电工基础第五版

1、11 电路和电路图 12 电流和电压 13 电阻 1.了解电路的基本组成和基本功能。 2.了解电路图的基本类型。 3.能说出电路图中常用电气元件图形符号的含义。 一、一、电路的基本组成电路的基本组成 手电筒电路 电风扇电路 电路的组成 电路电路由电源电源、负载负载、控制装置控制装置及导线导线组成。 电路的组成电路的组成 1.1 电路电路 1. 电路及其组成 电路是电流通过的路径。它主要由电路是电流通过的路径。它主要由电源、负载和链接导线、电源、负载和链接导线、 控制和保护装置控制和保护装置四部分构成。四部分构成。 4 干 电 池 开关 小灯泡 (a) S (b) Ri R Us 图1.1 电路

2、的组成（小电筒） 收音机电路原理图收音机电路原理图 供变电供变电 电路的组成电路的组成 1、电路的组成及其功能、电路的组成及其功能 . （1）电源： 提供电能的装置，它把非电能转换成电能。 （2）负载： 应用电能的装置，它把电能转化成其他形式的电能。 （3）导线： 是用来连接电源和负载，输送、分配电能 常见导线：铜线和铝线 （4）控制和保护装置： 是对电路起控制和保护作用 2、电路工作状态 （1）通路(闭路）：正常工作状态下的闭合电路。 （2）开路（断路）：电源与负载没闭合的电路。 （3）短路(捷路）：电源不经过负载直接被导线相连。 电源电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。 负载负载是消耗

3、电能的装置, 也称为用电器。负载的作用是 把电能转换为其他形式的能量。 控制装置控制装置及导线导线用于连接电源和负载,使它们构成电流 的通路,把电源的能量输送给负载,并根据需要控制电路的通、 断。 保护装置保护装置保证电路的安全运行。 电路的基本功能有两大类。 一是进行能量的传输、分配和转换进行能量的传输、分配和转换。 二、二、电路的基本功能电路的基本功能 电能传输示意图 二是进行信息的传递和处理进行信息的传递和处理。 扩音器电路示意图 电路在生产生活中的应用电路在生产生活中的应用 三、电路图三、电路图 用电气符号描述电路连接情况的图称为电路原理图,简 称电路图或原理图。它主要反映电路中各元件

4、之间的连接关 系,并不考虑各元件的实际大小和相互之间的位置关系。 1.电路原理图 手电筒电路原理图 电风扇电路原理图 原理框图也简称框图,它是一种用矩形框、箭头和直线等 来表示电路工作原理和构成概况的电路图。 框图主要用来体现电路的大致组成情况和工作流程,更多 应用于描述较为复杂的电气系统。 2.2.原理框图 框图 由于电路板的制作一般先要用印刷油漆的方法将需要保留 铜箔处覆盖,所以这种电路元件的安装图称为印制电路图。 3.3.印制电路图 印制电路图 在一定条件下对实际电气元件加以理想化,只考虑其 中起主要作用的某些性能时,称其为理想元件。 一个实际电路由一些理想元件连接而成,成为实际电 路的

5、电路模型。 四、电路原理图常用图形符号 常用图形符号 常用电气元件的图形符号及文字符号常用电气元件的图形符号及文字符号 开关开关 干电池干电池 9V电阻电阻 电阻器电阻器 色环电阻色环电阻 贴片电阻贴片电阻 加热电阻 热敏电阻热敏电阻 气敏电阻气敏电阻 电位器电位器 二极管二极管 焊接导线焊接导线/连接点连接点 焊接导线焊接导线/连接点连接点 架空导线架空导线/交叉交叉 指示灯，信号灯指示灯，信号灯 电容器 C 电解电容 贴片电容 瓷片电容 大容量电容 无极性有极性 接地接地 电感器电感器 L 找一找门铃电路中你知道的图形符号找一找门铃电路中你知道的图形符号 1212电路和电路图电路和电路图

6、1.了解稳恒直流电、脉动直流电和交变电流的特点。 2.理解电压、电位和电动势的概念。 3.理解电流、电压的参考方向和实际方向的概念。 4.能用万用表正确测量电流和电压。 电荷的定向移动形成电流,移动的电荷又称载流子。 一、电流 1.1.电流的方向 金属导体中 电解液中 电流的形成 习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的 方向实际上与自由电子移动的方向相反。 电流的方向电流的方向 电流的大小称为电流强度，简称电流，是指单位时间内 通过导体横截面的电荷量,即: 式中,I、Q、t的单位分别为安培(A)、库仑(C)、秒(s)。 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(A)。 2.2.电流的大

