《电工基础》 第一章 电路基础知识
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电工基础全书知识点总结第一章电学基础知识1.1 电荷和电流电荷是原子中的一种基本粒子,带正电荷的叫正电荷,带负电荷的叫负电荷。
电流是单位时间内通过导体的电荷量,通常用符号I表示,单位是安培(A)。
1.2 电压和电阻电压是电场的强度,通常用符号U表示,单位是伏特(V)。
电阻是导体对电流的阻碍,通常用符号R表示,单位是欧姆(Ω)。
1.3 电路原理电路可以分为直流电路和交流电路,直流电路的电压和电流方向不变,而交流电路的电压和电流方向会周期性地变化。
电路中的电源、导线和负载是基本组成部分。
1.4 电路定律欧姆定律、基尔霍夫定律和功率公式是电路中的重要定律,可以用来分析和计算电路中的电压、电流和功率。
第二章电工安全知识2.1 电击伤害电击伤害是由于人体触碰电源或电路而导致电流通过人体产生的伤害,严重时甚至可致命。
预防电击伤害的方法包括正确使用绝缘工具、穿戴防护设备和加强对电气安全知识的培训。
2.2 火灾危险电器设备的故障可能导致火灾,因此电工需要定期检查和维护设备,及时发现并排除潜在的安全隐患。
此外,正确使用防火设施和工具也是预防火灾的重要措施。
2.3 包覆和固定电气设备的包覆和固定是保障电气安全的关键环节,包括各种绝缘材料的选择和使用、设备的安装和固定等,都需要符合相关标准和规定。
2.4 作业安全在进行电气设备安装、检修和维护时,要严格遵守作业规程和操作流程,避免违反操作规定和规程导致事故的发生。
第三章电气设备3.1 开关设备包括各种常用的电气开关,如手动开关、自动开关、接触器等,用于控制电路的通断和电器设备的启停。
3.2 电气保护设备包括过载保护器、短路保护器、漏电保护器等,用于保护电气设备和人身安全。
3.3 变压器可以实现电压变换和功率传递,是电力系统中重要的设备。
3.4 发电机和发电机组发电机是将机械能转换为电能的设备,发电机组则是将多台发电机连接成一个整体,用于供电系统。
3.5 电缆和线路电缆和线路是电能传输的重要通道,需要选择合适的规格和类型,保证电能的安全传输。
第一章电工基础知识第一节电路的基本概念1、电路电路就是电流通过的路径。
电路是由电源、负载、连接导线和开关组成。
图1-1为简单手电筒电路,其中干电池为电源、灯泡为负载,用连接导线将电源、开关、负载连接成电路。
在实际用中通常按国家统一规定的图形符号表示电路图。
如图1-2所示就是图1-1手电筒电路图。
电路通常有三种状态(1)通路:电路中的开关闭合,负载(电路)中有电流通过,这种状态一般称为正常工作状态。
(2)开路:也称为断路,是指电路中某处断开或电路中开关打开,负载(电路)中无电流通过。
(3)短路:电源两端的导线由于某种事故,而直接相连,使负载中无电流通过。
短路时,电源向导线提供的电源比正常时大几十至几百倍,因而不允许短路。
2、电流与电流强度在电路中,把电荷的定向运动叫做电流。
规定:以正电荷移动的方向作为电流的正方向。
在闭合电路中,电流的方向为:电流从电源正极流出,通过导线、开关流入负载后回到电源的负极。
电流分成直流和交流电源两大类:直流电流:是指电流的方向不随时间变化的电流,如图1-3所示交流电流:是指电流的大小和方向和方向随时间作周期性变化。
如图1-4最常见的是正弦交流电。
电流强度:由于电流所产生的效果具有不同的程度,这样就形成电流强度的概念。
电流强度也简称为电流,它是用在单位时间内通过导体横截面的电量多少来度量的。
QI=t式中I-表示电流强度,单位:安培(A)。
Q-表示t时间内,通守导体横截面电荷电量,单位:库仑(C)。
T-表示时间,单位:秒(s)。
在国际单位制中,电流强度的单位是安培,(A),简称安。
计算微小电流时以毫安(mA)或微安(μA)为单位,它们的关系是:1A=103mA 1mA=103μA3、电压与电动势(1)电压图1-5A和B表示负载两端,电流的方向由A流向B,负载灯泡发光,说明电流通过灯线时产生热和发光。
为了表示电流强度与做功的本领,引入一物理量—电压(电位差)U AB:WU AB=QQ-由A端移动到B端的电荷电量,单位:库仑。
图1-2 手电筒的电路原理图 电工基础部分第一章 电路的基本概念一、电路的基本组成1.什么是电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体,为电流的流通提供了路径。
