电工基础学习课件.ppt
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- 电工 基础 学习 课件
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1、授课教师:李授课教师:李 杨杨知识目标知识目标1、了解电路、电路的基本组成及各部分的作用,建立简单电路模型;2、理解电路的基本物理量意义,掌握其计算方法。能力目标能力目标1、能够正确使用常用电工仪表。2、会简单电路基本物理量测量。1、通过讲解电工技术的广泛应用以及本课程在今后学习和工作中的重要重要,激发学生的学习兴趣;2、帮助学生建立专业意识,培养认真、严谨、科学的学习态度与职业意识。情感目标情感目标想一想想一想1.1.你能举出哪些用电的例子?它们用的是什么电?你能举出哪些用电的例子?它们用的是什么电?2.2.谈谈你对电路的认识,你认为什么是电路?电路有什谈谈你对电路的认识,你认为什么是电路?
2、电路有什么用?么用?电路是电流的通路,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。看一看想一想想一想以上两幅图中电路的作用一样的吗?若不同,你能说以上两幅图中电路的作用一样的吗?若不同,你能说出它们的区别吗?出它们的区别吗?放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线思思 考考大家都见过用过手电筒吧,那么手电筒电路由哪几部大家都见过用过手电筒吧,那么手电筒电路由哪几部分组成?灯泡的亮与不亮由谁控制?各部分的作用是分组成?灯泡的亮与不亮由谁控制?各部分的作用是什么呢?什么呢?电源电源:提供电能的装置提供电
3、能的装置中间环节:中间环节:传递、分配和控制电能的作用传递、分配和控制电能的作用负载负载:取用取用电能的装置电能的装置电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节:中间环节:传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线直流电源直流电源:提供能源提供能源信号处理:信号处理:放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工作;由激励所产生的电压和电流称为
4、响应。画一画画一画试画出手电筒的电路图。试画出手电筒的电路图。负载电源开关连接导线电源负载中间环节电路模型SRL+UIUS+_R0实体电路白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为:示为:实际电路器件品种繁多,其电磁特性多元而复杂,采取模型化处理可获得有意义的分析效果。iR R L的的电电特性可用特性可用表征表征的电的电特性可用特性可用表征表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素,因此L 可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似,其电特性单一、确切,可定量分析和计算。RC+US只具耗能的电特性只具有储存电能的电特性输出电压恒定,输出电流由它和负载共同决定输出电流恒定,两端电压
5、由它和负载共同决定L只具有储存磁能的电特性IS无源二端元件 有源二端元件 议一议议一议1.1.结合生活事例,请大家讨论一下电路的结合生活事例,请大家讨论一下电路的有几种工作状态?分别有什么特点?有几种工作状态?分别有什么特点?2.2.一般电器上标注的数字,比如一个灯泡一般电器上标注的数字,比如一个灯泡上标注的上标注的“220V 60W220V 60W”,是什么含义?,是什么含义?I=US(RSRL)(1)通路)通路 U RLS USRS(2)开路)开路US USRSRLUI=US/RS(3)短路短路RLS USRSIU=USIRSII=0U=USU=0电气设备工作条件下的称为额定值 电气设备的
6、额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素,由制造厂家给出的技术数据。1.额定值反映电气设备的使用安全性;2.额定值表示电气设备的使用能力。欠载欠载(轻载轻载):I IN,P IN,P PN 额定工作状态:额定工作状态:I=IN,P=PN 你知道的电路的基本物理量有哪些?你知道的电路的基本物理量有哪些?你对它们的认识有多少?谈谈你的认识。你对它们的认识有多少?谈谈你的认识。(1)电流i dqdt=(1-1)I Q t=(1-2)电荷有规则的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表征,定义式为:大小、方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为:议一议议一议 电流的国际单位制是安培【A】,较小的单位还有毫
7、安【mA】和微安【A】等,它们之间的换算关系为:在电工技术分析中,仅仅指出电流的大小是不够的,通常以正电荷运动的方向作为电流的实际方向。RLUS+_R0如果事先不知道电流如果事先不知道电流的实际方向怎么办?的实际方向怎么办?abi方向?abiabi假设一个方向或者电流的参考方向:任意假设的电流的方向。参考方向的表示方法:(1)箭头法(2)双下标法abiIab 或I Iab(ab)参考方向与实际方向的关系:i 0,参考方向与实际方向一致i 0,参考方向与实际方向一致u 0,参考方向与实际方向相反在求电压、电流之前必须事先规定好参考方向,否则求出的值无意义,并且电路中电流、电压参考方向一旦标定,在
