电工与电子技术基础第一章课件.ppt

1、第一章第一章1.了解电路的组成及其基本物理量的意义、单位和符号。2.掌握电压、电流的概念及其正方向的规定原则。3.掌握欧姆定律及简单电路的分析。4.掌握电阻的串、并联等效变换的特点及应用。5.掌握电能与电功率的计算方法。6.掌握基尔霍夫定律及其在支路电流法中的应用。7.掌握电压、电流、电阻元件的测量方法及其识别方法。1.学会用万用表测量电压、电流和电阻元件。2.根据电路图会正确接线。3.能应用电路定律对简单电路和典型复杂电路进行分析计算。4.能根据负载的额定值作电路的正确连接。一、电路及电路图二、电路中几个基本物理量第一章三、电流、电压、电阻的测量一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律三、电路

2、的三种状态一、电阻的串联电路二、电阻的并联电路三、电阻的混联电路一、电功与电功率二、电流的热效应三、电气设备的额定值一、概述二、基尔霍夫第一定律三、基尔霍夫第二定律第一章四、支路电流法一、电路的基本概念和基本定律二、电阻串、并联电路的特点一、实验目的二、实验器材三、实验内容和步骤四、实验报告4.能根据负载的额定值作电路的正确连接。图1-1应用电路a)电力供电网b)计算机主板一、电路及电路图1.组成图1-2电路和电路图a)实物接线图b)电路图一、电路及电路图表1-1电路各部分的名称及作用名称作用实例实例图电源将其他形式的能量转换为电能的装置如发电机、干电池、蓄电池等负载将电能转换成其他形式的能如

3、电灯、电扇、电动机等开关用于控制电路的接通或断开如电键开关、刀开关、低压断路器等连接导线将电源和负载连接起来，担负着电能的传输和分配如各种规格的铜线、铝线等一、电路及电路图2.工作原理二、电路中几个基本物理量1.电流图1-3电流的正负规定a)I0b)I02.电流密度二、电路中几个基本物理量图1-4电场力做功3.电压二、电路中几个基本物理量图1-5电压的方向a)用箭头表示b)用极性符号表示4.电位二、电路中几个基本物理量图1-6接地与接公共点a)接地b)接公共点或接机壳二、电路中几个基本物理量图1-7(2)以B为参考点二、电路中几个基本物理量1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位

4、也将随之改变。2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变，即与零电位参考点的选取无关。图1-8外力克服电场力做功二、电路中几个基本物理量5.电动势图1-9直流电动势的图形符号二、电路中几个基本物理量表1-2几种材料在20时的电阻率及主要用途材料电阻率/m主要用途纯金属银161导线镀银铜171各种导线铝291各种导线钨531白炽灯灯丝、电器触头铁101电工材料合金锰铜（85%铜、12%锰、3%镍）441标准电阻、滑线电阻康铜（54%铜、46%镍）501标准电阻、滑线电阻铝铬铁电阻丝121电炉丝半导体硒、锗、硅等11制造各种晶体管、晶闸管6.电阻二、电路中几个基本物理量表1-2几种

5、材料在20时的电阻率及主要用途绝缘体赛璐珞1电器绝缘电木、塑料11电器外壳、绝缘支架橡胶11绝缘手套、鞋、垫二、电路中几个基本物理量表1-3常用电阻元件的外形、符号、特点与应用名称实物图图形符号文字符号特点与应用碳膜电阻R碳膜电阻稳定性较高，噪声也比较低。一般在无线电通信设备和仪表中做限流、阻尼、分流、分压、降压、负载和匹配等用途金属膜电阻R金属膜和金属氧化膜电阻的用途和碳膜电阻一样，具有噪声低，耐高温，体积小，稳定性和精密度高等特点二、电路中几个基本物理量表1-3常用电阻元件的外形、符号、特点与应用实心碳质电阻R实心碳质电阻的用途和碳膜电阻一样，具有成本低，阻值范围广，容易制作等特点，但阻值

