电子课件-《电工基础(第二版)》-B02-0635-电工基础(第二版)模块一.ppt

1、课题一电路及电路中的物理量课题一电路及电路中的物理量课题二欧课题二欧 姆姆 定定 律律课题三电功率和电功课题三电功率和电功课题四电阻的连接课题四电阻的连接课题五电池组的连接课题五电池组的连接课题六基尔霍夫定律课题六基尔霍夫定律课题七叠加原理和戴维南定理课题七叠加原理和戴维南定理课题八直流电桥电路课题八直流电桥电路()掌握电路的组成及各部分的作用。()熟悉常用电气元件图形符号及文字代号。()能连接简单的直流照明电路。()能够完成简单电路图的识读和绘制。学习目标学习目标课题一电路及电路中的物理量课题一电路及电路中的物理量任务 连接直流照明电路本任务的内容就是连接一个简单的照明电路，认识电路中各元器

2、件的作用，并将所连接的照明电路绘制成电路图。工作任务工作任务手电筒照明电路相关知识相关知识一、一、电路的概念电路的概念.电源电源电源是产生电能的装置，它的作用是把其他形式的能量转换成电能。.负载负载负载是消耗电能的装置，它的作用是把电能转换成其他形式的能量，所以负载又称为用电器。.开关开关开关是控制装置，开关在电路中起接通或断开电路的作用。.连接导线连接导线导线起连接作用。二、二、电路图中的符号电路图中的符号一般情况下，电池的图形符号为“”，其长画端表示正极，短画端表示负极，电池的文字代号为 GB；开关的图形符号为“”，文字代号为 S；灯泡的图形符号为“”，文字代号为 HL；导线一般用细实线绘

3、制。()掌握电流的概念和含义。()掌握电流表的使用方法。()能够测量电路中的电流。学习目标学习目标任务 使用电流表测量电流本任务的内容是学会电流表的使用方法，连接一个双控照明电路，并用电流表测量双控照明电路中的电流大小。工作任务工作任务相关知识相关知识一、一、电流的形成电流的形成当电路形成闭合通路后，在电源(或外电场)的驱使作用下，电荷定向移动形成电流。移动的电荷又称载流子，载流子是多种多样的，如金属导体中的自由电子、电解液中的离子等。电流的形成)金属中的电流)电解液中的电流直流电流和交流电流)稳恒直流电流)脉动直流电流)交流电流二、二、电流的方向电流的方向三、三、电流的大小电流的大小双控照明

4、电路四、四、双控照明线路双控照明线路五、五、电流表及其使用方法电流表及其使用方法.电流表电流表电流表是用来测量交、直流电路中电流大小的仪表。电流表)数字式交流电流表)指针式直流电流表.电流表的使用方法电流表的使用方法在用电流表测量电路电流时应注意以下几点:()对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。()电流表必须串接到被测量的电路中。()直流电流表表壳接线柱上标明“”“”记号，应让电流从“”记号端流入电流表，否则指针要反转，这样既影响正常测量，也容易损坏电流表。()合理选择电流表的量程，一般被测量应使电流表指针偏转一半以上，因为这样读数较为准确。因此，在测量之前应先估计被测电流的大

5、小，以便选择适当量程的电流表。若无法估计，可先用大量程电流表或是电流表的最大量程挡测量，若指针偏转不到满刻度的1/3，再改用较小量程挡去测量。()当用指针式电流表读取测量结果时，应使眼睛处于电流表表盘的正前方，否则得到结果的误差会较大。()不允许将电流表不经任何负载而直接连接到电源的两极，这样会造成电源短路，且电流表也可能损坏。切不可不经任何负载而将电流表直接连接到电源的两极()掌握电动势、电压和电位的概念和含义。()掌握电压表的使用方法。()能够连接双控照明电路并测量电源电动势及电路中的电压和电位。学习目标学习目标任务 使用电压表测量电动势、电压及电位本任务的内容是学会电压表的使用方法，并用