8、整个分析计算过程中就不允许再变更2、电位什么是电位呀?谁能什么是电位呀?谁能告诉我呢?告诉我呢?a 点电位ab1 5Aab1 5A b点电位 在电路中任选一点作为参考点,电路中其它各点到参考点的电压即为该点的电位,用符号“V”表示,单位为伏特(V)。找一找找一找电位有什么特点?电位的正负说明什么?电位有什么特点?电位的正负说明什么?电压与电位有什么区别吗?两者又有什么关系吗?电压与电位有什么区别吗?两者又有什么关系吗?电路中任意两点间的电压等于该两点电位差。baabVVU 区别电压:任意两点之间,绝对值,不随参考点的改变而改变电位:某一点和参考点之间,相对值,随参考点的改变而变化 联系 引入电
9、位的概念后,电压的方向即由高电位指向低电位,因此电压又称作电压降。想一想想一想 电位参考点的选择 通常假设参考点的电位为零,用接地符号“”表示。参考点的选择是任意的,一般在电子线路中选择很多线路的交汇处,或者常常选择电源的一个极作为参考点;在工程技术中选择大地、机壳作为参考点。显然,电路图中O点为参考点。根据电压与电位的关系求各点电位。VUV,V.UVV.UVVVUcocbobaoaoaao32226513396511136同理,解解10 V2 +5 V+3 II=10+53+2=3 AVC=3 3=9 VVD=3 2=6 VUCD =VC VD=15 VVD=5 VVC=10 VUCD=VC
10、 VD=15 V解解练习练习:P P1515 习题习题1 6.1 6.图图1-321-32(1)电位值是相对的,参考点选取的不同,电路中 各点的电位也将随之改变;(2)电路中两点间的电压值是固定的,不会因参考 点的不同而变,即与零电位参考点的选取无关。bca20 4A6 10AU290V U1140V5 6A d+90V20 5+140V6 cdab求下图电路中开求下图电路中开关关S闭合和断开闭合和断开时时B点的电位。点的电位。试述电压和电位的异试述电压和电位的异同,若电路中两点电同,若电路中两点电位都很高,则这两点位都很高,则这两点间电压是否也很高?间电压是否也很高?A24VBCDS12VA
11、26K4V12VBS4K2K(3)关联方向和非关联方向aIUbaIUb自学什么是关联方向,什么是非关联方向?自学什么是关联方向,什么是非关联方向?学一学学一学UItW 日常生产和生活中,电能(或电功)也常用度作为量纲:1度度=1KWh=1KVAh(4)电能电能:在一段时间内,电流通过用电器时电源所做的功,用W表示。式中单位:U【V】;I【A】;t【s】时,电功W为焦耳【J】1度电能做些什么呢?1000W的电炉加热1小时;100W的电灯照明10小时;40W的电灯照明25小时。uitw 或算一算算一算一台电暖气的额定电压为一台电暖气的额定电压为220V220V,额定功率为,额定功率为800W800
12、W,每天使用,每天使用3 3小时,电价是小时,电价是0.480.48元元/度,度,求每月(以求每月(以3030天计)应付多少电费?天计)应付多少电费?课后拓展课后拓展 家用电表是每家必用的,请大家用电表是每家必用的,请大家查找资料了解电表的面板表面上家查找资料了解电表的面板表面上有哪些信息。有哪些信息。UItUIttWP(5)电功率 电工技术中,单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P”表示:uip 或国际单位制:U【V】,I【A】,电功率P用瓦特【W】电功率反映了电路元器件能量转换的本领。额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上,作为用电器正常工作条件下的最高限值。功率总是大于零的吗?功
13、率总是大于零的吗?功率与电流、电压的关系 下图中,用方框代表某一电路元件,其电压、电流下图中,用方框代表某一电路元件,其电压、电流如图中所示,求图中各元件的功率。如图中所示,求图中各元件的功率。U、I关联时:关联时:p=uiU、I非非关联时:关联时:p=-ui+5V3A+5V3A+-5V3A+-5V3A(1)(2)(3)(4)p0时为吸收功率p 0时为发出功率 电源与负载的判断p 0,吸收功率,消耗能量,即为负载负载p 0,发出功率,释放能量,即为电源电源 为什么功率会有正有负的呢?功率的正为什么功率会有正有负的呢?功率的正负又说明什么呢?负又说明什么呢?想一想想一想1、某用电器的额定值为“2
14、20V,100W”,此电器正常工作1010小时,消耗多少焦耳电能?合多少度电?2、一只标有“220V,60W”的电灯,当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光?正常发光时电灯的电功率是多少?若加在灯两端的电压仅有110伏时,该灯的实际功率为多少瓦?额定功率有变化吗?右下图电路,若已知元件吸收功率为20W,电压U=5V,求电流I。+UI元 件由图可知UI为关联参考方向,因此:A4520UPI举例2:右下图电路,若已知元件中电流为I=100A,电压U=10V,求电功率P,并说明元件是电源还是负载。+UI元 件UI非关联参考,因此:元件吸收功率,说明元件是负载。W1000)100(10 UIPI为负值,
