖三、電流1、電流的形成電荷的有規(guī)則移動即形成電流2、電流的方向通常規(guī)定正電荷移動的方向為電流的正方向。a,直流電流DC） b,交變電流AC）1、任意選定、任意選定 2、用箭頭表示、用箭頭表示參考方向的原則：參考方向的原則：實際方向?qū)嶋H方向參考方向參

3、考方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向I0I0AB3、電流的大小電流強度：電流的大小是用單位時電流強度：電流的大小是用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量衡量間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量衡量的，稱為電流強度。的，稱為電流強度。QIt單位單位A安培）、kA、mA、A4、電流的測量準繩準繩a 選擇合適的電流表b 電流表串聯(lián)在電路中C 讓直流電流從電流表的正極流入，負極流出四、電位、電壓和電動勢1、電位定義：電位是衡量電荷在電路中某點所具有能量的物理量表示：a點電位，Ua參考點：選大地為電路參考點：選機殼或多個元器件匯聚的公共點：2、電壓電壓又稱電位差，是衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量。在數(shù)值上等于這兩點

4、電位之差。定義定義計算方法計算方法V (伏)、kV、mV、V單位單位參考方向參考方向URURUabRab1、2、3、箭頭表示極性符號表示雙下標表示（3電壓的測量準繩準繩a 選擇合適的電壓表b 先用大的量程，粗略測量后再用合適的量程c 把電壓表并聯(lián)在被測電路兩端3、電動勢定義：電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所形成的電位差表示：字母 E 單位： V方向：在電源內(nèi)部負極指向電源正極，即是電位升高的方向意義：非電能轉(zhuǎn)換為電能，電場力做功EE直流電動勢的兩種表示方法（a）（b）電位，電壓，電動勢三者的關(guān)系a 電位是相對的，大小與參考點有關(guān)c 方向b 電壓是絕對的，大小與參考點無關(guān)電壓：在電路中，從正極

5、指向負極電動勢：在電源內(nèi)部，從負極指向正極1.2 1.2 電阻電阻一、電阻和電阻定律一、電阻和電阻定律電阻定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻表示：字母 R單位： (歐姆)、k 、M 電阻定律：導(dǎo)體的電阻電阻定律：導(dǎo)體的電阻R與跟它的長度與跟它的長度L成正比，跟它的橫截面積成正比，跟它的橫截面積S成反比，還成反比，還跟導(dǎo)體的材料有關(guān)系。跟導(dǎo)體的材料有關(guān)系。LRS電阻率電阻率半導(dǎo)體：a,負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC）b,正溫度系數(shù)熱敏電阻PNC）金屬的隨溫度的升高而增大二、電阻器二、電阻器電阻定義：作用：在電路中用于穩(wěn)定、調(diào)理、控制電壓或電流的大小如：分流器，分壓器，負載分類分類a,固定式 b

6、,可變式a,固定電阻a,可變電阻a,滑動觸點電位器2、電阻器的主要技術(shù)指標額定功率額定功率標稱阻值如書中標稱阻值如書中表）表）電阻器在電路中長時間連續(xù)工作不損壞或不顯著改變其性質(zhì)所允許消耗的最大功率a,阻值范圍的不同b,阻值精度的不同電阻定律：導(dǎo)體的電阻電阻定律：導(dǎo)體的電阻R與跟它的長度與跟它的長度L成正比，跟它的橫截面積成正比，跟它的橫截面積S成反比，還成反比，還跟導(dǎo)體的材料有關(guān)系。跟導(dǎo)體的材料有關(guān)系。LRS復(fù)習復(fù)習一段導(dǎo)線，其電阻為R，將其從中對折合并成一段新的導(dǎo)線，則其電阻為（）。A、2R；B、R；C、R2；D、R4。試題分數(shù)：1答案:D 將一根導(dǎo)線均勻拉長為原長的2倍，則它的阻值為原阻