2.电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分:(1)电源(供能元件):为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。
(2)负载(耗能元件):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。
(3) 控制器件:控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。
(4) 联接导线:将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。
3.电路的状态(1) 通路(闭路):电源与负载接通,电路中有电流通过,电气设备或元器件获得一定的电压和电功率,进行能量转换。
(2) 开路(断路):电路中没有电流通过,又称为空载状态。
(3) 短路(捷路):电源两端的导线直接相连接,输出电流过大对电源来说属于严重过载,如没有保护措施,电源或电器会被烧毁或发生火灾,所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置,以避免发生短路时出现不良后果。
二、电路模型(电路图)由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型,也叫做实际电路的电路原理图,简称为电路图。
例如,图1-2所示的手电筒电路。
理想元件:电路是由电特性相当复杂的元器件组成的,为了便于使用数学方法对电路进行分析,可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替,而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。
图1-1 简单的直流电路表1-1常用理想元件及符号三、电流1.电流的基本概念电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流,其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向),其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量,称为电流强度(简称电流),用符号I 或 i (t )表示,讨论一般电流时可用符号i 。
设在 ∆t = t 2-t 1时间内,通过导体横截面的电荷量为 ∆q = q 2-q 1,则在 ∆t 时间内的电流强度可用数学公式表示为 t qt i ∆∆=)(式中,∆t 为很小的时间间隔,时间的国际单位制为秒(s),电量 ∆q 的国际单位制为库仑(C)。
中职《电工基础》教案第一章:电工基础知识1.1 电流、电压和电阻的概念1.2 欧姆定律的应用1.3 电路的基本元件1.4 串联和并联电路1.5 课堂练习:简单电路的分析和设计第二章:直流电路2.1 直流电路的基本概念2.2 直流电路的分析和计算2.3 电路的短路和开路2.4 直流电源和负载2.5 课堂练习:直流电路的应用实例第三章:交流电路3.1 交流电路的基本概念3.2 交流电的测量和表示3.3 交流电路的分析和计算3.4 交流电路的功率和效率3.5 课堂练习:交流电路的应用实例第四章:磁路与电磁感应4.1 磁路的基本概念4.2 磁场和磁通量的计算4.3 电磁感应的基本原理4.4 电磁感应电动势的计算4.5 课堂练习:电磁感应的应用实例第五章:电器元件5.1 开关和继电器的原理与应用5.2 电阻器和电容器的选择和使用5.3 电感和电感器的原理与应用5.4 变压器的原理和结构5.5 课堂练习:电器元件的应用实例第六章:电工测量6.1 电流表和电压表的使用6.2 电能表和功率表的应用6.3 兆欧表和万用表的使用方法6.4 测量误差和数据处理6.5 课堂练习:常用测量工具的使用和数据记录第七章:电路图识读与绘制7.1 电路图的基本要素和符号7.2 电路图的识读方法和技巧7.3 简单电路图的绘制7.4 复杂电路图的分析和绘制7.5 课堂练习:绘制一个简单的家用电器电路图第八章:安全用电与保护8.1 触电的危害和预防8.2 安全用电的基本原则8.3 电气火灾的预防与扑救8.4 触电急救和人工呼吸8.5 课堂练习:设计一个安全用电宣传海报第九章:电气设备的维护与检修9.1 电气设备日常维护的重要性9.2 常用电气设备的检查和维护方法9.3 电气设备故障的诊断与排除9.4 常用电气元件的更换和调试9.5 课堂练习:模拟一个电气设备的故障检修过程第十章:电工技能综合训练10.1 电工工具和设备的正确使用10.2 电线电缆的敷设和接线方法10.3 常用电气控制电路的安装和调试10.4 电气设备的保护措施和故障处理10.5 课堂练习:综合运用所学知识完成一个小型电气控制系统的设计和安装重点和难点解析一、电流、电压和电阻的概念:重点关注电流、电压和电阻的定义及其相互之间的关系。
