电工与电子技术_第1章电路的基本概念教案.ppt

电工与电子技术基础 电子教案 中等职业学校教学用书 电子技术专业 电工与电子技术基础 第2版 第1章电路的基本概念第2章直流电路第3章正弦交流电路第4章三相供电电路及安全用电第5章变压器第6章三相异步电动机及控制电路第7章半导体二极管及应用电路第8章半导体三极管及放大电路第9章集成运算放大器及应用第10章数字电路的基本知识 第1章电路的基本概念 1 1电流1 2电压与电位1 3电源1 4电阻 导体与绝缘体1 5电阻 电流及电压测量实验 1 1电流 1 1 1导体中的电流1 1 2电流的大小和方向 1 1 1导体中的电流 自由电子在电场力的作用下 作定向运动形成电流 1 1 2电流的大小和方向 电流的大小定义为单位时间内通过导体截面的电量 设在时间t内通过导体截面S的电量为Q 则电流为I Q t 电流的单位是A 安 培 在1秒内通过导体横截面的电荷为1C 库仑 时 其电流则为1A 计算微小电流时 电流的单位用mA 毫安 A 微安 或nA 纳安 其换算关系为 1mA 10 3A 1 A 10 6A 1nA 10 9A 正电荷运动方向规定为电流的实际方向 电流的方向用一个箭头表示 任意假设的电流方向称为电流的参考方向 如果求出的电流值为正 说明参考方向与实际方向一致 否则说明参考方向与实际方向相反 1 2电压与电位 1 2 1电压的大小和方向1 2 2电位 1 2 1电压的大小和方向 1 电压大小 电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B所做的功WAB称为A B间的电压 用UAB表示 即UAB WAB Q 电压的单位为 V 伏 特 如果电场力把1C电量从点A移到点B所作的功是1J 焦耳 则A与B两点间的电压就是1V 计算较大的电压时用 kV 千伏 计算较小的电压时用mV 毫伏 微伏 V 其换算关系为 1kV 103V 1mV 10 3V 1 V 10 6V 2 电压的方向电压不但有大小也有方向 电压的实际方向为正电荷的运动方向 即电压的方向是由正极到负极 如图示 在电路分析中 也经常规定电压的参考方向 在参考方向下计算出电压为正 说明电压的参考方向与实际方向相同 计算电压为负时 电压的参考方向与实际方向相反 1 2 2电位 在分析电路时 经常用到电位这个物理量 以便分析各点之间的电压 在电路中任选一点作为参考点 参考点的电位为零 电路中某一点的电位等于该点到参考点之间的电压 所以电位的基本单位也是伏特 点位常用V表示 在电路中任意两点的电位之差 等于这两点之间的电压 因此电压也称为电位差 电压的实际方向是由高电位指向低电位 电流的实际方向与电压的实际方向一致 由高电位流向低电位 1 3电源 1 3 1电源1 3 2电动势 1 3 1电源 电源是一种能量转换装置 它将机械能 化学能及光能等转换为电能 如发电机 干电池和光电池等 在各种电源中 有一个共同点 即在电源的内部移动电荷 使电源的一个极具有一定数量的正电荷 另一个极具有一定数量的负电荷 这样就在两极之间形成电场 产生电位差 电源内部这种能移动电荷的作用力叫做电源力 电源力能够不断地将正电荷从负极移动到正极 从而保持了两极之间的电位差 使电流在电路中持续不断地流通 1 3 2电动势 电源的电动势是衡量电源力对电荷做功能力大小的物理量 当电源力把单位正电荷从电源的低电位端B经电源内部移到高电位端A所做的功 称为电源的电动势EBA 当电源力将正电荷Q从负极B移到正极A所做的功为WBA时 则电源的电动势为EBA WBA Q其中当WBA的单位是焦耳 Q的单位是库仑时 EBA的基本单位与电压相同也是伏特 1 4电阻 导体和绝缘体 1 4 1电阻1 4 2电阻的计算1 4 3电导1 4 4导体 绝缘体和半导体 1 4 1电阻 导体中的自由电子在电场力的作用下 产生定向运动形成电流 