電工技術基礎與技能西安電子科技大學出版社【任務目標】(1)了解電路的組成、電路的三種基本狀態分析；(2)理解電流產生的條件和定義，掌握其計算公式的運用；(3)了解電阻的概念、主要參數和其與溫度的關系，掌握電阻定律；(4)掌握部分電路和全電路歐姆定律的各種計算；(5)識記電能、電功率、端電壓、電動勢的概念，掌握焦耳定律；(6)掌握串、并聯電路的性質和作用，掌握簡單混聯電路的分析和計算；(7)掌握電壓表和電流表擴大量程的方法和計算；(8)掌握電路中各點電位以及任意兩點之間電壓的計算方法；(9)認識和學會常用電工工具的使用方法；(10)熟練使用電烙鐵焊接的基本技能；(11)會識別常用的貼片元器件。

項目二簡單直流電路和基本技能

知識鏈接（一）電路的組成1.電路的組成與狀態（1）電路的組成

通常把這種由電氣設備和若干元器件按照一定的連接方式構成的電流通路稱為電路。也就是說，由電源、用電器、導線和開關組成的閉合回路，稱為電路。

它們的作用和常見的器件以及在電路中的符號，如表2-1所示。

表2-1組成電路中的常見器件含義和圖形符號（2）電路的狀態

電路的狀態有通路、開路、短路三種狀態，它們的分析如表2-2

所示。2.電路圖

若要分析一個實際電路的結構原理，用電路圖來表示是很方便的。電路圖一般可以分為原理圖和裝配圖兩種。原理圖只表示線路的連接方式，并不反映出線路的實際形狀，而裝配圖出了表示電路的實際形狀，還畫出了相關部分的裝配結構。

3.電流的形成電荷的定向移動形成電流。其方向與正電荷移動方向相同，與負電荷移動方向相反，如圖2-2（a）、（b）所示。例如：金屬導體中自由電子的定向移動、陰極射線管中的電子流等，都形成電流。4.電阻

（1）電阻的定義和定律

科學上把導體對電流的阻礙作用叫做導體的電阻。

電流是一種物理現象。電流的大小等于通過導體橫截面的電荷與所用時間的比值。電流符號I或i表示，其直流電流的定義式為(2-1)。其中Q表示t時間段穿過某一截面電荷的總量。在SI國際單位制中，電流的單位是安培，用符號A表示，常用的單位還有毫安（mA），微安（μA）和千安（KA）。

通常使用的電阻元件多采用金屬材料，當溫度變化范圍不太大時，其電阻值隨溫度的變化近似線性關系，其定義式可以用公式(2-2)表述。

(2-2)

其中R是溫度為T的電阻，R0是溫度0℃時的電阻，α是電阻溫度系數。

ρ叫電阻率：某種材料制成的長是1m、橫截面積是1mm2的導線的電阻，叫做這種材料的電阻率。是描述材料性質的物理量。國際單位制中，電阻率的單位是Ω·m（歐·米）

5.部分電路歐姆定律

大量實驗表明，在一段不包括電源的電路中，通過導體的電流，與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。

部分電路歐姆定律是：通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，其數學表達式為：

式中：I表示通過導體的電流，單位是安培（A）、

U表示導體兩端的電壓，單位是伏特（V）、

R表示導體的電阻，單位是歐姆（Ω）。

6.電能

電能是一種能量形式，例如：電流通過電熱器做功，電能轉化為熱能；電流通過電動機做功，電能轉化為機械能；電流通過電解槽做功，電能轉化為化學能。所以電流做功的過程實際上是電能轉化為其它形式能的過程。

W=UIt

7.電功率電功不能表示電流做功的快慢，電功率則是表示電流做功快慢的物理量。在一段時間內，電路產生或消耗的電能與時間的比值稱為電功率，用P表示。

P=UI

式中，P、U、I的單位分別為W為（瓦）、V為（伏）、A為（安）。

8.焦耳定律

電流通過金屬時，導體會發熱，這種現象稱為電流的熱效應。實驗結果表明：電流流過導體產生的熱量與電流的平方、導體的電阻與通電時間成正比，即：

Q=I2Rt

式中電流單位為A，電阻單位為

，時間單位為s，則熱量單位是焦耳，簡稱焦，以字母J表示。

知識鏈接（二）簡單直流電路

1.端電壓電動勢（1）端電壓物體的運動是因為受到力的作用，電荷做定向移動形成電流是由于電荷受到了電場力的作用。所謂端電壓就是單位正電荷從a點移動到b點電場力所做的功Wab，用Uab表示。Uab=

（2）電動勢

電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極之間的電壓。電動勢用符號E表示，單位跟電壓的單位相同，也是V。電動勢是個標量（3）端電壓與電動勢的區別與聯系2.閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律描述了包括電源在內的全電路中，電流與電動勢及電路總電阻之間的關系。閉合電路的歐姆定律與部分電路的歐姆定律區別在于，前者將電源也作為電路研究的一部分，而后者只研究除電源之外的電路部分。

閉合電路的歐姆定律表述為：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。定律的數學表達式為(2-11)，其中I表示電流，E表示電動勢，R表示外部電路的總電阻，r表示電源內阻。該定律說明了閉合電路中的電流取決于兩個因素，即電源的電動勢和閉合回路的總電阻。與部分電路歐姆定律一樣，閉合電路的歐姆定律也只適用于純電阻電路。

