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电工基础 第3版 知识要点解读.doc

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    • 第1章 电路的基本知识知识要点解读 一、电路1.电路的基本组成电路是电流流过的路径一个完整的电路通常至少要有电源、负载、连接导线、控制和保护装置4部分组成1)电源电源是供给电能的装置,它把其他形式的能转换成电能2)负载负载,也称用电设备或用电器,是应用电能的装置,它把电能转换成其他形式的能量3)导线导线把电源和负载连接成闭合回路,输送和分配电能4)控制和保护装置对电路起控制和保护作用常见的控制和保护装置有开关、低压断路器(空气开关)和熔断器等2.电路的工作状态电路的工作状态有通路、开路和短路3种1)通路通路是指正常工作状态下的闭合电路2)开路开路,又称断路,是指电源与负载之间未接成闭合电路,即电路中有一处或多处是断开的3)短路短路是指电源不经负载直接被导线相连电路不允许无故短路,特别不允许电源短路电路短路的常用保护装置是熔断器二、电路的基本物理量电路的基本概念有电流、电压、电位、电动势、电阻、电能和电功率等电路基本电量比较见表1.1表1.1 基本电量比较序号电量符号物理意义定义式方向单位1电流I衡量电流大小或强弱的物理量I =正电荷定向运动的方向安培(A)2电压U衡量电场力做功能力大小的物理量高电位指向低电位伏特(V)3电位UAB电场中某点对参考点的电压VA = UAB(B为参考点)——伏特(V)4电动势E衡量电源力做功能力大小的物理量电源的负极(低电位)指向正极(高电位)伏特(V)5电阻R反映导体对电流的阻碍作用R=ρ——欧姆(Ω)6电能W电荷定向移动形成的电流所做的功W=Uq=UIt——焦耳(J)7电功率P描述电流做功快慢的物理量——瓦特(W)三、电阻器电阻器是利用金属或非金属材料对电流起阻碍作用的特性制成,通常被称为电阻。

      它在电路中起分压、分流和限流等作用1.固定电阻器固定电阻器是阻值不能改变的电阻器,文字符号为R常见固定电阻器比较见表1.2表1.2 常见固定电阻器比较序号名称图形符号主要用途1碳膜电阻器目前电子、电气产品使用量最大、价格最便宜、品质稳定性和信赖度较高的电阻器2金属膜电阻器常用在要求较高的电路中,如各种测试仪表3线绕电阻器在大功率电阻电路中作为分压电阻和分流电阻,在电源电路中作为限流电阻2.可变电阻器可变电阻器是阻值可变的电阻器,也称电位器,分为半可变电阻器和电位器常见可变电阻器比较见表1.3表1.3 常见可变电阻器比较序号名称图形符号主要用途1半可调电阻器一般用作晶体管电路中的偏流电阻,在收音机、电视机中起电源滤波、调整偏流等作用2碳膜电位器一般用于家用电器中,用作音量控制、亮度调节等3绕线电位器用于功率较大的电路中,作电源电压调节等4实心电位器用于小型电子设备及仪器仪表的交直流电路中,作电压调节或电流微调用5直滑式电位器用于家用电器、仪器仪表面板,作电压、电流控制和音调、音量的调节等6开关电位器常在电视机、收音机中作为音量控制兼电源控制3.电阻器的主要参数(1)电阻器的型号电阻器型号的意义见表1.4。

      型号命名方法见教材表1.4表1.4 电阻器型号的意义组成第1部分第2部分第3部分第4部分意义主称材料分类序号(2)电阻器的主要参数电阻器的主要参数有标称阻值、允许误差和额定功率等电阻器主要参数的标注方法有直标法、文字符号法、数码法和色标法,见表1.5表1.5 电阻器主要参数标注方法比较序号标注方法电阻值识读要点允许误差识读要点1直标法标注在电阻器表面标注在电阻器表面2文字符号法文字符号前面的数字表示整数阻值,文字符号后面的数字表示小数点后面的小数阻值根据最后一位文字符号识读3数码法数码从左到右,第一、二位表示电阻的有效值,第三位表示指数,即零的个数,单位为Ω与文字符号法4色标法普通电阻器用四色环表示,前三条表示电阻值精密电阻器用五色环表示,前四条表示电阻值普通电阻器用四色环表示,最后一条表示允许误差精密电阻器用五色环表示,最后一条表示允许误差四、电路的基本定律1.电阻定律(1)内容:在温度不变时,一定材料制成的导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的截面积成反比2)表达式:R=ρ2.欧姆定律(1)部分电路欧姆定律①内容:电路中的电流与电阻两端的电压成正比,与电阻的阻值成反比②表达式:注意①R、U、I必须属于同一段电路;②不可把三个量间的因果关系与数量上的联系混为一谈。

      导体两端存在电压是因,而导体中形成电流是果欧姆定律则提示了由两端电压决定导体中电流的规律性U、I之间的这种联系是因果关系在运用欧姆定律解决具体问题时,已知三个量中任意两个量,即可求出第三个量这仅仅是利用了三个量之间数量上的联系③运用欧姆定律计算电阻时,即R=这仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和通过电阻的电流来量度电阻的大小,而绝不意味着电阻是由电压和电流的大小决定无论加在电阻R两端的电压取何值,电压和相应的电流I的比值总是不变④运用条件:线性电路2)全电路欧姆定律①内容:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与电路的总电阻成反比②表达式:③端电压表达式:U=E-Ir注意①闭合电路中形成电流的条件必须含有电源电动势闭合电路的欧姆定律提示了由电源电动势和电路结构决定闭合电路中电流的规律②电动势E和内电阻r均是由电源决定的参数③端电压随外电路电阻变化的规律:R↑→ I= ↓→ U0=Ir↓→U=E-UO↑开路时(R=∞),I=0,U0=0,U=E R↓→ I=↑→U0=Ir↑→U=E-UO↓短路时(R=0), I=,U0=E,U=0④适用条件:外电路为纯电阻负载3.焦耳定律(1)电流的热效应:电流通过导体会产生热的现象。

