电工基础教案.doc

电工基础第一章电路的基本概念1 电路的基本组成、电路的三种工作状态和额定电压、电流、功率等概念。2掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。3掌握电阻定律、欧姆定律、焦尔定律，了解电阻与温度的关系。1了解电路的三种工作状态特点。2理解理想元件与电路模型、线性电阻与非线性电阻的概念。序号内容学时1绪论0.52第一节电路13第二节电流和电压4第三节电阻15第四节部分欧姆定理6第五节电能和电功率1.57本章小结与习题8本章总学时4 第一节电路一、电路的基本组成1什么是电路 图1-1 简单的直流电路 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。图1-2 手电筒的电路原理图二、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。表1-1常用理想元件及符号 第一节 电路练习目的要求：1理解电路的组成及各组成部分在电路中的作用；2理解电路的三种状态；3理解电路图及几种常用的标准图形符号。一、填空题1、由电源、 、导线和 等组成的闭合回路叫电路。2、电路组成的三要素是 、 、 。3、把其它形式的能量转变成为 的装置叫做电源。常见的直流电源有 。交流电源有 。4、把 能转换成其它形式能的装置称为用电器，又常被为电源的 。常见的用电器有 。5、连接 与 的金属线称为导线。导线的作用是 。常用的导线有 。6、开关是控制电路的 与 的器件。常用的开关有 。7、电路的状有 、 、 三种。8、将电路的某一部分短路，这是为了使与调试过程无关的部分没有电流通过而采取的一种方法称 。9、用规定的 表示电路连接情况的图称为 。10、由理想元件组成的电路叫 。11、表征导体电学基本性质的物理量有 、 、 。12、电路的作用：（1）、强电电路实现电能的 、 、 。（2）、弱电电路实现电能的 、 、 。13、电路模型是由 元件构成的电路。二、判断题1、是闭合的回路则一定有电流（ ）2、只有电池才是电源（ ）3、用电器不是负载（ ）4、导线在电路中只起连接作用（ ）5、通路、断路、短路都是电路的一种正常状态（ ）6、电灯就是理想的器件（ ）7、电路图中的图形符号是自己确定的（ ）8、电路的功能是传输电能（ ）三、单项选择题1、电路模型是由（ ）组成的。 A、实际器件； B、常用电路符号； C、理想元件； D、电路图；2、不属于电路组成的三要素是（ ） A、电源； B、负载； C、中间环节； D、通路。3、在调试电子设备的过程中，将电路的某部分短路，这是为了使与调试过程无关的部分没有电流通过而采取的一种方法称为（ ） A、通路； B、断路； C、捷路； D、短接。4、电路提供了（ ）流通的路径。 A、电压； B、电流； C、电动势； D、电功率。5、用（ ）来表示电路连接情况的图，叫电路图。 A、国家统一规定的符号； B、符号； C、实际电路元件； D、理想电路元件。6、负载短路时，则负载的电压和电流为（ ） A、0；0； B、0；最大； C、最大；最大； D、最大； 0。第二节电流和电压一、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 Dt = t2t1时间内，通过导体横截面的电荷量为 Dq = q2q1，则在 Dt时间内的电流强度可用数学公式表示为式中，Dt为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 Dq的国际单位制为库仑(C)。电流(t)的国际单位制为安培(A)。常用的电流单位还有毫安mA、微安 mA、千安kA等，它们与安培的换算关系为1 mA = 10-3A； 1 mA = 10-6 A； 1 kA = 103 A二、 直流电流如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。直流电流I与时间t的关系在It坐标系中为一条与时间轴平行的直线。三、交流电流如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。四、电压1电压的基本概念电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(mV)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为1 mV = 10-3 V； 1 mV = 10-6 V； 1 kV = 103 V2直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。第二节 电流练习目的要求：1理解电流的概念及电流产生的条件；2掌握电流的计算公式及电流的单位；3理解直流电和交流电的概念。一、填空题1、电荷的定向移动形成 。2、电流形成的条件：（1）、 ；（2）、 。3、电流既是一种物理现象，又是一个表示带电粒子 的物理量，电流的大小等于 。4、电流的方向规定为 。5、直流电是 和 都不随时间 而变化的电流。6、交流电是 和 都随时间作 变化的电流。7、处于静电平衡的导体，其导体内部的电场强度为 ，整个导体电势为 ，导体内场强之和为 ，内部的电流为 。二、判断题1、电流只能是电荷的定向移动形成（ ）2、导体中有什么样的电压方向就有什么样的电流方向（ ）3、导体中电压方向与电流方向是一一对应的关系（ ）4、导体中电荷的运动一定能形成电流（ ）5、电子的定向移动方向即是电流的方向（ ）6、电流是一个表示带电粒子定向运动强弱的物量（ ）7、电解液中电流的方向与电荷定向移动的方向相同（ ）8、导体放进静电场后，电荷会产生持续定向移动（ ）三、单项选择题1、如图所示，外加电场的场强为E0，金属导体ABCD放进电场后，则（ ）A、 电子将持续不断向左移动。 B、 正电荷不断向右移动； C、 导体内电场E=0； D、 导体外表面无场强。2、下列电流随时间变化的图象中，属于稳恒电流的是（ ）3、一导线中通过的电流为1.6A，在1S内通过导线某截面的电子数为（电子电量为e=1.61019C）（ ）。A、16， B、9.6； C、1.6109C； D、11019C4、如图所示，电荷从B截面移动C截面所用时间为，设电荷平均定向移动的速率为，导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，电量为q，则导体中电流的表达式为（ ）A、 q； B CB、 ； C、 ；D、 。5、关于电流的论述正确的有（ ）A、电流只能是正电荷的定向移动； B、负电荷不能定向移动；C、带电粒子定向运动强不一定电流强； D、所有电荷的定向移动形成电流。四、计算题1有一导线每分钟通过导线横截面的电子电量为6C，求通过导线的电流多大？合多少毫安？合多少微安？2在10S内通过电解槽某截面向右迁移的正电荷为2C，向左迁移的负电荷为3C，求电解槽中的电流为多少？第三节电阻一、电阻元件电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律： r 制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 米(W m) ； 绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；S 绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m2) ；R 电阻值，国际单位制为欧姆(W)。经常用的电阻单位还有千欧(kW)、兆欧(MW)，它们与 W 的换算关系为1 kW = 103 W； 1 MW = 106 W二、电阻与温度的关系电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1C时电阻值发生变化的百分数。如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1 t2温度范围内的(平均)温度系数为如果R2 R1，则 a 0，将R称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R2 R1，则 a 0时，则电流做 功，电能转换为 能；若P=IUbc I