15、说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。练习练习:P P1515 习题习题1 1 1 1.图图1-271-27电路由哪几部分电路由哪几部分组成?试述电路组成?试述电路的功能?的功能?为何要引入参考为何要引入参考方向?参考方向方向?参考方向和实际方向有何和实际方向有何联系与区别?联系与区别?何谓电路何谓电路模型?模型?理想电路元件理想电路元件与实际元器件与实际元器件有何不同?有何不同?如何判断元件如何判断元件是电源还是负是电源还是负载?载?学好本课程,应注意抓好四个主要环节:还要处理好三个基本关系:知识目标知识目标了解电阻、电容、电感等电路元器件的外观、分类、应用、识别、检测和特性。能力目标能
16、力目标会使用万用表,并对电路元件分类和简单测量。1、培养学生具有实事求是,严肃认真的科学态度与工作作风。2、树立学生良好的安全生产意识、质量意识和效益意识。情感目标情感目标u 基本用途:测量电压、电流、电阻u 分类:指针式、数字式DT890型数字万用表的面板图型数字万用表的面板图1-显示器显示器 2开关开关3电容插口电容插口 4电容调零器电容调零器 5插孔插孔6选择开关选择开关 7h hFEFE插口插口IUR 1.电阻元件R0UI(1)伏安关系 如果电阻元件上的电压、电流关系呈线性变化,伏安曲线如图所示,即为线性电阻。线性电阻遵循欧姆定律:该式表示该段电路电压与电流的比值为常数。RiRuuip
17、22(2)功率若电阻的电压与电流为关联方向,则电阻的功率为:p=uiu=Ri若电阻的电压与电流为非关联方向,则电阻的功率为:p=uiu=Ri综上可得线性电阻的功率计算公式:由于电阻的功率恒大于零,因此电阻元件主要特性为消耗能量,即通过电流发热。(3)特性【解】对图(a)有,U=IR例:求出下图电路中的电阻R。对图(b)有,U=IRIUR :326所以326IUR:所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A练习练习:P P1515 习题习题1 2.1 2.图图1-281-28L 对线性电感元件而言,任一瞬时,其电压和电流的关系为微分(或积分)的关系,即:dtdiLuL221LiwL 电感
18、元件符号 显然,只有电感元件上的电流时,电感两端才有电压。因此,我们把电感元件称为动态元件。电感元件可以储存磁场能量,其储存的磁能为:(1)电感元件2.电感元件和电容元件(2)电容元件 对线性电容元件而言,任一瞬时,其电压、电流的关系也是微分(或积分)的关系,即:dtduCiC电容元件的工作方式就是充放电。2C21CuwC 电容元件符号 因此,只有电容元件的极间电压时,电容支路才有电流通过。电容元件也是动态元件,它可以储存电场能量,其储存的电能为:3.电源元件 任何电源都可以用两种电源模型来表示,输出电压比较稳定的,如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型(理想电压源和一个电阻元件相串联的形
19、式)表示:柴油机组柴油机组汽油机组汽油机组蓄电池蓄电池 输出电流较稳定的:如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内阻相并联的形式)表示。US+_R0ISR0(1)独立电源2、电流源实际电压源模型实际电流源模型1、电压源理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI实际电压源模型输出端电压I 理想电压源内阻为零,因此输出电压恒定;实际电源总是存在内阻的,因此实际电压源模型电路中的负载电流增大时,内阻上必定增加消耗,从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。因此,实际电压源的外特性稍微向下倾斜。US USR0URL 理想电流源的内阻 R0I(相当于开路),因此内部不能分流,输
20、出的电流值恒定。理想电流源的外特性0I IU电流源模型的外特性0I IUU+_RLR0ISI实际电流源模型 实际电流源的内阻总是有限值,因此当负载增大时,内阻上分配的电流必定增加,从而造成输出电流随负载的增大而减小。即实际电流源的外特性也是一条稍微向下倾斜的直线。(2)受控源定义:源电压或源电流受电路中另一处的电压或电流控制,这类电源称为受控电源。若源电压(流)与控制电压(流)成正比关系。则此类受控源称为线性受控源。基本要求:掌握受控电源的概念、种类和它们的特性。(a)VCVS(b)CCVS(c)VCCS(d)CCCS+U1U2U1I1=0I2I1=0U2=U1+U1=0U2I1I1I2U1=
21、0U2=I1+U2gU1I1=0I2U1I1=0I2=U1U1=0+U2I1I1I2U1=0I2=I1注:各个控制系数都是常量,具有不同的量纲;同时,受控源属于有源元件,它有两个端口,又属二端元件。+Li=0uL=0C1.uL=0时,时,WL是是否为否为0?ic=0时,时,WC是否为是否为0?2.画出图中电感线画出图中电感线圈在直流情况下的圈在直流情况下的等效电路模型?等效电路模型?3.电感元件在直电感元件在直流时相当于短路流时相当于短路,L 是否为零是否为零?电容元件在直流电容元件在直流时相当于开路,时相当于开路,C是否为零?是否为零?4.理想电源和实际理想电源和实际电源有何区别?理电源有何
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