6、电压表测量电池的电动势和双控照明电路中的电压和电位。工作任务工作任务相关知识相关知识一、一、电源电动势电源电动势水压与水流电压与电流电源驱使电荷运动的能力称为电动势，电动势符号为 E，单位为 V。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，如图。直流电动势的两种符号二、二、电压电压电压的单位是伏特，简称伏，用符号 V 表示。常用的电压单位还有千伏(kV)和毫伏(mV)。三、三、电位电位如果在电路中选定一个参考点，则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电位的单位也是V。为了简便起见，本书也用 U 表示电位，如 a、b点的电位可分别记为Ua，Ub。电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之

7、间的电压，即Uab Ua Ub，故电压又称电位差。电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。四、四、电压表及其使用方法电压表及其使用方法.电压表电压表电压表是用来测量交、直流电路中电压大小的仪表。电压表)数字式直流电压表)指针式直流电压表.电压表的使用方法电压表的使用方法()对交、直流电路应分别采用交流电压表和直流电压表测量。()电压表必须并接在被测电路的两端。()直流电压表表壳接线柱上标明的“”“”记号，应当分别连接电路中靠近电源正极和负极的测量点，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。()每只电压表都有一定的测量范围，其量程的选择方法与电流表相同。()当采

8、用指针式电压表读取测量结果时，应使眼睛处于电流表表盘的正前方，否则得到结果的误差会较大。()了解电阻和电阻率的概念。()掌握万用表的基本使用方法。()能够用万用表测量电阻、电压和电流。学习目标学习目标任务 使用万用表测量电阻、电流及电压本任务的内容是学习万用表的基本使用方法，并用万用表测量灯泡电阻以及由一只开关控制两只灯泡的照明电路中的电流和电压。工作任务工作任务相关知识相关知识一、一、电阻电阻当电流通过导体时，做定向移动的电荷与导体中原子、分子以及其他导电粒子不断碰撞从而产生阻力，这种导体对电流的阻碍作用称为电阻。电阻用 R 表示，单位为欧姆()，常用的单位还有千欧(k)、兆欧(M)。其换算

9、关系为二、二、电阻率电阻率实验证明，导体的电阻与导体的长度 L 成正比，与导体的横截面积 S 成反比，并与导体的材料性质有关。其可用下式表示。其中，是导体的电阻率，它是由导体的材料性质决定的，表示导体导电能力的强弱。电阻率是指长 1m，截面积 1m2 的某种材料在常温时(20)的电阻，单位为欧姆 米(m)。电阻率也就是导体导电的能力。三、三、万用表的使用万用表的使用万用表)模拟式)数字式当使用万用表时，应注意以下几点:()使用前，必须仔细阅读使用说明书，了解转换开关的功能。()当使用万用表测量时，应注意两支测量表笔的正、负极性。红表笔为正极性，黑表笔为负极性。()开关各位置上注明的数值为该量程

10、挡的最大测量范围。量程挡的选择依据是使被测量指示值小于但接近该挡最大测量范围。()在测量未知的量程时，应先选择较大的量程测量。在测量时，若显示屏始终显示数字“1”，其他位均消失，则说明该量程不满足被测量的量程，此时应重新选择更高的量程测量。()禁止在测量时更换量程。()不能在电路带电情况下测量电阻，否则会损坏万用表。()使用完毕后，应关闭万用表，以延长内部电池的使用时间。()掌握电路中各电量的测量方法。()熟练掌握部分电路欧姆定律及其公式。()了解电阻的伏安特性曲线。()能够用部分电路欧姆定律分析计算简单直流电路。学习目标学习目标课题二欧课题二欧 姆姆 定定 律律任务 探究部分电路欧姆定律本任

