电工基础教案123章

烟台市技师学院课时授课计划机电工程系专业电工基础学科序号 1第一章电路的基本知识§1－1 电流和电压一、电路和电路的组成1、电路：电流通过的路径。

2、电路的组成及各部分的作用：图1－1 电路和电路图（1）电源：将其它能转换成电能的装臵。

例：发电机、蓄电池、光电池。

作用：把其它形式的能转换成电能。

（2）负载：将电能转换成其它能的装臵。

例：灯泡、电炉、电动机等。

作用：将电能转换成其它形式的能。

（3）导线：连接电源和负载的元件。

作用：连接电源和负载，实现电能的传输和分配。

（4）开关：控制电路接通和断开的装臵。

作用：实现电路的接通和断开。

二、电路图1、用国家统一规定的图形符号代替实物画出的电模型图，称为电路图。

部分图形符号见P3表1－1。

2、用功能块表明电路中各部分之间的关系的图，叫方框图。

二、电流1、电流的形成：任何物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子又是由带正电的原子核和带负电的电子组成。

在通常状态下，原子核所带的正电荷等于核外电子所带负电荷数，原子呈现中性，不显电性，物质也不显带电性能。

当人们给予一定的外加条件时（如接电源）就会迫使金属或某些溶液中的电子发生有规则的运动。

2、电流：电荷有规则的定向移动叫电流。

例：金属导体中电流是由电子在外电场作用下做有规则的定向移动形成的；液体或气体中电流是正离子或负离子做有规则的定向移动形成的。

二、电流方向：规定：正电荷移动的方向就是电流的正方向。

在实际应用中，实际方向很难确定，可先假定电流的参考方向，然后求解，若解出的电流值为正，说明电流方向与参考方向一致；为负，相反。

三、电流大小1：电流大小取决于一定时间内通过导体横截面积的电荷量多少，q即：I=t单位：I-安培，简称安，用A表示；q-库仑，用C表示；t-秒，S表示。

2：电流常用单位及换算关系1千安（kA）=103安（A）1安（A）=103毫安（mA）1毫安（mA）=103微安（uA）3：电流分类分直流电和交流电两大类。

直流电：方向不随时间变化的电流。

它又分稳恒直流电和脉动直流电两种。

交流电：大小和方向都随时间变化。

i=tq ∆∆。

4：电流的测量：用电流表串于被测电路，测直流时注意极性。

例：1—1 某导体在5分钟内均匀通过的电荷量为4.5库仑，求导体中的电流是多少？ 解：I=t q =5605.4⨯=0.015A 四、电流密度当电流在导体的横截面上均匀分布时,该电流与导体横截面的比值,叫电流密度，用J 表示。

表达式：J=SI单位：I —A S —mm 2 J —A/mm 2例：某照明电路中需要通过21A 的电流，问应采用多粗的铜导线？（设铜导线的允许电流密度为6A/mm 2） 解：S=I/J=21/6=3.5mm 2小结：本节重点－电路组成及作用、电流定义、电流方向、电流大小 作业：P23 1题烟台市技师学院课时授课计划机电工程系专业电工基础学科序号 2§1-1 电流与电压一、电位从分析物理中移动物体做功入手分析：在均匀电场中，电场力F 把正电荷Q 从a 点移到o 点和从b 点移到o 点，电场力所做功分别是Aao ，Abo ，若电荷的电量增加一倍，那么作用在电荷上的电场力增加一倍，电场力所做功就增加一倍，可见电场力所做功与电荷量是成正比的。

1、电位：定义—电场力把单位正电荷从电场中的某点移到参考点所做的功，称该点电位，用ϕ表示。

当以O 为参考点时： a 点电位：ϕa=Q Aao b 点电位：ϕb=QAbo2、电位与参考点的选择有关。

参考点改变，电位也随着改变，电位具有相对性。

3、参考点电位规定为零，即ϕo=0，也叫零电位。

高于参考点的电位是正电位，低于参考点的电位为负电位。

电场力移动单位正电荷所做的功越多，该点电位越高，反之越低，这就是电位高低的含义。

4、电位的单位如果功的单位是焦耳，电荷的单位是库仑，则电位单位是伏特，简称伏，用V 表示。

除伏以外还有千伏（KV ）、毫伏（mV ）、微伏（uV ）图1－3 电场力做功换算关系：1千伏（KV）=103伏（V）1伏（V）=103毫伏（mV）1毫伏（mV）=103微伏（uV）5、电位无方向。

二：电压1、定义：电场力把电位正电荷从电场中的a点移到b点时电场力所做的功，叫电压，用Uab表示。

Aab即： Uab=Q2、单位：与电位相同。

3、电压方向：规定正方向由高电位指向低电位，即电压下降的方向。

若采用双下标，表明电压方向从第一个下标指向第二个下标。

4、电压与电位的关系ϕa-ϕb=Uab即电场中任意两点的电位之差，叫电压，也叫电位差。

或电位就是电场中某点到参考点之间的电压。

电压具有绝对性。

5、例：已知：U CO=3伏，U CD=2伏，试分别以C点和O点作参考点，求D点的电位和D、O两点间电压。

解：1、以C点为参考点ϕC=0 U CD=ϕC-ϕD=0-ϕD=2ϕD=-2 U CO=ϕC-ϕO=0-ϕO=3ϕO=-3U DO=ϕD-ϕO=-2-（-3）=12、以O点为参考点，即ϕO=0因为：U CO =ϕC -ϕO 所以：ϕC =U CO +ϕO =3+0=3 U CD =ϕC -ϕD ϕD =ϕC -U CD =3-2=1 U DO =ϕD -ϕO =1-0=1 三、电动势1、电动势定义：电源把单位正电荷从电源的负极移到正极时所做的功就叫电动势，用E 表示。