（2-11）其中U外表示閉合電路中的端電壓，U內表示電源的內部電壓降。3.電源向負載輸出的功率

根據能量守恒定律，電源的總功率應為電源向負載輸出的功率和電源由于內阻引起的消耗功率之和，

P=P外

+P內

結論：當電源給定而負載可變，外電路的電阻等于電源的內電阻時，電源的輸出功率最大，這時稱為負載與電源匹配。

PM=

4.電阻的串聯電路電壓表(1)電阻的串聯電路把幾個電阻元件首端、尾端依次相連就組成了幾個電阻元件串聯，形成的電路稱為串聯電路。對于n個電阻的串聯電路來說，其電路性質如下：電流只有一條通路,一個開關可控制整個電路的通斷；串聯電路的總電阻等于各個電阻之和，即：R=R1+R2+…+Rn；串聯電路中流過每個電阻的電流相等，且等于總電流；串聯電路的總電壓（串聯電路兩端的電壓）等于分電壓（每個電阻兩端的電壓）之和，即U=U1+U2+……+Un；串聯電路的各電阻分得的電壓與其阻值成正比。串聯電路中各個電阻消耗的功率與其阻值成正比（2）電壓表

在電阻串聯的電路中，通常有以下的實際應用：

若干只電阻串聯可以獲得較大的電阻；

采用幾只電阻串聯可以構成分壓器，使用同一電源能供出幾種不同數值的電壓；

當負載額定電壓低于電源電壓時，可用串聯電阻的方法將負載接入電源；

擴大電壓表的量程，限制和調節電路中電流的大小。

常用的電壓表是由微安表或毫安表改裝而成的

5.電阻的并聯電路電流表

(1)電阻的并聯電路把幾個電阻元件首端連接在一起、尾端連接在一起就組成了幾個電阻元件的并聯，形成的電路稱為并聯電路。對于n只電阻的并聯電路來說，其電路性質如下：電路有n條電流路徑，每一條路徑之間互相獨立，若有一條路徑斷路，其它支路照常工作；并聯電路的總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和；并聯電路中所有并聯電阻的端電壓是同一個電壓，且與總電壓相同；并聯電路的總電流（并聯電路的干路電流）等于各支路電流（流過每個電阻的電流）之和；并聯電路的通過各電阻的電流與其阻值成反比；并聯電路中各個電阻消耗的功率與其阻值成反比。(2)電流表

在電阻并聯的電路中，通常有以下的實際應用：

①若干只電阻并聯可以獲得較小的電阻；

②通過電阻并聯可進行電流的分流；

③擴大電流表的量程。

在微安表或毫安表上并聯一個分流電阻，按比例分流一部分電流，這樣就可以利用微安表或毫安表測量大的電流。如果在刻度盤上標出電流值，則構成一個電流表。

電流表是一種用來測量交、直流電路中電流的儀表，它相當于一個阻值很小的電阻器，理想的認為是短路。

6.電阻的混聯

在實際電路中，既有電阻的串聯又有電阻的并聯，稱為電阻的混聯電路。下圖所示為典型的三只電阻的混聯電路，圖中電阻R1與電阻R2并聯，然后再與電阻R3串聯。

對于混聯電路的計算，可先從單純的串聯和并聯電路部分開始通過若干次的串、并聯等效電阻的求解，最終得到混聯電路的等效電阻

7.電路中各點電位的計算

電路中每一點都有一定的電位，就如同空間的每一處都有一定的高度一樣。講高度先要確定一個計算高度的起點，講電位也要先指定一個計算電位的起點，稱為零電位點。原則上零電位點可以任意選取，但習慣上規定大地的電位為零。有些設備的機殼是需要接地的，這時凡與機殼連接的各點均為零電位點。電路中的零電位點規定后，電路中任一點與零電位點之間的電壓（電位差），就是該點的電位。其文字符號用帶單下標字母UA或

表示，如UA，即表示A點的電位。知識鏈接（三）電工的基本操作1.常用的電工工具電工工具是電子、電氣操作的常用工具，其使用不當或質量不好，都會影響施工質量，降低工作效率。甚至造成事故，因此相關操作人員必須了解常用電工工具的結構和正確使用方法。

2.電烙鐵的使用（1）電烙鐵的種類電烙鐵是手工焊接的主要工具，它是根據電流通過加熱器件時產生熱量的原理而構成的。常用的電烙鐵一般為直熱式。直熱式又分為外熱式、內熱式和恒溫式三大類。內熱式電烙鐵與外熱式電烙鐵比較，其優點是體積小、重量輕、升溫快、耗電省和效率高。①外熱式電烙鐵

一般由烙鐵頭、烙鐵芯、傳熱筒、手柄、插頭等部分所組成②內熱式電烙鐵

一般由連接桿、手柄、烙鐵芯（發熱元件）、烙鐵頭幾個部分組成，如圖2-27所示。烙鐵芯安裝在烙鐵頭的里面（發熱快，熱效率高達85％～％％以上），烙鐵芯采用鎳鉻電阻絲繞在瓷管上制成。常用的規格有20W、35W和50W等。③恒溫電烙鐵

恒溫電烙鐵的烙鐵頭內，裝有磁鐵式的溫度控制器，用來控制通電時間，實現恒溫的目的。在焊接溫度不宜過高、焊接時間不宜過長的元器件時，應選用恒溫電烙鐵，但它價格較高。（2）電烙鐵的握法

①反握法是用五指把電烙鐵的柄握在掌內。此法適用于大功率電烙鐵，焊接散熱量大的被焊件。如圖2-29（a）所示。

②正握法是適用于較大的電烙鐵，彎形烙鐵頭的使用一般也用此法。如圖2-29（b）所示。

③握筆法是用握筆的方法手握電烙鐵，此法適用于小功率電烙鐵，焊接散熱量小的被焊件，如焊接收音機、電視機的印制電路板及其維修等。如圖2-29（c）所示。（4