11、务的内容是通过对图所示电路中电阻上电压和电流值的测量，总结归纳出部分电路欧姆定律及其公式。工作任务工作任务测量电阻上电压和电流的电路原理图知识延伸知识延伸一、一、部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律只含有负载电阻而不包含电源的一段电路称为部分电路。部分电路)电压和电流方向相同)电压和电流方向相反部分电路欧姆定律的内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。其公式为二、二、电阻的伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，在温度一定的条件下，通过电阻的电流随电压变换而变化的关系曲线，称为伏安特性曲线。伏安特性曲线是直线的电阻元件，称为线性电阻。电阻的伏安特性曲线

12、不是直线的，称为非线性电阻。电阻的伏安特性曲线)线性电阻的伏安特性曲线)非线性电阻的伏安特性曲线()掌握含有电源的电路中各电量的测量方法。()了解电源的外特性曲线。()熟练掌握全电路欧姆定律及其公式。()能够用全电路欧姆定律分析计算简单直流电路。学习目标学习目标任务 探究全电路欧姆定律本任务的内容是通过对图所示电路的测量，明确电源端电压随电路电流变化而改变的现象，进而总结归纳出电源的外特性、全电路欧姆定律及其公式。工作任务工作任务电源外特性测量电路知识延伸知识延伸 实际电源的等效电路全电路欧姆定律的内容如下: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(内电阻与外电阻之和)成反比，其计

13、算公式为由上式可得一、一、全电路欧姆定律全电路欧姆定律简单的全电路二、二、电源的外特性电源的外特性通常把电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性，并将其关系特性曲线称为电源的外特性曲线。电源的外特性曲线 三、三、电路的工作状态电路的工作状态电路的三种工作状态.通路通路当开关 SA 接到位置“3”时，电路处于通路状态。.开路开路(断路断路)当开关 SA 接到位置“2”时，电路处于开路状态，相当于负载电阻 R 或电路中某处连接导线断开。此时，电路中电流为零，内阻压降也为零 ，即电源的开路电压等于电源的电动势。.短路短路当开关 SA 接到位置“1”时，相当于电源两极被导线直接相连，电路处于

14、短路状态。电路中短路电流 I短 E/r。由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大。此时，电源对外输出电压 U 0。源短路是严重的故障状态，必须避免发生。()能够通过对调光电路的测量和分析，明确影响灯泡亮度的因素。()掌握电功率和电功的概念及其计算公式。()掌握焦耳定律及其公式。()能够计算电路中的电功率、电功和电阻的发热量。()能够正确识读电气负载额定参数并理解其含义。学习目标学习目标课题三电功率和电功课题三电功率和电功任务 探究影响灯泡亮度的因素本任务的内容是通过实验测量和分析图所示调光电路中灯泡亮度与电压和电流的关系。工作任务工作任务调光电路原理图知识延伸知识延伸一、一、电功率电功率单位时

15、间内电流所做的功称为电功率，它表示电流做功的快慢(或是消耗电能的快慢)，用字母 P 表示，单位为 W(瓦)。常用的电功率单位有兆瓦、千瓦和瓦，它们的换算关系为二、二、电功电功电功率只表示消耗电能的快慢，而消耗电能的多少不仅决定于其电功率的大小，还与工作的时间长短有关。电功就是表示负载在一段时间内所消耗电能的总量，即式中:W 是电功，单位是 J(焦耳)；P 是功率，单位是 W(瓦)；t 是时间，单位是 s(秒)。三、三、电流的热效应电流的热效应电流通过电阻时使电阻发热的现象称为电流的热效应。换句话说，电流的热效应就是电能完全转换为热能的现象。电流通过电阻后所产生的热量与电流的平方、电阻的大小及通

16、电的时间成正比，这就是焦耳定律。电能转换为热能的关系可用下式表示Q=I 2Rt四、四、电气负载额定参数电气负载额定参数通常把电气元件和电气设备长期安全工作时所允许的最大电流、电压和功率分别称为额定电流、额定电压和额定功率，并将它们标在显著的位置。电气设备如电动机、电热水器的额定值通常标在其外壳的铭牌上，故其额定值也称铭牌数据。电气设备或电气元件在额定功率下的工作状态叫做额定工作状态，也叫满载；低于额定功率的工作状态叫轻载；高于额定功率的工作状态叫过载或超载。()熟悉 EWB 仿真软件的基本界面和基本操作。()熟悉 EWB 常用元器件库和常用元器件参数设置方法。()掌握常用虚拟仪表使用方法。()

