电工基础 教学课件 ppt 作者 王兆义 《电工基础》电子教案

电工基础 主编：王兆义,电子教案制版：刁金霞 电子教案制作： 莫培玲（第一、二、三、五章） 曹伟（第六、七、八章） 刁金霞（第四章）,第一章 直流电路基本概念 第二章 直流电路及其计算 第三章 静电与电容 第四章 磁场与磁路 第五章 电磁感应、自感应和互感应 第六章 正弦交流电路 第七章 三相交流电路 第八章 非正弦周期电量及过渡过程,第一章,直流电路基本概念,第一讲 1-1 引言 1-2 电流、电压、电动势,一、教学目的 1.对本教材的内容有概括性的了解 2.通过引言引入第一章的主要教学内容 3.掌握有关电路中几个物理量的概念、方向及其计算 二、教学重点 有关电路的几个物理量的概念、方向及其测量 三、教学难点 电流参考方向的概念及电压、电动势实际方向的确定,四、主要教学内容,1.1 引言 在电工领域中，最普遍和最简单的应用是基本电量的使用和计算。如已知电路中的电压和电阻，计算一下电路中的电流；已知电路中的电流和电压，计算电路中的电阻；电流、电压和电阻都已知，计算一下电路中的电功率。如在生活中，家中新买了一只电饭煲，已知工作电压为220V ，电功率为1200W，电流为多少A？所用插座和导线的容量够不够？在工作中，已知低压输电线路较长，输电线截面积较小，当负载较大时，能否正常工作？这些问题就是本章所要解决的问题。本章主要学习电路中基本电量的认识及其计算。,1.2 电流、电压、电动势 1.2.1电流 1.电流的形成 电流就是电子在电场力作用下有规则的定向运动。 在导体中形成电流的条件是：有可以移动的电荷和维持电荷作定向移动的电场。,2.电流强度 单位时间内通过导体截面电荷量的多少称为电流强度。它是表征电流大小的物理量。 电流强度的单位为安培，简称安，符号为A。,设在t时间内，流过截面S的电荷量为Q，则电流强度为 如果电流的大小和方向都不随时间的变化而变化，则称为稳恒直流电，简称直流电。其数学表达式为,3.电流的正方向 在电路的计算中，电流的实际方向有时不好确定，为了计算方便，可先假定一个电流的正方向，这个假定的电流正方向称为参考方向，并在电路中用箭头标出。 通过计算后，如果计算值为正，则电流的实际正方向与假定的参考方向相同；如果计算值为负，则电流的实际正方向与假定的参考方向相反。,1.2.2 电动势、电压和电位 1电动势 电动势就是表征电源力对电荷做功能力的物理量，其值为电源力将单位正电荷从B点移到A点所作的功。电动势用符号EBA来表示，数学表达式为 电动势的方向规定为由电源的负极指向正极，用“”、“-”号来表示。 电动势的单位是伏特，简称伏，符号为V 。,2.电压 电压就是衡量电场力驱动电荷对负载做功能力的物理量，其定义为：电场力把单位正电荷从A点移到B点所作的功 称为A、B两点间的电压。数学表达式为 电压的正方向规定为：由高电位指向低电位，即从电源的正极指向负极。电压的方向用“”、“-”号来表示。 电压的单位也是伏，符号为V,3电位 在电路的分析或计算中，为了方便起见，常用到电位的概念。 电位的定义为：取电路中任一点作为参考点，并规定为零电位，电路中任一点到参考点之间的电压，就称为该点的电位。 当某点到参考点的电压为正时，则该点的电位为正；当某点到参考点的电压为负时，则该点的电位为负。 电位的单位也是 V,在上图中，若设UAB=10V，并设B点为参考点，则A点的电位为+10V；若设A点为参考点，则B点的电位为-10V 。,*1.2.3 电流、电压的测量 1电流的测量 测量时将表的两个接线端串联在电路中（千万不可并联在电路上），表的“”端为电流的流入端；表的“”端为电流的流出端。根据表针所指示的刻度，读出电流的大小。