7、值的（）倍。A、2；B、1；C、0.5；D、4。試題分數(shù)：1答案:D 基本公式基本公式一、部分電路歐姆定律一、部分電路歐姆定律1.3 1.3 歐姆定律歐姆定律UR導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與該導(dǎo)體的電阻成反比，這就是歐姆定律UIRUIR金屬導(dǎo)體電阻的大小與加在其兩端的電壓有關(guān)（）。A、正確B、錯誤答案:B 在一電阻電路中，如果電壓不變，當電阻增加時，電流也就增加（）。A、正確B、錯誤答案:B 【例1-2】在某段電路中，電壓是一定的，當接上20 的電阻時，電路中產(chǎn)生的電流是1.5A；若用100 電阻代替20 電阻，電路中的電流是多少？URI20 100 解：電路中電阻為20 時，由歐姆

8、定律得：1.5 2030UIR用100 電阻代替20 電阻時，電路中電流為：300.3100UIR答：電路中的電流是0.3A。（V）（A）作業(yè)一：欲使I200mA的電流流過一個R85的電阻，問在該電阻的兩端需要施加的電壓U( )V。表達式表達式二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律全電路歐姆定律：閉合電路中的電流與電源電動勢成正比，與整個電路的電阻成反比。EIRr()EI RrUREr推：全電路歐姆定律是用來說明在一個閉合電路中，電流與電源的電動勢成反比，與電路中電源的內(nèi)阻和外阻之和成正比（）。A、正確B、錯誤試題分數(shù)：0.5答案:B 【例1-3】有一閉合電路，電源電動勢E=40V，其內(nèi)阻r=2

9、,負載電阻R=18。試求電路中的電流、負載的電壓及電源內(nèi)阻上的電壓降。解：根據(jù)全電路歐姆定律有：402182EIRr負載兩端電壓：（A）URErI2 1836RUIR（V）電源內(nèi)阻上的電壓降：2 24rUIr（V）答：電路中的電流為2A、負載的電壓為36V，電源內(nèi)阻上的電壓降為4V。作業(yè)二：蓄電池的電源電動勢E6V，將R2電阻接在它兩端，測出電流I2A.求電源內(nèi)部電壓降Ur( )V，它的內(nèi)阻r（ ），端電壓U( )V。三、電路的三種狀態(tài)三、電路的三種狀態(tài)REr1、開路開關(guān)斷開或連接導(dǎo)線折斷時的斷路狀態(tài)，稱為開路，也稱為空載狀態(tài)。（1電路中的電流為零，即I=0。特性特性IU（2電源的端電壓為開路

10、電壓U,并且有U=E。2、通路電源與負載接通，構(gòu)成回路，稱為通路或有載狀態(tài)。（1當E與r一定時，I的值取決于R的大小。特性特性（2電源的端電壓等于負載兩端的電壓。EIrR電路中的電流：即:UIREIrREr3、短路狀態(tài)因絕緣損壞或操作不當，導(dǎo)致電源的兩輸出端線相接觸，電源沒有經(jīng)過負載被直接連在一起，稱為短路狀態(tài)。（1電路中的電流最大，但對外電路的輸出電流為零。特性特性即:SEIr（短路電流，一般很大）（2電源和負載的端電壓均為零。短路是電路中最嚴重，最危險的事故，是被禁止的狀態(tài)。措施措施在電路中接入過載或短路保護。作業(yè)三：簡答題：“ 開路，通路，短路狀態(tài)的概念和特征。作業(yè)四：書上18頁習題一的

11、1到4題。一、電能一、電能1.4 1.4 電能和電功率電能和電功率電流具有做功的本領(lǐng)，做功的同時伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，其大小可以用能量進行度量：即：WUItJ(焦耳) 或 Ws(瓦特秒)單位單位并有：1J=1WskWh(千瓦時)工程實際中常用單位：=(10003600)WS=3.6106Ws=3.6106J1kWh(千瓦時)換算公式換算公式1kWh=3.6106J通常用電能表測量電能丈量丈量1J=1/(3.6106) kWh【例】一額定電流In20A的電爐箱接在電壓U220V的電源上，則該電爐用電10小時，電爐所消耗電能W=( )kWh=( )J？解：W=UInt=22020(103600)=1.