17、掌握最大功率传输定理。()能够用 EWB 仿真验证最大功率传输条件。学习目标学习目标任务 探究全电路欧姆定律本任务的内容是在熟悉 EWB 仿真软件的基本界面、基本操作的基础上，对电路进行仿真，并验证最大功率传输条件。工作任务工作任务相关知识相关知识一、一、负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件是负载电阻等于电源内阻，即 R r。此时，负载获得的最大功率为二、二、EWB 的启动及主要组成的启动及主要组成 EWB 的主要组成三、三、EWB 的基本界面的基本界面EWB 与其他的应用程序一样有一个基本界面，其由菜单栏、工具栏、元器件栏、仿真开关、暂停/

18、恢复开关、电路工作区及滚动条组成。.菜单栏菜单栏菜单栏中有 6 个菜单项，分别是 File(文件)、Edit(编辑)、Circuit(电路)、Analysis(分析)、Window(窗口)、Help(帮助)。每个菜单项的下拉菜单中都包含若干条命令。.工具栏工具栏工具栏从左至右的图标命令为新建文件、打开文件、保存文件、打印文件、剪切、复制、粘贴、旋转、水平翻转、垂直翻转、创建子电路、显示图表、元件属性、缩小、放大、缩小或放大的比例、帮助。.元器件栏元器件栏元器件栏()能够连接和测量、分析电阻串联电路。()掌握电阻串联电路中的电流、电压和总电阻的关系。学习目标学习目标课题四电阻的连接课题四电阻的连

19、接任务 测量分析电阻串联电路本任务的内容是连接并测量三个电阻串联电路的电流、电压和电阻，分析实验数据从而得到电阻串联电路中的电流、电压和总电阻之间的关系。工作任务工作任务串联而成的装饰小彩灯知识延伸知识延伸一、一、电阻串联电路的特点电阻串联电路的特点()电阻串联电路中各处电流都相等，即()电阻串联电路两端的总电压等于各个电阻两端电压之和，即()电阻串联电路的总电阻(等效电阻)等于各串联电阻之和，即()电阻串联电路中各电阻上分配的电压与电阻值成正比，即上式称为分压公式，其中 叫做分压比。二、二、电阻串联电路的应用电阻串联电路的应用.电阻串联可以获得较大阻值的电阻电阻串联可以获得较大阻值的电阻.电

20、阻串联具有分压作用电阻串联具有分压作用电阻分压器.电阻串联具有限流作用电阻串联具有限流作用()能够连接、测量和分析电阻并联电路。()掌握电阻并联电路中的电流、电压和总电阻的关系。学习目标学习目标任务 测量分析电阻并联电路本任务的内容是连接并测量两个电阻并联电路的电流、电压和电阻，通过分析实验数据得到电阻并联电路中的电流、电压和总电阻之间的关系。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、电阻并联电路的特点电阻并联电路的特点()电阻并联电路中各电阻两端的电压相等，即()并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即()并联电路的总电阻(等效电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即两只电阻并联时总电阻：

21、()电阻并联电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即两个电阻并联电路二、二、电阻并联电路的应用电阻并联电路的应用.电阻并联可以获得较小阻值的电阻电阻并联可以获得较小阻值的电阻.电阻并联具有分流作用电阻并联具有分流作用并联电阻扩大电流表量程()能够连接、测量和分析电阻混联电路。()掌握电阻混联电路的计算方法。学习目标学习目标任务 测量分析电阻混联电路电阻的串联与并联是电路最基本的连接形式。但在一些实际电路中，可能既有电阻串联，又有电阻的并联，这种电路就叫做电阻的混联电路，如图所示。工作任务工作任务电阻的混联电路本任务的内容是在掌握电阻串、并联电路分析计算的基础上，连接、测量。知识延伸知识延伸