2019至2020 学年第一学期
教师授课教案
类别:
授课专业班级:
课程:《电工基础》第一章电路基础知识开课时间:
总课时:40学时
使用教材:
授课教师:
教研室:
主要教学步聚与内容教学过程
设计
时间
分配
一、课堂组织
二、安全理念讲解
电工必须接受安全教育、掌握电工基本的安全知识,然后方可参加电工的实际操作。
凡没有参加过安全教育、不懂得电工安全知识的学员,是不允许参加电工实习操作的。
三、新课导入:
电是一种自然现象,是一种能量,自然界的闪电就是电的一种现象。
电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。
它是自然界四种基本相互作用之一。
电或电荷有两种:我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。
通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸,其吸引力或排斥力遵从库仑定律。
电是个一般术语,包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。
这其中有许多很容易观察到的现象,像闪电、静电等等,还有一些比较生疏的概念,像电磁场、电磁感应等等。
第一章电路基础知识
§1-1 电流和电压
一、电路
1.电路及其组成
电路:电流流通的路径。
电路的组成:电源、开关、负载和导线。
2.电路图:用电气符号描述电路连接情况的图,称电路原理导入新课
讲授
举例
2分
3分
5分
25分
图,简称电路图。
3.电路的功能:
1)进行能量的转换、传输和分配。
电能的传输示意图
2)实现信息的传递和处理。
扩音机电路示意图
课堂讨论:电路与电路图的结构及作用
二、电流
1.电流的形成:电荷的定向移动形成电流,移动的电荷又称载流子。
2.电流的方向:习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方画图示范
讲授
10分
15分
发电机
升压
变压器
降压
变压器
用电
设备
输电线
放大器
1
放大器
2
放大器
3
话筒
主要教学步聚与内容
教学过程
设计
时间
分配
一、课堂组织
二、安全理念讲解
三、授课内容:
第一章电路基础知识
§1-3 欧姆定律
讲述电动势、电压、电流与电阻关系。
一、部分电路欧姆定律
只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路。
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。
公式:当电压与电流的参考方向关联时:
R
U
I=
当电压与电流的参考方向非关联时:
R
U
I-
=
二、伏安特性曲线
如果以电压为横坐标,电流为纵坐标,可画出电阻的U/I关
系曲线,即伏安特性曲线。
电阻元件的伏安特性曲线是直线时,称为线性电阻,其电阻
值可认为是不变的常数。
如果不是直线,则称为非线性电阻。
三.全电路欧姆定律
全电路是含有电源的闭合电路。
电源内部的电路称为内电
导入新课
讲授
举例
2分
3分
5分
25分
路。
电源内部的电阻称为内电阻,简称内阻。
电源外部的电路称
外电路,外电路中的电阻称为外电阻。
内容: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(内电路电阻与外电路电阻之和)成反比。
公式:
r
R
E
I
+
=
全电路欧姆定律又可表述为:电源电动势等于U外和U内之
和。
课堂讨论:电路欧姆定律及特点
四、电源的外特性
电源端电压U与电源电动势E的关系为:
U = E-Ir
可见,当电源电动势E和内阻r一定时,电源端电压U将随
负载电流I的变化而变化。
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,
其关系特性曲线称为电源的外特性曲线。
五、电路的三种不同状态
