中職電子技術(shù)課件第2章

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,中等職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材,電工電子技術(shù)與技能,第,2,章 直流電路,第,2,章 直 流 電 路,學(xué)習(xí)目標(biāo),【,知識(shí)目標(biāo),】,1.,能識(shí)讀基本的電氣符號(hào)和簡(jiǎn)單的電路圖。,2.,能掌握電路中的常用物理量的定義、符號(hào)、單位和它們之間的關(guān)系。,3.,能識(shí)讀電阻器和電位器的外形與結(jié)構(gòu)，能簡(jiǎn)述其在實(shí)際生活中的典型應(yīng)用。,4.,能理解歐姆定律的概念及應(yīng)用,5.,會(huì)分析電阻串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)的連接方式及其電路特點(diǎn)。,6.,能掌握基爾霍夫定律，會(huì)應(yīng)用,KCL,、,KVL,列出電路方程。,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.,會(huì)用萬(wàn)用表測(cè)量直流電路的電流、電壓和電位。,2.,能識(shí)讀常見

2、電阻并會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)電阻。,3.,能用萬(wàn)用表檢查簡(jiǎn)單電路的故障。,【,技能目標(biāo),】,主要內(nèi)容,2.1,電路,2.1.1,電路的組成,2.1.2,電路的狀態(tài),2.1.3,電路圖,2.2,電路中的常用物理量,2.2.1,電流,2.2.2,電壓、電位和電動(dòng)勢(shì),2.2.3,電工和電功率,2.3,電阻元件與歐姆定律,2.3.1,電阻,2.3.2,電阻器,2.3.3,歐姆定律,主要內(nèi)容,2.4,電阻的連接,2.4.1,電路的組成,2.4.2,電路的狀態(tài),2.4.3,電路圖,2.5,復(fù)雜直流電路的分析,2.5.1,基爾霍夫電流定律,2.5.2,基爾霍夫電壓定律,2.5.3,基爾霍夫定律的應(yīng)用,2.1,電 路

3、,2.1.1,電路的組成,電路是由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和開關(guān)等按一定的方式連接起來的閉合回路。,【,電源,】,電路中把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，其作用是向負(fù)載提供電能。常見的有干電池、蓄電池和發(fā)電機(jī)等。,用來把電源和負(fù)載接通或斷開的裝置，常見的有按鈕、刀開關(guān)等。,【,負(fù)載,】,又稱為用電器，它是消耗電能的裝置，其作用是把電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能，常見的有電燈、電爐、電動(dòng)機(jī)等。,【,導(dǎo)線,】,用來把電源和負(fù)載連接成一個(gè)閉合回路，在電路中承擔(dān)電流輸送與分配的任務(wù)。常見的導(dǎo)線有銅線和鋁線。,【,開關(guān),】,2.1.2,電路的狀態(tài),電路通常有三種狀態(tài)，即通路、開路和短路。,【,通路,】,也稱為閉路。當(dāng)開關(guān)

4、閉合，電路中有電流流過，即為通路狀態(tài)。,【,開路,】,也稱為斷路。當(dāng)開關(guān)斷開，電路中沒有電流流過，即為開路狀態(tài)。,【,短路,】,如圖所示，,a,、,b,兩點(diǎn)用導(dǎo)線接通，這時(shí)電流不經(jīng)過負(fù)載，只從導(dǎo)線,ab,回到電源，即為短路狀態(tài)。,為簡(jiǎn)便起見，電路通常不用實(shí)物表示，而是用電路圖表示，如圖,2-5,所示即為手電筒實(shí)物電路的電路圖。在電路圖中，電路組成的元器件和連接情況是用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形和文字符號(hào)來表示的。,常用的圖形及文字符號(hào)如下表所示。,2.1.3,電路圖,手電筒電路圖,手電筒實(shí)物電路,2.2,電路中的常用物理量,2.2.1,電流,【,電流的概念,】,電荷的定向移動(dòng)形成電流。,在金屬導(dǎo)體中存