      2)焦耳定律:电流通过导体产生的热量,与电流的平方、导体的电阻和通过的时间成正比3)表达式:Q=I2Rt4.最大功率输出定理(1)内容:当负载电阻R和电源内阻r相等时,电源输出功率最大(负载获得最大功率)Pmax2)表达式:当R=r时Pmax=(3)负载匹配(阻抗匹配):负载电阻等于电源电阻 第2章 直流电路知识要点解读 一、电阻的串联和并联电路电阻的串联和并联是电阻的两种基本连接方式,电阻的串联电路和并联电路比较表见表2.1表2.1 电阻串联电路和并联电路比较表连接方式电阻串联电阻并联电路特点电流串联电路的电流处处相等,即I=I1=I2=I3=…=In并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流之和,即I=I1+I2+I3+…+In电压串联电路的总电压等于各电阻上分电压之和,即U=U1+U2+U3+…+Un并联电路电阻两端的电压相等,即U=U1=U2=U3=…=Un电阻串联电路的等效电阻等于各分电阻之和,即R=R1+R2+R3+…+Rn并联电路等效电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,即=…+当n个等值电阻并联时,其等效电阻为R=两个电阻并联时,其等效电阻为R=R1∥R2=功率串联电阻的总功率等于各电阻的分功率之和,即P=P1+P2+P3+…+Pn并联电阻的总功率等于各电阻的分功率之和,即P=P1+P2+P3+…+Pn电压(电流)分配串联电路中各电阻两端的电压与各电阻的阻值成正比,即I====…=并联电路中通过各个电阻的电流与各个电阻的阻值成反比,即U=R1I1=R2I2=R3I3=…=RnIn功率分配串联电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成正比,即:I2====…=并联电路中各个电阻消耗的功率与各个电阻的阻值成反比,即U2=R1P1=R2P2=R3P3=…=RnPn分压(分流)公式2个电阻分压公式:U1=UU2=U2个电阻分流公式I1=II2=I应用串联分压并联分流二、电阻的混联电路在实际电路中,既有电阻串联又有电阻并联的电路,称为混联电路。

      混联电路的一般分析方法为:1.求混联电路的等效电阻根据混联电路电阻的连接关系求出电路的等效电阻2.求混联电路的总电流根据欧姆定律求出电路的总电流3.求各部分的电压、电流和功率根据欧姆定律,电阻的串、并联特点和电功率的计算公式分别求出电路各部分的电压、电流和功率三、电路中各点电位的计算电路中各点的电位,就是从该点出发通过一定的路径到达参考点,其电位等于此路径上全部电压降的代数和各点电位计算的一般步骤为:1.确定电路中的参考点电路中有时可能指定参考点如未指定,可任意选取,一般选择大地、机壳或公共点为参考点2.确定电路各元件两端电压的正、负极性电源电动势的正、负极性直接根据其已知的正、负极性确定,电阻两端电压的正、负极性根据电路的电流方向确定电阻两端电压的正、负极性3.从待求点开始沿任意路径绕到零电位点,则该点的电位等于此路径上全部电压降的代数和四、基尔霍夫定律及应用1.基尔霍夫定律(1)基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律也称节点电流定律,其内容为:对电路中的任一节点,在任一时刻,流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和用公式表示为ΣIi=ΣIo基尔霍夫第一定律也可表述为:在任一时刻,通过电路中任一节点的电流代数和恒等于零。

      用公式表示为ΣI=0(2)基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律也称回路电压定律,其内容为:对电路中的任一闭合回路,沿回路绕行方向上各段电压的代数和等于零用公式表示为ΣU=0基尔霍夫第二定律也可表述为:对电路中的任一闭合回路,各电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和用公式表示为ΣRI=ΣE2.基尔霍夫定律应用支路电流法是以支路电流为未知量,应用基尔霍夫定律列出方程式,求出各支路电流的方法用支路电流法求解复杂电路的步骤为:(1)任意假设各支路电流的参考方向和回路的绕行方向;(2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程如果有m条支路n个节点,只能列出(n-1)个独立的节点电流方程,不足的(m-n+1)个方程由基尔霍夫电压定律补足;(3)用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程为保证方程的独立性,一般选择网孔来列方程;(4)代入已知数,解联立方程式,求出各支路电流五、电路的等效变换电路的等效变换就是通过一定的方法将复杂电路等效变换成简单电路,用简单电路的方法分析常用的电路等效变换方法有电压源与电流源等效变换、戴维南定理和叠加原理1.电压源与电流源等效变换为电路提供一定电压的电源称为电压源为电路提供一定电流的电源称为电流源。

      电压源与电流源等效变换方法为:应用式IS=可将电压源等效变换成电流源,内阻r阻值不变,将其改为并联;应用式E=rIS可将电流源等效变换成电压源,内阻r阻值不变,将其改为串联电压源与电流源的等效变换如图2.1所示图2.1 电压源与电流源等效变换应用电压源与电流源的等效变换求解。

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