表达式：E=QA单位：伏 2、含义：反映了电源力做功本领的大小 3、电动势方向：由电源的负极指向电源的正极。

二：电动势与电源端电压的关系1、电源端电压：在电动势的形成过程中，出现了电荷的分离，形成了电场，使电源两端具有了不同的电位。

我们把电源两端的电位差，称为电源的端电压，也称为电源电压。

2、关系：在电源不接负载的情况下（开路），电源电动势与电源端电压在数值上是相等的，即E=U ，方向相反。

3、电动势与电压的不同点：（1）物理意义不同：电动势是表示电源力做功大小的，电压则是表示电场力做公本领大小的。

（2）方向不同：电动势是由低电位指向高电位，电压是由高电位指向低电位。

（3）电动势仅存在于电源内部，而电压不仅存在于电源两端，也存在于电源内部。

小结：掌握电压、电位之间的关系，二者与参考点的关系;电动势与电压的不同点 作业：P23 2、8 ，9烟台市技师学院课时授课计划机电工程系专业电工基础学科序号 3§1-2 电阻一、电阻当电流通过金属导体时，做定向运动的自由电子会与金属中的带电粒子发生碰撞。

可见，导体对电荷的定向运动有阻碍作用。

电阻就是反映导体对电流起阻碍作用大小的一个物理量。

电阻用R 表示。

电阻单位是“欧姆”，简称“欧”，用符号Ω表示。

当电阻两端的电压是1V ，导体内通过的电流是1A 时，这段导体的电阻就是1Ω，常用单位还有K Ω和M Ω，它们之间的换算关系是1K Ω=310Ω1M Ω=310K Ω=Ω610二、电阻律 公式：SLR ρ=ρ：与导体材料性质有关的物理量，称为电阻率或电阻系数。

通常指在20℃时，长1米、横截面积为1平米的某种材料的电阻值。

单位：欧/米（m ⋅Ω）L ：导体的长度 单位：米（m ） S ：导体的横截面积 单位：平米（m 2）电阻定律的内容：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，与导体的材料性质成正比。

注：导体的电阻只与导体自身有关，与导体两端电压大小无关。

按照材料导电能力，可以分类为：①导体：导电能力强的材料，m ⋅Ω⨯≈-8101ρ，例如铜、铅、铁等金属；②绝缘体：导电能力很差的材料，m ⋅Ω1861010～：ρ，例如橡胶、塑料、树脂、玻璃、云母等；③半导体：导电性介于导体和绝缘体之间，m ⋅Ω-661010～：ρ，例如硅； ④超导体：超导现象：当温度降低到接近绝对零度（-273.15K ），其电阻突然消失，称为超导现象。

三、电导“G ”定义：电阻的倒数 RG 1=物理意义：表示导体的导电性能，导体的电阻越小，电导就越大,导电性能越好。

单位：西（门子），用符号“S ”表示。

四、电阻与温度的关系电阻定律内容适用在一定温度下。

当温度变化时，导体的电阻也随之变化。

电阻温度系数：温度每升高1℃时，电阻所产生的变动值与原电阻的比值。

用字母α表示，单位：1/℃如果在温度t 1时，导体的电阻为R 1；在温度t 2时，导体的电阻为R 2，则电阻温度系数是：()12112t t R R R --=α说明：①α数值很小，但当导体工作温度很高时，电阻的变化很显著，不能忽视；②一般的金属材料，当温度升高时电阻值增大，即电阻温度系数为正；但有些材料当工作温度升高时，电阻值反而减小，即电阻温度系数为负，例如碳。

表1-2 几种常用材料的电阻率（20℃）例1-4 有一台电动机，其绕组是铜线。

在室温26℃时测得电阻值为1.25Ω。

转动3h 后，测得的电阻值增加刀1.5Ω。

问：此时电动机绕组线圈的温度是多少？解：已知R 1=1.25Ω,R 2=1.5Ω,t 1=26℃,α=0.004()C t R R R t t t R R R 7626004.025.125.15.11112212112=+⨯-=+⨯-=--=αα四、电阻器的标志方法方法一：将电阻器的性能指标用数字和文字符号直接标在电阻器的表面上。

例如：额定功率、阻值、偏差等。

方法二：色标法——用不同的颜色表示元件的各种参数，并直接标志在产品上的一种标志方法。

优点：颜色醒目，标志清晰，不易褪色，方便读数，有利于电气设备的装配、调试和检修。

读数方法：从左至右进行，最左边是第一环左：色标环最靠近电阻边端。

表1-4 电阻值的色标符号例：R＝26×103±5％说明：色标环最右边第一环为偏差a；第二环为倍乘b；其余为基数m（从左到右）∴R=（m×b）偏差为a4、电阻器的选用根据电路和设备的实际要求来选用，既考虑电气性能又考虑经济性能。

主要是根据阻值、额定功率、允许偏差的要求。

其中额定功率应是实际消耗功率的1.5～2倍。

RX：线绕电阻器RT：碳膜电阻器电阻器型号：国家统一规定 RS：实心电阻器RJ：金属膜电阻器小结：电阻计算和电阻的选用作业：P23 3题烟台市技师学院课时授课计划机电工程系专业电工基础学科序号 4§1-3 欧姆定律一、部分电路欧姆定律内容：流过电阻的电流I 与电阻两端的电压U 成正比，与电阻R 成反比。

IR U RU I ==或部分电路：不含电源的部分电路例1-5：某白织灯接在220V 电源上，正常工作时流过的电流为455mA ，试求此电灯的电阻。

解: Ω=⨯==-5.483104552203I U R 例1-6：有一个量程为300V （即测量范围是0～300V ）的电压表，它的内阻是40ΩK 。