5、在大量自由電子在做無序不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)有電場(chǎng)存在時(shí)，金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，就形成了電流。,表征電流大小的物理量稱為電流強(qiáng)度，用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量多少來衡量，簡(jiǎn)稱電流，用字母,I,表示。若在,t,秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為,Q,，則電流,I,可表示為：,【,電流的大小,】,式中，,I,表示電流，單位是安,培,，用符號(hào),A,表示；,Q,表示電量，單位是庫(kù),侖,，用符號(hào),C,表示；,t,表示時(shí)間，單位是秒，用符號(hào),S,表示。,如果在,1s,內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為,1C,，則導(dǎo)體中的電流即為,1A,。,電流的單位除,A,外，還有千安（,kA,）、毫安（,mA,）、微

6、安（,uA,），它們之間的換算關(guān)系為：,1 kA=103A=106mA=109uA,。,【,電流的方向,】,人們習(xí)慣上規(guī)定正電荷的移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较?，因此，帶?fù)電的自由電子移動(dòng)方向跟電流方向相反，如圖所示。,如圖,a,）所示，水流從水位高的,A,點(diǎn)向水位低的,B,點(diǎn)流動(dòng)，那是因?yàn)?A,、,B,點(diǎn)間有水壓。其實(shí)電流就像水流，電壓就像水壓，電位就像水位，如圖,b,）中，電池就是為電路提供電壓的裝置。電池的正極電位高，負(fù)極電位低，正、負(fù)極之間存在電壓，在電壓的作用下，電流從正極向負(fù)極處流動(dòng)。,2.2.2,電壓、電位和電動(dòng)勢(shì),【,電壓的概念,】,在電路中電壓的大小等于電場(chǎng)力把單位正電荷從高電位點(diǎn)移到

7、低電位點(diǎn)所做的功，即：,【,電壓的大小,】,式中，,U,ab,表示電壓，單位為伏,特,，用符號(hào),V,表示；,W,表示功，單位為焦,耳,，用符號(hào),J,表示；,Q,表示電量，單位為庫(kù),侖,（,C,）。,電壓的實(shí)際方向由高電位指向低電位。,電壓方向有三種表示法：,【,電壓的方向,】,2,）極性法：在電路的兩點(diǎn)或元件兩端標(biāo)上極性表示電壓的方向，如圖,b,）所示。,1,）箭頭法：用帶箭頭的線段表示電壓的方向，如圖,a,）所示。,3,）下標(biāo)法：用符號(hào),U,加雙下標(biāo)字母表示，如,Uab,表示電壓方向從,a,指向,b,，如圖,c,）所示。,電路中某點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位，用,V,表示，如,V,a,

8、表示,a,點(diǎn)的電位。單位也為伏,特,（,V,）。參考點(diǎn)的電位規(guī)定為零電位。一般選用大地作為參考點(diǎn)，用符號(hào)“”表示；在電子儀器中常把金屬機(jī)殼或電路的公共節(jié)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，用符號(hào)“”表示。,【,電位,】,電動(dòng)勢(shì)是衡量電源將非電能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，用符號(hào),E,表示，單位是伏（,V,）。電動(dòng)勢(shì)僅存在于電源的內(nèi)部，它的方向是從低電位端指向高電位端，即從電源的負(fù)極指向正極。電源兩端的電位差稱之為電源的端電壓。,【,電動(dòng)勢(shì),】,對(duì)于一個(gè)電源來說，在開路狀態(tài)下，電源兩端的電壓與電源的電動(dòng)勢(shì)大小相等而方向相反，如圖所示。,在一段時(shí)間內(nèi)，電流通過負(fù)載時(shí)所做的功，稱為電功，用,W,表示。在電路中電功的計(jì)算公式為