当电流通过导体时也会受到阻力 因为自由电子在运动中不断与导体内的原子 分子发生碰撞 使自由电子受到一定的阻力 导体对电流的这种阻力叫做电阻 电阻用R表示 电阻的单位是欧姆 大电阻用千欧 k 或兆欧 M 做单位 它们的换算关系如下1k 1000 103 1M 1000k 103k 106 1 4 2电阻的计算 导体的电阻与导体的长度成正比 与导体的截面积成反比 还与导体的材料有关 导体电阻可以由下式计算R l S式中R 导体电阻 l 导体长度 m S 导体截面积 mm2 导体电阻 mm2 m 表1 1常用导电材料的电阻率 1 4 3电导 导体对电流有一定的阻力 同时导体也具有传导电流的能力 电导就是用来表示导体传导电流能力大小的参数 导体的电阻越大 其传导电流的能力就越差 说明导体的电导越小 反之如导体的电阻越小 则电导就越大 所以电导与电阻互为倒数关系 电导用G表示 即G 1 R电导的基本单位是西门子 S 1 4 4导体 绝缘体和半导体 电工材料按其导电性能可分为导体 绝缘体和半导体三类 各种材料的导电性能可以用电阻或电导表示 导体具有良好的导电性能 即电导大 电阻小的材料 导体材料的电阻率一般在10 2 1 范围内 金属材料中绝大部分为良导体 如银 铜和铝等 金属导体在电工 电子技术中得到广泛应用 通常将电阻极大 导电能力非常差 电流几乎不能通过的材料称为绝缘体 绝缘体的电阻一般在1012 1022 范围内 所以认为绝缘体是不能导电的 绝缘体在电工和电子技术中与导体同样占有重要的地位 常用的绝缘体有橡胶 塑料 云母 陶瓷 石棉及干燥的木材等 此外 还有一类材料的导电性能介于导体和绝缘体之间 称为半导体 半导体的导电率在108 左右 常用的半导体材料有硅 锗和硒等 半导体在电子技术中得到广泛的应用 如半导体二极管 三极管 晶闸管及集成电路等都是由半导体材料制成的 1 5电阻 电流及电压测量实验 1 5 1实验目的1 5 2预习要求1 5 3实验仪表及仪器1 5 4实验内容与步骤1 5 5注意事项 1 5 1实验目的 1 悉电气测量仪表的分类及表示符号 学习电压表 电流表 万用表的使用方法及常用电工技术实验仪器的使用方法 2 握电压 电流及电阻的测量方法 3 悉电气测量仪表误差的计算方法 1 5 2预习要求 1 解如何进行电工实验安全规程及应注意的问题 2 解本次实验中所用的电气仪表的工作原理特性及使用方法 1 5 3实验仪表及仪器 1 5 4实验内容与步骤 实验前要先熟悉电阻元件 电压表 电流表 万用表的使用方法 然后进行电阻 电压和电流的测量 1 电阻值用万用表不同欧姆档测出给定的各电阻值 指明选择量程档位记入表1 并计算相对误差 注意万用表使用前应先应先调零 表1 2 图示测量电压 电流电路接线图 经指导教师检查无误后接通电源 E2为可调直流稳压电源 将其调至 10V 用万用表测定 3 闭合S2 用并接直流 数字 电压表的方法分别测量出A B C三点间的各电压值 用串接直流 数字 电流表的方法测出回路电流值 记入教材表2 注意表的极性并合理选择量程 图1 7 表2 1 5 5注意事项 1 在启动实验电源之前 应使直流稳压电源以及恒流源的输出旋纽置于零位 实验时再缓缓地增 减输出 2 使用各仪表测量直流量时要正确选择表的极性 同时读数要正确 读数时 应正视表面 同时认清所选测量档的标度尺 记录时要标出正负号 3 稳压源的输出不允许短路 恒流源的输出不允许开路 4 不能用万用表的电流档和电阻档测量电压值 不能带电测电阻 5 改接线时 要断开电源避免带电操作 本章小结 1 导体中的自由电子在电场力的作用下 产生有规则的定向运动形成电流 电流的实际方向为正电荷运动的方向 在电路分析时常指定电流的参考方向 电流的大小用单位时间内通过导体截面的电量表示 2 要使电荷产生定向运动形成电流 在导体两端必须有电压 电压是衡量电场力作功能力的物理量 电压的实际方向也是正