,2电压的测量 测量时将表的两个接线端并联在被测电压的两端 ，测量时表的“+”接线端接被测电压的正极，“-”接线端接被测电压的负极。根据表针所指示的刻度，读出电压的大小。,五、课后小结 1.电荷的定向移动形成电流，电流的大小用电流强度来表示，单位为安，符号为A。 2.电流的实际方向规定为正电荷运动的方向，为了便于电路的分析和计算，事先任意假定的电流方向，为参考方向。 3.电动势是衡量电源力做功的物理量，它的实际方向由电源的负极指向正极，它的单位为V。 4.电压是衡量电场力做功的物理量，它的实际方向由电源的正极指向负极，它的单位与电动势相同，也是V。 5.电位是电子电路分析中常用到的概念，两点间的电压等于这两点的电位差，单位也是V。 6.测电流要将安培表串入电路，测电压要将伏特表并入电路。,第二讲 1-3 电阻,一、教学目的 1.掌握电阻的概念 2.了解电阻与温度的关系 3.掌握电阻器的应用 4.掌握电阻的测量方法 二、教学重点 电阻的概念、种类及其应用 三、教学难点 如何正确理解导体的电阻率与温度系数的关系,四、主要教学内容,1.3.1导体的电阻 1.导体电阻的概念 导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻 2.电阻定律 导体电阻的大小与导体的长度 成正比，与导体的横截面S成反比，并与导体材料的电阻率 有关。,3.导体的电阻率与温度系数 当温度变化时，导体的电阻率也随之变化。 如果导体的电阻率随温度的升高而升高，则为正温度系数导体；反之，则为负温度系数导体。所有金属的电阻率都随温度的升高而增大，因此，金属均为正温度系数导体，它们的阻值随着温度的上升而增加，如银、铜、铝等，利用导体的这一温度特性可以制作金属温度计；有些合金如康铜（镍铜合金）和锰铜的电阻温度系数很小，常用来制作标准电阻 。,【例】 长度为1km、截面积为10 的一条铝导线和一条铜导线，试计算它们在0时的电阻各为多少？ 解：查表得 ·m， ·m，代入公式得,1.3.2电阻器 1.电阻器的作用和分类 电阻器是应用具有一定电阻率的导电材料制成的电路元件。电阻器亦简称为电阻，是工程技术中用量最大的电路元件之一。 RT碳膜 电阻器,RJ金属膜 电阻器 RX线绕被釉 电阻器,热敏电阻器 压敏电阻器,电位器 半可变电阻,2. 电阻元件模型及电路符号 电阻是耗能元件，它将电能不可逆地转换为热能。,*1.3.3 电阻的测量 测量前先将万用表的旋转开关 旋到电阻挡，然后将两表笔短 路校零（两表笔短路的同时旋 转表盘上的校零可调电阻，使 表针指到右边零刻度）。测量 时两表笔搭在被测电阻的两端， 表针指示的刻度既是被测电阻 的阻值。如果被测电阻连接在 电路中，测量时必须将电阻与电路断开，更不允许电路带电测量。,五、课后小结 1.任何导体对电流都具有阻碍作用，即导体都具有电阻。 2.导体电阻的大小与导体的长度成正比，与导体的横截面成反比，并与导体材料的电阻率成正比。 3.导体的电阻率随温度的变化而变化。所有金属的电阻率都随温度的升高而增大，因此，金属均为正温度系数导体。 4.不同种类的电阻具有不同的特征和用途。 5.电阻时耗能元件，它将电能不可逆地转化为热能。 6.测电阻时，换档需要调零，不允许带电测量电阻。,第三讲 1-4 欧姆定律,一、教学目的 1.掌握欧姆定律 2.能熟练运用欧姆定律 二、教学重点 欧姆定律的应用 三、教学难点 对欧姆定律的正确理解,四、主要教学内容,1.4.1 部分电阻电路欧姆定律 一段只含有电阻、而不含有电源的电路，称为部分电阻电路 ，如图示。 关联参考方向 非关联参考方向,部分电阻电路的欧姆定律可表述为：流经电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比，其表达式为： 或,欧姆定律只适应于线性电阻电路，即当电压和电流变化时，电阻的阻值不变。 