9、：,2.2.3,電工和電功率,【,電功,】,式中，表示電路消耗的電功，單位是焦耳，用符號(hào),J,表示；表示電路兩端的電壓（,V,）；表示流經(jīng)電路的電流（,A,）；,t,表示通電時(shí)間（,S,）。,電功的常用單位為,kWh,，也就是我們常說的“度”，,1,kWh,（度）,=3.6106J,（焦耳）。,單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功稱為電功率，簡(jiǎn)稱功率。它是表明電流消耗電能快慢程度的物理量，用字母,P,表示，計(jì)算公式為,【,電功率,】,代入可以得到,式中，,P,為電功率，單位是瓦,特,，用符號(hào),W,表示；表示電路兩端的電壓（,V,）；表示流經(jīng)電路的電流（,A,）。,若電流在,1S,內(nèi)所做的功為,1J,，則電功

10、率就是,1W,。,2.3,電阻元件與歐姆定律,當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體會(huì)對(duì)電流起阻礙作用，這種阻礙作用稱為導(dǎo)體的電阻。用大寫字母,R,表示，單位為歐,姆,，用符號(hào) 表示。金屬導(dǎo)體的電阻大小可以用以下公式計(jì)算：,2.3.1,電阻,式中，,R,表示電阻（）；,L,表示導(dǎo)體的長(zhǎng)度（,m,）；,S,表示導(dǎo)體的截面積（,m,2,）；表示導(dǎo)體的電阻率（,m,）。,式 稱為電阻定律，式中的電阻率與材料性質(zhì)有關(guān)，也稱為電阻系數(shù)。,在生產(chǎn)實(shí)際中，利用導(dǎo)體對(duì)電流產(chǎn)生的阻礙作用的特性，專門制造的具有一定阻值的元件，稱為電阻元器，簡(jiǎn)稱電阻。,電阻器是電子電路中使用率最高的元件，有固定電阻器和可變電阻器兩大類。,2.3.

11、2,電阻器,【,固定電阻器,】,固定電阻器的阻值是固定不變的，常見的有碳膜電阻、金屬膜電阻、繞線電阻和水泥電阻等，如圖所示。,可變電阻器是阻值在預(yù)定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的電阻，常用于調(diào)節(jié)電路中的電位，故又稱做電位器。常見的可變電阻器如圖所示。,【,可變電阻器,】,除以上常見的電阻器外，還有一些具有特殊功能的電阻器，比如光敏電阻、壓敏電阻、磁敏電阻、熱敏電阻等，廣泛應(yīng)用在各種電子設(shè)備中，如圖所示。,【,特殊電阻器,】,德國(guó)物理學(xué)家歐姆通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，于,1827,年總結(jié)出電阻元件的電壓和電流的關(guān)系：流過電阻,R,的電流,I,與電阻兩端的電壓,U,成正比，與電阻,R,成反比，即：,2.3.3,歐姆定律

12、,式中，,U,表示電壓（,V,）；,I,表示電流（,A,）；,R,表示電阻（）。這就是后來以他的名字命名的歐姆定律。,如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的,U-I,關(guān)系曲線，稱為電阻的伏安特性曲線，如圖所示。,2.4,電阻的連接,將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻依次首尾相連稱為串聯(lián)。如圖,a,所示為由三個(gè)電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路。,2.4.1,串聯(lián),【,串聯(lián)的概念,】,a,）,電路中流過各個(gè)電阻的電流相同，即,【,串聯(lián)電路的特點(diǎn),】,b,）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和（即具有分壓功能），即,c,）電路的等效電阻（總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即,d,）電路中消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功

13、率之和，即,e,）電路中每個(gè)電阻上分配到的電壓與電阻成正比，即,此式被稱為串聯(lián)電路的分壓公式。,將兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻并列地連接在同一電壓的兩端的連接方式稱為并聯(lián)。如圖,a,所示為由三個(gè)電阻構(gòu)成的并聯(lián)電路。,2.4.2,并聯(lián),【,并聯(lián)的概念,】,【,并聯(lián)電路的特點(diǎn),】,a,）電路中各并聯(lián)電阻兩端的電壓相同，即,b,）電路中的總電流等于各電阻中的電流之和（即具有分流功能）。即,c,）電路中的總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)和。即,d,）電路中消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的總功率之和；各個(gè)電阻消耗的功率與其阻值成反比。即,e,）電路中各電阻上分配到的電流與電阻成反比。,此式被稱為并聯(lián)電路的分流公式