电路的三种不同状态是通路、断路和短路。
讲授
10分
30分
1.通路(闭路):电源与负载接通,电路中有电流通过,电气
设备或元器件获得一定的电压和电功率,进行能量转换。
开关SA 接到位置“3”时,电路处于通路状态。
电路中电流为
r
R E
I +=
端电压与输出电流的关系为: U 外 = E -U 内 = E -Ir
2. 开路(断路):电路中没有电流通过,又称为空载状态。
开关SA 接到位置“2”时,电路处于开路状态。
0=I ; 0==Ir U 内; E Ir E U =-=外 即:电源的开路电压等于电源电动势。
3. 短路:开关SA 接到位置“1”时,相当于电源两极被导线直接相连。
电路中短路电流为:r
E I /=短
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:0=-=r I E U 短
短路对电源来说属于严重过载,输出电流过大。
如没有保护措施,电源或电器会被烧毁或发生火灾,所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置,以避免发生短路时出现不良后果。
课堂讨论:电源的外特性和电路的三种不同状态 四、小结:
1、电路欧姆定律及特点介绍。
2、电源的外特性和电路的三种不同状态。
五、作业:
第一章节复习题与例题
10分 5分
UI
t
W
p=
=
对于纯电阻电路,上式还可以写为
R
U
P
R
I
P
2
2=
=或
物理意义:一段电路上功率,跟这段电路两端电压和电路中
电流强度成正比。
单位:功的单位用焦耳(J),时间单位用秒(s),功率单位
为瓦特(W)。
1W=1J/s
这里应强调说明:推导过程中没用到任何特殊电路或用电器
的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化
的电路都适用。
再者,这里是电场力做功,是消耗的总
电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和。
课堂讨论:电功和电功率的含义及特点
三、电流的热效应
电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能。
这就是
电流的热效应,描述它的定量规律是焦耳定律。
1.内容:电流通过导体时使导体发热的现象叫电流的热效
应。
2.含义:电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可
用下式表示:
Q的单位是J,这种热也称焦耳热。
即:电流通过导体产生的热量,跟电流强度的平方、导体电
阻和通电时间成正比。
对于导体而言,根据欧姆定律,,所
以,电流做功完全用来生热,电能
转化为内能。
3.纯电阻电路中的电功和电功率
①电功,对所有电路中电阻的生热都适用。
结合纯电阻电路欧姆定律
讲授
10分
30分
,
②电功率,对所有电路中电阻的电热功率都
适用。
结合纯电阻电路欧姆定律
四、负载的额定值
为了使用电器安全、正常地工作,对用电器工作电压和功率
都有规定数值。
电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功
率分别称为它们的额定电流、额定电压和额定功率。
电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态,也称
满载;
低于额定功率的工作状态称为轻载;
高于额定功率的工作状态称为过载或超载。
一般说来,由于过载很容易烧坏用电器,所以一般不允许出
现过载。
用电器电压不能超过额定电压,但电压低于额定电压时,
用电器功率不是额定功率,而是实际功率。
用电器的实际功率:
U 、I 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电
流。
课堂讨论:电流的热效应和负载的额定值
四、小结:
1、电功和电功率介绍。
2、电流的热效应和负载的额定值。
五、作业:
有一功率为60 W的电灯,每天使用它照明的时间为4小时,
如果平均每月按30天计算,那么每月消耗的电能为多少度?合
为多少J?
解:该电灯平均每月工作时间t = 4 ⨯ 30 = 120 h,则
W = P · t = 60 ⨯ 120 = 7200 W·h = 7.2 kW·h
即每月消耗的电能为7.2度,约合为3.6 ⨯106 ⨯7.2 ≈2.6
⨯ 107 J。
10分
5分。