线性电阻的伏安特性 非线性电阻的伏安特性,1.4.2全电路欧姆定律 由含有内阻的电源和负载电阻组成的闭合回路称为全电路。最简单的全电路如图示。 E 为电动势 RO为电动势的内阻 R为外电路负载电阻,全电路的欧姆定律可表述为：通过全电路的电流与电源电动势成正比，与电路中的总电阻成反比，其表达式为： 或,为外电路电阻上的电压，令 ； 为内电路内阻上的电压，令 ，由上式可得： 此式称为全电路电压平衡方程式。,1.4.3 欧姆定律的应用 1直接应用 【例1】已知电路如图1-11所示，U=12V，R1=10， R2=20，求电阻中的电流。 解：根据一段电阻电路的欧姆定律， 得： I1 = A A,【例2】已知汽车电瓶放电电路如图所示，电路中E=12V ，R0=0.1, I=3.5A, 求灯泡工作时的电阻RL 。 解：根据全电路欧姆定律，有,2间接应用 【例3】图示是用试电笔测试电路是否带电。已知限流电阻为880k，氖管的电阻和人体的电阻都比限流电阻小得多，试求使用该试电笔测量220V电压时流过人体的电流为多少？ 解：根据部分电阻电路的 欧姆定律，得： A,【例4】 MP3“随身听”，正常工作时所需电压为1.21.5V，电流为80mA，现用1.5V（电动势）干电池供电。当电池用了一段时间后，电池的内阻RO上升为4，试计算该MP3还能否继续工作。 解：根据全电路欧姆定律有 U 外=E U 内 =1.5-4×0.08 =1.18V 1.2V 即干电池已经不能满足MP3的最 低工作电压要求，应更换电池。,五、课后小结 1.欧姆定律是分析、计算电路的最基本定律之一。 2.部分电阻电路的欧姆定律可表述为：流经电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比。 3.全电路的欧姆定律可表述为：通过全电路的电流与电源的电动势成正比，与电路中的总电阻成反比。 4.在一个闭合电路中，电压升等于电压降，满足电压平衡方程式。 5.欧姆定律的应用。,第四讲 1.5 电能与电功率,一、教学目的 1.理解电能和电功率的概念 2.掌握电能、电功率的计算 二、教学重点 1.掌握电能、电功率的计算 2.掌握电流的热效应的概念 三、教学难点 对电功率概念的正确理解,四、主要教学内容,1.5.1电功 电流在电路中流动，通过负载时要对负载做功。做功的大小与流过负载的电流I、负载两端的电压U以及通电时间t成正比，其计算公式为 对于电阻电路，根据欧姆定律，上式可改写为 或,在工程上电功又称电能，常用kW·h(千瓦时)表示，1kW·h就是通常说的1度电。 它与焦耳之间的换算关系为 1kW·h =1000W×3600s= J,在工程上电能是由电能表进行测量的，电能表俗称电度表，下图是电能表的外形图。,1.5.2 电功率 在日常生活或工程中，不仅要了解电流做功的多少，还要知道电流做功的快慢。电流做功的快慢是用“电功率”来表示的。 1.电功率 电流在单位时间内所做的功称为电功率，用P来表示。其表达式为,对于电阻电路，根据欧姆定律，有 或,2.额定功率 为了使电器能安全、可靠地工作，对电器的工作电压和电流都有一个规定值。这个规定值就称为电器的额定电压和额定电流。额定电压和额定电流的乘积，称为电器的额定功率。 在应用时，用电器所加电压和电流不能高于或低于额定值。 3实际功率 用电器实际消耗的功率 ， 、 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。,4.总功率 在含有电源的闭合电路中，电源的 输出功率等于回路电阻上消耗的功 率