14、,。,電路中電阻元件既有串聯(lián)，又有并聯(lián)的連接方式，稱為混聯(lián)。如圖所示。,2.4.3,混聯(lián),【,混聯(lián)的概念,】,【,混聯(lián)電路分析方法,】,對(duì)于混聯(lián)電路的計(jì)算，只要按串、并聯(lián)的計(jì)算方法，一步步將電路化簡(jiǎn)，最后就可以求出總的等效電阻。,混聯(lián)電路計(jì)算的一般步驟是：,a,）對(duì)原電路進(jìn)行等效變換，求出電路的總等效電阻。,b,）由電路的總等效電阻和電路兩端的總電壓，計(jì)算出電路的總電流。,c,）根據(jù)電阻串聯(lián)的分壓關(guān)系和電阻并聯(lián)的分流關(guān)系，逐步推算出各部分的電壓和電流。,2.5,復(fù)雜直流電路的分析,在實(shí)際電路中，往往會(huì)遇到一些不能用串并聯(lián)簡(jiǎn)化的電路，例如右圖所示電路，這就是復(fù)雜電路。,在學(xué)習(xí)復(fù)雜電路的分析前，我

15、們先學(xué)習(xí)幾個(gè)有關(guān)復(fù)雜電路的概念：,【,支路,】,由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接構(gòu)成的一段無分支的電路。在上圖中有三條支路，即,bafe,、,be,、,bcde,支路。,【,節(jié)點(diǎn),】,三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)，如上圖中,b,點(diǎn)和,e,點(diǎn)。,【,回路,】,電路中任意一個(gè)閉合路徑稱為回路，上圖中的,abefa,、,bcdeb,、,abcdefa,。都是回路。,【,網(wǎng)孔,】,內(nèi)部不含支路的回路稱為網(wǎng)孔。上圖中的,abefa,、,bcdeb,。,基爾霍夫電流定律也稱基爾霍夫第一定律或節(jié)點(diǎn)電流定律（簡(jiǎn)稱,KCL,）。此定律說明了連接在同一節(jié)點(diǎn)上的幾條支路中電流之間的關(guān)系。其內(nèi)容為：在任一瞬間，流入任一

16、節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流之和，即,2.5.1,基爾霍夫電流定律,如圖所示電路有五條支路會(huì)聚于,A,點(diǎn)，其中,I,1,和,I,3,是流入節(jié)點(diǎn)的，,I,2,、,I,4,和,I,5,是流出節(jié)點(diǎn)的，于是可得：,因此，如果我們規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，那么，基爾霍夫電流定律內(nèi)容也可敘述為：對(duì)于電路中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，電流的代數(shù)和恒等于零，即,I,=0,基爾霍夫電壓定律也稱基爾霍夫第二定律或回路電壓定律（簡(jiǎn)稱,KVL,）。其內(nèi)容是：對(duì)于電路中的任一回路，沿回路繞行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零，其表達(dá)式為：,U,=0,2.5.2,基爾霍夫電壓定律,如圖所示電路中，回路,cadbc,中電源電動(dòng)勢(shì)、電流和各段電壓的參考方向均已標(biāo)出。從,c,點(diǎn)開始沿順時(shí)針方向繞行一周回到,c,點(diǎn)時(shí)，,c,點(diǎn)的電位數(shù)值不變。也就是說，從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí)，各部分電壓的代數(shù)和等于零。按照環(huán)線所示的回路參考方向可列出下列方程：,U,1,+,U,2,+,U,3,+,U,4,=0,基爾霍夫電壓定律的內(nèi)容又可敘述為：在任一閉合回路中，各個(gè)電阻上電壓的代數(shù)和等于各個(gè)電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即：,IR,=,