电工基础任务单.doc

第一章 电路的基本概念任务单第一节：电路学习目标： 1电路的组成及其作用，电路的三种基本状态。2理解电流产生的条件和电流的概念，掌握电流的计算公式。学习重点： 1电路各部分的作用及电路的三种状态。 2电流的计算公式。学习难点：对电路的三种状态的理解。【活动方案】任务一：自主学习阅读课本3-4页，了解什么是电路，以及电路的组成及其作用 完成下列填空 (1) 简单分析图，并结合初中物理中所学知识可知，电路是由_、_、_和_四个基本部分组成的闭合回路。在以上电路中，_就是两节干电池，_就是灯泡。（2）在电路中，_就是将其它形式能量转化成电能的装置，而_正好相反，是将电能转化为其它形式能量的装置，_在电路中起能量传输作用，_用于对电路进行控制。常见电源、开关和导线如图所示。任务二： 电路的组成 1电路：由 、 、 和 等组成的闭合回路。2电路的组成： (1) 电源： (2) 用电器： (3) 导线： (4) 开关： 任务三、电路的状态（画图说明）1通路（闭路）： 2开路（断路）： 。3短路（捷路）： 任务四、电路图1电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。2几种常用的标准图形符号。【课堂检测】：1、由 、 、 和 等组成的闭合回路。其中把电能转变成其他形式能量的装置是 ，把其他形式的能转化为电能的装置是 ，把电源产生的电能输送到用电器的是 ，开关的作用是 。2、通常电路正常情况下是 状态； 状态时电路中无电流通过；尽量避免 状态，此状态下电流很大，会会损坏电源和导线。3、画出下列图形符号。不相连接的导线： 开关： 灯：电源： 可变电阻： 接地：自我小结：第二节电 流【活动方案】任务一、电流的形成举例水流的形成：1、_ 2、_ 1电流：电荷的定向移动形成电流。 2在导体中形成电流的条件(1) 要有自由电荷。(2) 必须使导体两端保持一定的电压（电位差）。任务二、电流1电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。I = 2单位：1A = 1C/s；1mA = 10-3 A；1mA = 10-6A3电流的方向实际方向规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。提问：金属导体、电解液中的电流方向如何？ 例1：1分钟内通过某导体横截面的电荷为2*106库仑，求通过导体的电流为多大？练习：1、3分钟内通过某导体横截面的电荷为6*108库仑，求通过导体的电流为多大？2、1分钟内通过某导体横截面的电流为2毫安，求通过导体的电荷为多大？ 第三节 电阻 学习目的：1了解电阻的概念和电阻与温度的关系，掌握电阻定律。 2熟练掌握欧姆定律。学习重点：1电阻定律。 2欧姆定律。学习难点：R与U、I无关。 温度对导体电阻的影响。【活动方案】任务一、电阻1导体对电流所呈现出的阻碍作用。不仅金属导体有电阻，其他物体也有电阻。2导体电阻是由它本身的物理条件决定的。例：金属导体，它的电阻由它的长短、粗细、材料的性质和温度决定。3电阻定律：在保持温度不变的条件下，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，并与导体的材料性质有关。R = r 式中：r 导体的电阻率。它与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件有关（如温度）。单位：R欧姆（）；l米（m）；S平方米（m2）；r欧米（Wm）。4(1) 阅读P6表1-1，得出结论。(2) 结论：电阻率的大小反映材料导电性能的好坏，电阻率愈大，导电性能愈差。导体：r 10-6 Wm绝缘体：r 107 Wm半导体：10-6 Wm r 107 Wm(3) 举例说明不同导电性能的物质用途不同。例1：两个相同材料的电阻丝，长度之比为1：3，横截面积之比为5：3，求他们的电阻之比？练习1：两个相同材料的电阻丝，长度之比为2：3，横截面积之比为4：3，求他们的电阻之比？练习2：两个相同材料的电阻丝，电阻之比为2：3，横截面积之比为4：3，求他们的长度之比？例2：某铜丝截面积为1mm2,长5米，电阻率为1.710-8Wm，求他们的电阻值？练习3：某铝丝截面积为2mm2,长24米，电阻率为2.810-8Wm，求他们的电阻值？练习4：某金属材料电阻值为10W，截面积为2mm2,长24米， 求他们的电阻率？任务二、电阻与温度的关系1温度对导体电阻的影响：(1) 温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；(2) 温度升高，使物质中带电质点数目增多，更易导电。随着温度的升高，导体的电阻是增大还是减小，看哪一种因素的作用占主要地位。2一般金属导体，温度升高，其电阻增大。少数合金电阻，几乎不受温度影响，用于制造标准电阻器。