22、一、一、分析计算混联电路的一般方法分析计算混联电路的一般方法()应用电阻的串联、并联特点，逐步简化电路，求出电路的等效电阻。()由等效电阻和电路的总电压，根据欧姆定律求出电路的总电流。()由总电流，再根据欧姆定律和电阻串并联的特点，求出各支路的电压和电流。二、二、较复杂混联电路的分析计算较复杂混联电路的分析计算混联电路()能够连接、测量和分析串联电池组。()掌握串联电池组的特点。学习目标学习目标课题五电池组的连接课题五电池组的连接任务 测量分析串联电池组本任务的内容是连接和测量图所示串联电池组的总电动势，进而分析得到串联电池组的特点。工作任务工作任务 串联电池组任务实施任务实施设串联电池组中每

23、节电池的电动势都是 E1，内阻都是 r1。通过上面的实验数据，以及对串联电池组的进一步分析，可以归纳出如下特点。串联电池组的总电动势 E 为E=n E1串联电池组的总内阻为r=nr1串联电池组所能提供的电流为式中，R 为串联电池组所带负载的等效电阻；n 为电池节数。()能够连接、测量和分析并联电池组。()掌握并联电池组的特点。学习目标学习目标任务 测量分析并联电池组本任务的内容是连接和测量图所示并联电池组的供电电流，并由分析得到并联电池组的特点。工作任务工作任务并联电池组知识延伸知识延伸一、一、电池的并联电池的并联设并联电池组中每个电池的电动势都是 E1，内阻都是 r1，每个电池能够向负载提供

24、的电流都是 I1，则并联电池组的总电动势为二、二、电池的混联电池的混联混联电池组()能够正确区分复杂直流电路和简单直流电路。()掌握复杂直流电路的概念及相关术语。学习目标学习目标课题六基尔霍夫定律课题六基尔霍夫定律任务 认识复杂直流电路本任务的内容是正确区分复杂直流电路和简单直流电路。工作任务工作任务复杂电路示例手机充电等效电路相关知识相关知识一、一、支路支路电路中流过同一电流的每个分支叫做支路支路。支路是构成复杂电路的基本单元，是由一个或几个串联的电路元件构成的。通常把含有电源的支路称为有源支路有源支路，不含电源的称为无源无源支路支路。二、二、节点节点3 个或 3 个以上支路的汇交点称为节点

25、节点。三、三、回路回路电路中任意一个闭合路径称为回路回路。四、四、网孔网孔在回路中间不框入任何其他支路的回路称为网孔网孔。网孔是不可再分的回路，也是最简单的回路，电路中的网孔数等于相互独立的回路数。()能够连接实验电路，对电路中的电流、电压进行测量和分析。()掌握基尔霍夫第一定律的内容和适用范围。学习目标学习目标任务 探究基尔霍夫定律工作任务工作任务测量复杂直流电路中的电压和电流知识延伸知识延伸一、一、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律又称节点电流定律节点电流定律。基尔霍夫第一定律)流入总电流 流出总电流)流入总水流 流出总水流得到即对任一节点来说，流入(或流出)该节点电流的代数

26、和恒等于零。电路中某一部分被封闭面 S 所包围，即流入此闭合面的流入此闭合面的电流恒等于流出该闭合面的电流电流恒等于流出该闭合面的电流，即 。流入、流出封闭面的电流相等二、二、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律又称回路电压定律回路电压定律。它指出，在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。用公式表示为基尔霍夫第二定律)电源电动势之和等于电路电压降之和)上升总高度等于下降总高度()能够完成复杂直流电路的相关实验。()掌握叠加原理内容及其求解复杂直流电路的方法和步骤。学习目标学习目标课题七叠加原理和戴维南定理课题七叠加原理和戴维南定理任务 探究叠加原理本任务的内容是测量复杂直