12、584108（Ws）=1.584108(J)8261.584 100.44 10443.6 10(kWh)答：電爐所消耗電能W=44kWh=1.584108J二、電功率二、電功率電流在單位時間內(nèi)做的功叫做電功率表示表示作用作用 表示消耗電能的快慢字母P表示 單位：W計算方法計算方法用電器1s內(nèi)所消耗的電能單位時間內(nèi)所做的功）WPt即：根據(jù)電能和歐姆定律 可得：WPtUIttUI()IRI2I R2UUURR()()( )W sWs( )( )Js即：11 /WJs通常使用功率表測量電路的功率丈量丈量且有：W=UIt=Pt單位單位【例1-4】有一個電飯鍋，額定功率為1000W,每天使用2h;一臺

13、25寸電視機，功率為60W，每天使用4h；一臺電冰箱，輸入功率為120W，電冰箱的壓縮機每天工作8h。計算每月30天耗電多少？解：1 12 23 3WPtPtPt1 (2 30)0.06 (4 30)0.12 (8 30) 607.228.896()kW h答：每月30天耗電96kWh【例1-5】一個蓄電池的電動勢是20V，內(nèi)阻是3，外接負載電阻為7，試求蓄電池發(fā)出的功率、負載消耗的功率為多少？RErI解：電路中的電流:202( )73EIARr蓄電池發(fā)出的功率:2()EPIRr22(73)40()W負載消耗的功率:2RPI R22728()W答：蓄電池發(fā)出的功率為40W，負載消耗的功率為28

14、W。某帶電值班室內(nèi)有額定電壓Un220V、額定功率Pn40W日光燈8盞，每日平均開燈時間t2h，求一個月(30天)所消耗的電能W（ ）kWh。一只額定電壓220V，額定功率60W的燈泡，把它改接到110V的電源上，消耗功率為多少W？作業(yè)五：作業(yè)六：二、電源向負載輸出的功率二、電源向負載輸出的功率電源輸出給負載的功率P和負載電阻R有關(guān)負載為純電阻時：2PI R2()ERRr22()RERr22222()224RrRrRrRrRrRr2()4RrRr2222()()44REEPRrRrRrrR0R 0r 當R=r時，P值(即電源的輸出功率)最大最大值：2max4EPrmax12EPP212ERr2

15、122Er【例1-6】在下圖中，R1=16,電源的電動勢E=100V，內(nèi)阻r=4，R2為變阻器。要使變阻器消耗功率最大，R2應(yīng)多大？這時R2消耗的功率是多少？ErR1R2解：把R1看做是電源內(nèi)阻的一部分，這樣電源的內(nèi)阻就是R1+r2116420( )RRr 利用電源輸出功率最大的條件：可得：R2消耗的功率:2121()2ErRR22122ER12EP2P22122ER2100125()4 20W答：要使變阻器消耗功率最大，R2應(yīng)為20，這時R2消耗的功率是125W。四、電流的熱效應(yīng)焦耳定律）四、電流的熱效應(yīng)焦耳定律）電阻有兩個特征a，阻礙電流的流通b，電流通過時，導(dǎo)體要發(fā)熱，變電能為熱能（耗能

16、元件）焦耳定律是定量說明將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時間成正比焦耳定律數(shù)學表達式2QI Rt在純電阻電路中：電流所作的功全部產(chǎn)生熱量，即電能全部轉(zhuǎn)劃為內(nèi)能此時： W=Q純電阻電路：非純電阻電路：電燈，電烙鐵，熨斗變壓器，發(fā)動機，電風扇【例1-7】有一個220V，1000W的電爐，接在200V的電路中，求10min產(chǎn)生的熱量為多少？解：電爐的電阻值是：2URP222048.4( )1000接在200V電路中，產(chǎn)生電流：UIR2004.13( )48.4A產(chǎn)生熱量：2QI R24.1348.4 10 60495332.4( )J答

17、： 10min產(chǎn)生的熱量為495332.4J。書上習題一的書上習題一的1-71-7到到1-111-11，1-131-13題。題。作業(yè)七：等效電路：等效電路：1.5 1.5 電阻的串并聯(lián)電阻的串并聯(lián)對于電路中的電流而言，如果一個電阻產(chǎn)生的效果和另外幾個電阻共同作用時所產(chǎn)生的效果相同，則這個電阻叫做那幾個電阻的等效電阻，或總電阻。 電路特點電路特點一.電阻的串聯(lián)如下圖，幾個電阻依次連接、當中無分支的電路叫串聯(lián)電路。（1流過各電阻中的電流相等123nIIII即：+_R1R n+_ i+_U1+_UnUR2U2（2電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和12nUUUU即：+_R1R n+_ i+_U1+_