超导现象：在极低温（接近于热力学零度）状态下，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫超导现象。3电阻的温度系数：温度每升高1C时，电阻所变动的数值与原来电阻值的比。若温度为t1时，导体电阻为R1，温度为t2时，导体电阻为R2，则a = 即R2 = R1 1 + a ( t2 - t1 ) 例1：一漆包线（铜线）绕成的线圈，15C时阻值为20 W，问30C时此线圈的阻值R为多少？a=4.1*10-3 1/C练习5：一漆包线（铜线）绕成的线圈，15C时阻值为10 W，问40C时此线圈的阻值R为多少？练习6：一漆包线绕成的线圈，10C时阻值为10 W， 40C时此线圈的阻值R为45W,求它的电阻率为多少？ 第四节部分电路的欧姆定律任务一、欧姆定律1内容：导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。I = 2单位：U伏特（V）；I安培（A）；R欧姆（W）。注：(1) R、U、I须属于同一段电路；(2) 虽R = ，但绝不能认为R是由U、I决定的；(3) 适用条件：适用于金属或电解液。例3：给一导体通电，当电压为20 V时，电流为0.2 A，问电压为30 V时，电流为多大？电流增至1.2 A时，导体两端的电压多大？当电压减为零时，导体的电阻多大？练习7：给一导体通电，当电压为10 V时，电流为0.2 A，问电压为30 V时，电流为多大？ 导体的电阻多大？任务二、伏安特性曲线1定义：以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的UI关系曲线，叫电阻元件的伏安特性曲线。2线性电阻：电阻元件的伏安特性曲线是直线。K = ；R = = 3非线性电阻：若电阻元件的伏安特性曲线不是直线，例：二极管。练习8、两个电阻的伏安特性曲线如图，则Ra Rb（大于还是小于），Ra= ，Rb= 。 RaU/V Rb2 1 10 20 I/A 课堂检测：1、金属导体，它的电阻由它的 、 、 的性质和 决定。2、某电阻的伏安特性如图所示其电阻值R= ，它属于 性电阻。 3、超导现象： 4、有一个电炉，炉丝长50米，若炉丝电阻为5，求炉丝的截面积？a=1.1*10-6 1/C5、给一导体通电，当电压为50 毫伏时，电流为10毫安，问电压为10 V时，电流为多大？ 导体的电阻多大？第五节：电能和电功率 学习目的：1理解电能和电功率的概念。 2掌握焦耳定律以及电能、电功率的计算。学习重点：1焦耳定律以及电能、电功率的计算。 2实际功率的计算。 3额定功率与实际功率的关系。学习难点：额定功率与实际功率的关系。任务一、电能1设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做的功为：W = q U 而q = I t，所以W = U I t单位：W焦耳（J）；U伏特（V）；I安培（A）；t 秒（s）。1度 = = 3.6 106 J2电场力所做的功即电路所消耗的电能W = U I t。3电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。例1：某导体的电阻是1，通过他的电流是1A，那么一分钟内电流做的功是多少？ 任务二、电功率1在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值。P = 或P = U I单位：P瓦特（W）。2额定功率、额定电压：用电器上标明的电功率和电压，叫用电器的额定功率和额定电压。若给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。若加在它上面的电压改变，则它的实际功率也改变。例1：有一220 V / 60 W的白炽灯接在220 V的供电线路上，它消耗的功率为多大？若加在它两端的电压为110 V，它消耗的功率为多少？（不考虑温度对电阻的影响）练习1：一只220 V / 40 W的白炽灯正常发光时，它的灯丝电阻是多少？当它接在110 V的电路上，它的实际功率是多少？（不考虑温度对电阻的影响）例2：有一220 V / 40 W的白炽灯接在220 V的供电线路上，求取用的电流。若平均每天使用2.5小时，电价是每千瓦时0.52元，求每月（30天）应付的电费。 任务三、焦耳定律1举例说明电流的热效应2焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。Q = I2 R t3单位：Q焦耳（J）；I安培（A）；R欧姆 （W）；t秒（s）例3：有一绕组内阻为10的电动机工作时其两端电压为220V，流过他的电流为5A，则该电动机在10分钟内产生的机械能为多少？练习2：有一绕组内阻为1的电动机工作时其两端电压为24V，流过他的电流为2A，则该电动机在1分钟内产生的机械能为多少？课堂检测：1、电流做功的过程实际上是 转化为 的过程。2、某电瓶充电时其两端电压为220V,流过他的电流为5A，其内阻为10，则在10分钟内电流共做了多少功？