6、稳定性差，噪声和温度系数大二、电路中几个基本物理量表1-3常用电阻元件的外形、符号、特点与应用绕线电阻RP绕线电阻有固定和可调式两种。特点是稳定、耐热性能好，噪声小、误差范围小。一般在功率和电流较大的低频交流和直流电路中做降压、分压、负载等用途。额定功率大都在1W以上二、电路中几个基本物理量表1-3常用电阻元件的外形、符号、特点与应用电位器RP1）绕线电位器的阻值变化范围小，功率较大2）碳膜电位器稳定性较高，噪声较小3）推拉式带开关碳膜电位器使用寿命长，调节方便4）直滑式碳膜电位器节省安装位置，调节方便二、电路中几个基本物理量表1-3常用电阻元件的外形、符号、特点与应用二、电路中几个基本物理量

7、图1-10常用测量仪表a)电流表b)电压表c)万用表d)电能表三、电流、电压、电阻的测量1.电流的测量1)对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表。2)电流表必须与被测电路串联。3)直流电流表表壳接线柱上标明的“”、“”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。4)使用前应根据被测电流的大小选择适当量程，在无法估计电流范围时，应选用较大的量程进行测量，然后再逐渐减小量程进行测量。2.电压的测量三、电流、电压、电阻的测量图1-11电流和电压的测量1)对交直流电压分别采用交流电压表和直流电压表。2)电压表必须与被测电路并联。三、电流、电压、电阻的

8、测量3)直流电压表表壳接线柱上标明的“”、“”记号，应和被测两点的电位相一致，即“”端接高电位，“”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。4)使用前应根据被测电压的大小选择适当量程，在无法估计电压范围时，应选用较大的量程开始测量，然后再逐渐减小量程进行测量。3.电阻的测量1)断开电路上的电源，如图1-12a所示。2)使被测电阻的一端断开，如图1-12b所示。3)避免把人体的电阻接入，如图1-13所示。三、电流、电压、电阻的测量图1-12用欧姆表测量电阻a)断开电源b)断开电阻的一端三、电流、电压、电阻的测量图1-13测量电阻时量入了人体电阻1)用万用表测量电压或电流时，为什么不

9、能用手触摸表笔的金属部分?三、电流、电压、电阻的测量2)万用表测量完毕后，将转换开关置于什么挡？图1-14部分电路二、全电路欧姆定律图1-15全电路三、电路的三种状态1.通路图1-16电路的三种状态三、电路的三种状态图1-17电源的外特性曲线2.断路(开路)3.短路三、电路的三种状态表1-4电路在三种状态下各物理量的关系电路状态电流电压电源消耗功率负载功率通路I=E/（R+r）U=EIr=EI=UI断路I=0U=E=0=0短路I=E/rU=0=r=0三、电路的三种状态图1-18(2)开关接“2”号位置电路处于断路状态，电压表的读数为电源电动势的数值，即2V；电流表无电流流过，即I=0。三、电路

10、的三种状态(3)开关接“3”号位置一、电阻的串联电路图1-19电阻的串联电路a)串联电路b)等效电路一、电阻的串联电路1)串联电路中，流过各个电阻的电流都相等，即2)串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即3)串联电路的总电阻(即等效电阻)等于各串联电阻之和，即4)每个电阻上分配到的电压与电阻成正比，即1)用几个电阻串联以获得较大的电阻。2)采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压；图1-20是由R1R4组成的串联电路，使用同一电源可以输出4种不同数值的电压。3)当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法将负载接入电源。4)限制和调节电路中电流的大小。5

11、)扩大电压表量程。一、电阻的串联电路图1-20电阻分压器一、电阻的串联电路图1-21万用表头电路二、电阻的并联电路图1-22电阻的并联电路a)并联电路b)等效电路1)并联电路中，各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，二、电阻的并联电路即2)并联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即3)并联电路的总电阻(即等效电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即4)每个电阻分配到的电流与电阻成反比，即1)凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式。2)获得较小的电阻。3)扩大电流表的量程。图1-23三、电阻的混联电路图1-24混联电路的简化过程一、电功与电功率1.电功2.电功率1)当负载电阻一定

12、时，电功率与电流或电压的二次方成正比。2)当流过负载的电流一定时，电功率与电阻值成正比。3)当加在负载两端电压一定时，电功率与电阻的阻值成反比。三、电气设备的额定值图1-25复杂直流电路一、概述1.支路2.节点3.回路4.网孔二、基尔霍夫第一定律图1-26二、基尔霍夫第一定律图1-27基尔霍夫第一定律的推广应用1)若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定(填有或没有)电流通过。二、基尔霍夫第一定律2)若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定(填有或没有)电流通过。三、基尔霍夫第二定律图1-28任一回路的各段电压降代数和为零三、基尔霍夫第二定律图1-29基尔霍夫第二定律推广应