18、UnUR2U2（3電路的總電阻等于各電阻之和12nRRRR即：等效等效+u_iR（4電路中每個電阻的端電壓與電阻值成正比11RUUR即：+_R1R n+_ i+_U1+_UnUR2U2（5串聯(lián)電阻電路消耗的總功率P等于各串聯(lián)電阻消耗的功率之和12inPPPPP即：22RUURnnRUUR例例 兩個電阻的分壓：兩個電阻的分壓：+_UR1R2+-U1+-U2i1112RUURR2212RUURR實際應(yīng)用實際應(yīng)用（1用幾個電阻串聯(lián)以獲得較大的電阻（2分壓器，使同一電源能供給幾種不同數(shù)值的電壓(如書上圖)（3當負載的額定電壓低于電源電壓時，可用串聯(lián)電阻的方法將負載接入電源（4限制和調(diào)節(jié)電路中電流的大小

19、（5串聯(lián)分壓電阻，可使電壓表擴大量程 電路特點電路特點二.電阻的并聯(lián)如下圖，幾個電阻的首尾分別連接在電路中相同的兩點之間，叫并聯(lián)電路（1各并聯(lián)電阻的端電壓相等，且等于電路兩端的電壓12nUUUU即：InR1R2RkRnI+UI1I2Ik_ABInR1R2RkRnI+UI1I2Ik_（2并聯(lián)電路中的總電流等于各電阻中流過的電流之和12nIIII即：（3并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和121111nRRRR即：等效等效+u_iReq例例求兩并聯(lián)電阻的求兩并聯(lián)電阻的總電阻：總電阻：R1R2I1I2I12111RRR121212111R RRRRRR解：（4并聯(lián)電路中，流過各電阻的電流與

20、其電阻值成反比2112RIIRR1212RIIRRInR1R2RkRnI+UI1I2Ik_當只有兩個電阻并聯(lián)時,求分支電流：R1R2I1I2I（5并聯(lián)電阻電路消耗的總功率等于各電阻上消耗的功率12nPPPP即：22212nUUURRR推導(dǎo)：1PP21212nURURRR212URUR221URRU1RR結(jié)論結(jié)論11PRPR得：11RPPR即：各并聯(lián)電阻消耗的功率與其電阻值成反比實際應(yīng)用實際應(yīng)用（1工作電壓相同的負載都是采用并聯(lián)接法（2具有分流作用。并聯(lián)分流電阻，可以擴大電流表量程（2利用電阻的并聯(lián)來獲得較小電阻二.電阻的混聯(lián)既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這樣的電路叫做電阻的混聯(lián)電路。計算方法

21、計算方法按著串聯(lián)和并聯(lián)電路的計算方法，把電路一步一步地簡化，求出等效電阻。【例1-8】如圖，知：R1=1， R2=2， R3= R4=3。求等效電阻RAB。若AB間電壓為50V，則電路的總電流為多少？解：123R答：-1R2R3R4RAB123R4RAB123RRR1 236( ) ABR12341234RRRR3 62( )36ABABUIR5025( )2A1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律復(fù)雜電路不能用簡單串并聯(lián)方法簡化為單一回路的電路稱為復(fù)雜電路。（利用基爾霍夫定律分析計算）支路支路指一個或幾個元件相串聯(lián)后，連接于電路的兩個節(jié)點之間，使通過其中的電流值相同的電路。1Rcdba2R1E2E1I2I3I3R節(jié)點節(jié)點電路中三條或三條以上支路的會幾點稱為節(jié)點。回路回路電路中任意一條或多條支路組成的閉合路徑稱為回路。a,b節(jié)點abca, adba, adbca 1Rcdba2R1E2E1I2I3I3R網(wǎng)孔網(wǎng)孔電路中不包含其它支路的單一閉合回路稱為網(wǎng)孔。abca, adba二.基爾霍夫第一定律（節(jié)點電流定律KCL）匯于節(jié)點的各支路電流的代數(shù)和等于零。0I 公式表示理論基礎(chǔ)穩(wěn)恒電流條件下的電荷守恒定