3一只220 V /100 W的白炽灯正常发光时，它的灯丝电阻是多少？当它接在110 V的电路上，它的实际功率是多少？（不考虑温度对电阻的影响）第2章 简单直流电路第一节 电动势 闭合回路的欧姆定律 (第一课时)学习目标：1、 熟练掌握部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律。2、 了解电路的几种工作状态（通路、开路、短路），掌握在每一种状态下电路中电流、电压和功率的计算3、 培养学生极限思维能力学习重点：电动势、闭合回路欧姆定律学习难点：闭合电路欧姆定律学习过程：活动一：电动势的概念1、电源： 把其他形式的能转化为电能的装置。2、电源的电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。（2）大小：电源电动势的大小是由电源本身决定的，与外电路无关，通常我们认为电源的电动势是个定值，不随外电路的变化而变化。1）电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。不接用电器时，干电池为1.5V，蓄电池电压为2V，它的大小由电源本身决定的。2）电动势是个标量，为了应用上方便起见，也规定了方向，由负极通过电源内部到达正极的方向就是电源电动势的方向，即在电源内部电势升高的方向，电动势用符号E表示 ，单位是V，是一个标量，但是它和电流一样，是规定的方向阅读材料：电源能维持电荷的流动原因是什么？是因为它具有把自由电荷从负极经电源内部搬运到正极的能力，电源的正负极堆积着正负电荷，所以电源内部存在着由正极指向负极的静电场，要把电荷从负极搬运到正极，就要克服静电场对电荷的作用力，是什么力来实现这一过程？一定存在着“非静电力”，它像个“搬运工”，把正电荷从电源的一个负极搬到正极，把负电荷从电源的正极搬到负极，在不同的电源中，把相同的电荷从电源的一极搬到另一极，非静电力做功相同吗？不一定，即使是把相同的电荷量从负极移到正极，非静电在不同的电源中做的功也不一样，就像把相同的重物从一楼搬上二楼，人力做的功不一样（层高不同）。看来非静电力对电荷的功与电荷的比值有特殊意义（相当于楼房的层高），这个比值不同，电源把其它形式的能转化为电能的不同，比值反映了电源把其它形式的能转化为电能的本领的强弱，就要引入一个新的物理量，把这个比值定义为电动势。 活动二：闭合电路的欧姆定律1）内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。（2）公式：或 电源动势等于电源外电路电压与内电路的电压之和。推论： 即电功等于外电路消耗的功与内电路消耗的功之和。（3）路端电压与外电阻的关系（1）当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小（E和r为定值），内电压Ir减小，根据U=E-Ir可知路端电压U增大。特例：当外电路断开时，R=，I=0，Ir=0，U=E。（2）当外电阻R减小时，根据可知，电流I增大，内电压Ir增大，根据U=E-Ir可知路端电压U减小。特例：当外电阻R=0（短路）时，内电压Ir=E，路端电压U=0。阅读材料：1、电动势与电压的区别：电动势是对电源而言的，它描述移送单位电量时非静电力做功的多少，即移送1库电量时其他形式的能转化为电能的多少。电压是对某一段电路而言的，它描述在这段电路中移送单位电量时电场力做功的多少，即移送1C电量时电能转化为其他形式能的多少。两者是截然不同的物理量，万勿混淆，顺便指出，从能量转化观点来说，电势差、电压、电压降、电压损失等，都表示电场力移送单位电量时电能转化为其他形式能的多少，只不过是几种形式不同的说法而已，习惯上在静电学中常用“电势差”的说法；在电路问题中常用“电压”的说法；在串联分压电路中，常把分压电阻上的电压叫做“电压降”；在远距离输电问题中，输电导线上的电压是没有利用价值的，常叫做“电压损失”。2、在理解和应用全电路欧姆定律时，应注意以下几点：（1）从能量转化观点看，闭合电路中同时进行着两种形式的能量转化：一种是把其他形式的能转化为电能，另一种是把电能转化为其他形式的能。闭合电路欧姆定律是能的转化和守恒定律的必然结果。（2）在一段部分电路中形成电流的条件是电路两端存在电压，部分电路欧姆定律揭示了某部分电路中的电流强度跟这部分电路的电压和电阻的关系。在闭合电路中形成电流的条件是电路中有电源，闭合电路欧姆定律揭示了闭合电路中的电流强度跟电源电动势和电路总电阻的关系。闭合电路欧姆定律的适用条件跟部分电路欧姆定律一样，都是只适用于金属导电和电解液导电。（3）在解答闭合电路问题时，部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律经常交替使用。这就要求我们认清研究对象是全电路还是某一段电路，是这一段电路还是另一段电路，以便选用对应的欧姆定律，并且要注意每一组物理量（I，U，或I，R，r）的对应关系是对同一研究对象的，不可“张冠李