13、用1)首先选定各支路电流的方向。2)确定回路的绕行方向是顺时针方向，还是逆时针方向。三、基尔霍夫第二定律3)确定电阻上电压的符号：若通过电阻的电流方向与绕行方向一致，该电阻上的电压取正号，与绕行方向相反时，取负号。4)确定电动势的符号:若电动势的实际方向与绕行方向一致，取正号；与绕行方向相反时，取负号。四、支路电流法1)假设各支路电流参考方向，对n个节点列(n1)个独立的节点电流方程。2)按网孔选择回路绕行方向，对m个网孔就列出m个独立的回路电压方程。3)代入数据，求解联立方程组，得出各支路电流的大小，并确定各支路电流的实际方向。2)电路中只有两个节点，只能列出一个独立的节点电流方程式。图1-

14、30四、支路电流法3)代入已知数，求解联立方程式解得一、电路的基本概念和基本定律1)电路是电流流经的路径，一般电路由电源、负载、开关和连接导线组成。2)电路的几个物理量中，电流、电压和电动势是有大小和方向的。3)电路中某点的电位就是该点对参考点的电压，电位的数值随参考点而变，是相对值；而电路中任意两点间的电压是绝对值，与参考点位置无关。4)电阻是表示物体对电流的阻碍作用大小的物理量，是客观存在的，其大小与导体的几何尺寸和材料及温度有关。5)电功是指电流做功多少的物理量，定义为W=UQ=UIt。6)电能是反映一定功率的电器在一段时间内的用电量。7)部分电路欧姆定律：在不包含电源的电路中，导体通过

15、的电流与这段导体两端电压成正比，与导体的电阻成反比，即I=U/R。一、电路的基本概念和基本定律8)全电路欧姆定律的内容是：在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整个电路的内外电阻之和成反比，即I=E/(R+r)。9)焦耳-楞次定律：电流通过导体时所产生的热量与电流的二次方、导体的电阻及通电时间成正比，即Q=I2Rt。10)基尔霍夫第一定律：在任一瞬间，流进某节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即Ii=Io，I=0。11)基尔霍夫第二定律：在任一闭合回路中各段电路电压降的代数和恒等于零，即U=0，E=IR。12)支路电流法是以支路电流为未知量，用基尔霍夫第一、第二定律列方程并求解方程组的

16、方法。二、电阻串、并联电路的特点表格连接方式串联并联电流=I+=I电压+=U=U电阻+=R各电阻相等时R=n（为其中一个电阻值）+=各电阻相等时R=（为其中一个电阻值）分压或分流两个电阻串联时分压公式=U=U两个电阻并联时分流公式=I=I二、电阻串、并联电路的特点1.试述电位、电压与电动势的异同点。2.电路主要由哪几部分组成？它们在电路中各起什么作用？3.某导体在5min内均匀通过的电荷量为4.5C，试求导体中的电流值是多少？4.某照明电路中需要通过21A电流，都应采用多粗的铜导线(设铜导线的允许电流密度为6A/mm2)？5.要使4A的电流通过55的电阻，试问需要在该电阻两端加多大的电压？题图

17、1-1二、电阻串、并联电路的特点6.有一条长300m的铜导线，其横截面积是12.75mm2，如果导线两端的电压为8V，求通过这根导线中的电流有多少安？7.如题图1-1所示，已知：E=10V，r=0.1,R=9.9。8.已知某电池的电动势E=1.65V，在电池两端接上一个的电阻，实测得电阻中的电流I=300mA。9.要把一额定电压为24V、电阻为240的指示灯接到36V电源中使用，应串联多大的电阻？10.如题图1-2所示，已知：流过R2的电流I1=2A，R1=1，R2=2，R3=3，R4=4。11.如题图1-3所示，已知：R1=10，R2=20，R3=5。二、电阻串、并联电路的特点题图1-2二、