27、流电路在各电源单独作用下的电流电压数值，进而分析实验测量数据。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、叠加原理的适用范围叠加原理的适用范围叠加原理仅适用于线性电路，而且只能用来计算电流和电压，不能用于功率的计算。二、二、用叠加原理分析计算电路的步骤用叠加原理分析计算电路的步骤()首先将复杂电路分解为若干个由单个电源单独作用的分电路。当某一独立电源单独作用时，其他电源应置于零(短路)，只保留内阻。()分析计算各分电路，分别求得各支路电流。()对各分电路的计算结果进行叠加(即求代数和)，得出最终结果。()能够完成复杂直流电路的相关实验。()掌握戴维南定理内容及其求解复杂直流电路的方法和步骤。学习目

28、标学习目标任务 探究戴维南定理 本任务的内容是，验证戴维南定理求解复杂直流电路的方法。工作任务工作任务相关知识相关知识一、一、二端网络二端网络任何具有两个引出端的电路(也称为网络)都称为二端网二端网络络。如果这部分电路中含有电源，则称为有源二端网络有源二端网络。如果电路中只有电阻而不含有电源，则称为无源二端网络无源二端网络。二、二、戴维南定理戴维南定理戴维南定理的内容如下：任何一个只含有线性元件的有源二端网络对于外电路而言，都可以用一个电动势和电阻串联的等效电源来代替，等效电源的电动势等于二端网络的开路电压，等效电源的内阻等于该二端网络内所有电动势短路后的网络两端等效电阻。三、三、用戴维南定理

29、解题步骤用戴维南定理解题步骤()将电路分成有源二端网络和待求支路两部分。()断开待求支路，求出有源二端网络的开路电压，作为等效电源的电动势。()将有源二端网络内的所有电动势短路，求出无源二端网络的等效电阻，作为等效电源的内阻。()画出有源二端网络的等效电源图，接通待求支路，利用全电路欧姆定律解得待求支路的电流。()掌握直流电桥电路的组成及其平衡条件。()能够完成直流电桥平衡条件验证实验。学习目标学习目标课题八直流电桥电路课题八直流电桥电路任务 测量直流电桥电路本任务的内容是学习直流电桥电路的组成，验证直流电桥平衡条件。工作任务工作任务直流单臂电桥与直流电桥电路)直流单臂电桥)直流电桥电路原理图

30、相关知识相关知识一、一、电桥电路的组成电桥电路的组成上图 b 中的 4 个电阻 R1、R2、R3、RX 分别组成电桥的 4 个桥臂，其中相邻的两个桥臂 R1 和 R2、R3 和 RX、R1 和 R3 等叫做邻臂邻臂；相对的两个桥臂 R1 和 RX、R2 和 R3 叫做对臂对臂。所谓的桥，桥，是指 c、d 两点之间的支路。二、二、电桥电路的平衡条件电桥电路的平衡条件电桥电路在工作中，若桥路两端的电压或桥路中的电流为零，则称直流电桥电路处于平衡状态平衡状态。或上式称为直流电桥电路的平衡条件直流电桥电路的平衡条件。()能够完成直流电桥电路的测温实验。()熟悉直流电桥电路的实际应用。()掌握电阻 Y

31、等效变换的方法。学习目标学习目标任务 测试直流电桥应用电路本任务的内容是连接图测温直流电桥电路，并测量不同温度时测温电桥的输出电量。工作任务工作任务 直流电桥电路测温实验电路图知识延伸知识延伸一、一、星形联结星形联结(Y)和三角形和三角形()联结联结三角形联结星形联结二、二、Y 等效变换等效变换电阻的 Y 联结与联结在满足一定的条件时，可以实现相互等效变换，称为 Y 等效变换。Y 联结转换为联结的变换公式为联结转换为 Y 联结的变换公式为特别地，若构成 Y 联结的三个电阻相等，即 R1 R2 R3 RY，则称为对称的 Y 联结；若构成联结的三个电阻相等，即 R12 R23 R31 R ，则称为对称的联结。对称的 Y 联结和联结的等效变换公式为