18、电阻串、并联电路的特点题图1-312.如题图1-4所示，已知：R1=400，R2=R3=600，R4=300。二、电阻串、并联电路的特点13.在题图1-5所示，已知：R1=30，R2=20，R3=60，R4=10，求等效电阻RAB的值。题图1-4二、电阻串、并联电路的特点题图1-514.如题图1-6所示，R1=20，R2=40，R3=50，电流表读数为2A，求总电压U、R1上的电压U1及R2上的功率P2。二、电阻串、并联电路的特点题图1-6二、电阻串、并联电路的特点题图1-715.如题图1-7所示，表头满偏电流100A，内阻1k。16.已知：R1=R2=5，R3=10，试画出草图说明，把它们按

19、不同方式连接，一共有几种方式？并计算各种接法的等效电阻。17.已知某电阻丝的长度为2m，横截面积为1mm2，流过电流为3A。二、电阻串、并联电路的特点18.某负载的额定值为1600W/220V，求接入110V电源时，实际消耗的功率是多少？19.已知某电烘箱的电阻丝通过5A电流时，每分钟可放出1.2106J热量。20.有一台直流电动机，端电压550V，通过电动机线圈的电流为2.73A，试求电动机运行3h消耗多少电能？题图1-8二、电阻串、并联电路的特点21.额定值分别为220V/60W和110V/40W的白炽灯各一只。1)把它们串联后连接到220V电源上时哪只灯亮？为什么？2)把它们并联后连接到

20、48V电源上时哪只灯亮？为什么？22.在题图1-8中，试问该电路有几个节点？几条支路？几个回路？几个网孔？23.在题图1-9中，已知E1=120V，E2=130V，R1=10，R2=2，R3=10。24.在题图1-10中，已知E1=15V，E2=3V，R1=1，R2=6，。题图1-9二、电阻串、并联电路的特点题图1-10二、实验器材1.万用表(MF47型)1块2.干电池(1号电池或5号电池)1节3.直流(稳压)电源1台4.电阻R1(20)1只5.被测电阻(电位器)RP(0300k)1只三、实验内容和步骤1.直流电源(干电池)开路电压的测量1)测量原理如实验图1-1所示。2)将万用表的量程转换开

21、关置于“V”(直流电压测量)挡。3)测量直流电压时，将红表笔接电池的正极(高电位a端)；黑表笔接电池的负极(低电位b端)。4)记录所测电源开路电压的数值，E=V。2.负载电压的测量1)测量原理如实验图1-2所示。实验图1-1三、实验内容和步骤实验图1-22)接通稳压电源开关，调节稳压电源的输出旋钮，将输出电压调节到3V。三、实验内容和步骤3)用万用表合适的电压量程挡测量负载电阻R1两端的电压Uab，记录在实验表1-1中。4)将输出电压分别调节到：4V，10V，15V，20V。三、实验内容和步骤表格E/V34101520/V三、实验内容和步骤3.负载电流的测量1)测量原理如实验图1-3所示。2)

22、将万用表量程转换开关置于“A”(直流电流测量)挡。3)将万用表通过表笔串入被测电路中。4)将直流输出电压调到4V。5)记录被测电路中的电流数值，I=A。4.电阻的测量1)测量原理如实验图1-4所示。实验图1-3三、实验内容和步骤实验图1-42)将万用表量程转换开关置于“”挡，并选用合适的电阻测量挡。三、实验内容和步骤3)先将两表笔短接，调节表头下的“”旋钮，将指针调整到电阻值刻度的零点(以后测量电阻时，每转换一次电阻测量挡，都要先调零)。4)调节被测电阻RP，分别测量4种不同阻值的电阻，并将结果记录在实验表1-2中。三、实验内容和步骤表格序号1234电阻值/三、实验内容和步骤5.交流电压的测量1)测量原理如实验图1-5所示。2)将万用表量程转换开关置于“V”500V挡。3)分别测量交流电压UA0、UAB、UAC的值，并记录在实验表1-3中。三、实验内容和步骤表格被测电压/V实测电压/V三、实验内容和步骤实验图1-5四、实验报告1)根据实验操作步骤1，2，3，说明用万用表测量直流电流、直流电压的基本方法。2)根据实验操作步骤4，说明用万用表测量电阻的方法。3)根据实验操作步骤5，说明用万用表测量交流电压的方法。