7、小 单位词头 1.1 人身安全 1.触电危害 触电是指人体触及带电体后， 电流对人体 造成的伤害。 它有两种类型， 即电击和电伤。 1) 电伤非致命的 电伤是指电流的热效应、 化学效应、 机械效应及电流本身作用造 成的人体伤害。 电伤会在人体皮肤表面留下明显的伤痕， 常见的有灼伤、 电烙伤和皮肤金属化等现象。 2)电击 电击是指电流通过人体内部， 破坏人体内部组织， 影响呼吸系统、 心脏及神经系统的正常功能， 甚至危及生命。在触电事故中， 电击和电 伤常会同时发生。 3）影响触电危险程度的因素 （1） 电流大小对人体的影响 通过人体的电流越大， 人体的生理反应就越明显， 感应就越强烈， 引起心

8、室颤动所需的时间就越短， 致命的 危害就越大。 按照通过人体电流的大小和人体所呈现的不同 状态， 工频交流电大致分为下列三种： 感觉电流: 指引起人的感觉的最小电流(1-3mA) 。 摆脱电流: 指人体触电后能自主摆脱电源的最大电流 (10mA) 。 致命电流: 指在较短的时间内危及生命的最小电流 (30mA)。 （2） 电流的类型 工频交流电的危害性大于直流电，因为交流电主要是麻痹破坏神经系统，往 往难以自主摆脱。一般认为4060 Hz的交流电对人最危险。随着频率的增 加，危险性将降低。当电源频率大于2000 Hz时，所产生的损害明显减小， 但高压高频电流对人体仍然是十分危险的。 （3）电流

9、的作用时间 人体触电，当通过电流的时间越长，愈易造 成心室颤动，生命危险性就愈大。据统计，触电1 5min内急救，90%有良好的效果，10分钟内 60%救生率，超过15分钟希望甚微。 触电保护器的一个主要指标就是额定断开时 间与电流乘积小于30mA.s。实际产品一般额定动 作电流30 mA，动作时间0.1s，故小于30 mA.s可 有效防止触电事故。 （4） 电流路径 电流通过头部可使人昏迷； 通过脊髓可能导致瘫痪； 通过心脏会造成心跳停止， 血液循环中断； 通过呼吸系统会造成窒息。 因此， 从左手到胸部是最危险的电流 路径； 从手到手、 从手到脚也是很危险的电流路径； 从脚到脚是危险性较小的

10、电 流路径。 （5） 人体电阻 人体电阻是不确定的电阻，皮肤干燥时一般为100 K左右，而一旦潮湿可降 到1 K 。人体不同，对电流的敏感程度也不一样，一般地说，儿童较成年人敏 感,女性较男性敏感。患有心脏病者，触电后的死亡可能性就更大。 (6) 安全电压 安全电压等级或额定值，这些额定值指的是交流有效值交流有效值，分别为：42V、36V、24V、 12V、6V等几种等几种 若电流的方向不随时间的变化而变化，则称其为直流电 流,简称直流，用符号DC表示。 其中，电流大小和方向都不随时间变化而变化的电流， 称为稳恒直流电；电流大小随时间的变化而变化，但方向不 变的电流，称为脉动直流电。 若电流的

11、大小和方向都随时间而变化，则称其为交变电 流，简称交流，用符号AC表示。 3.3.直流和交流 稳恒直流电 脉动直流电 交流电 电流的分类电流的分类 小灯泡电路是由直流电源(干电池)供电的，称为直流电 路；电风扇电路是由交流电源供电的，称为交流电路。 直流电路交流电路 可先任意假定一个电流的参考方向，然后根据电流的 参考方向列方程求解。 电流的参考方向和实际方向 4.4.电流的测量 电流表的接法 电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两 点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用 V 表示。 二、电压、电位和电动势 1.1.电压 水压与水流 电压与电流 电路和水路电

12、路和水路 电压的实际方向即为正电荷在电场中的受力方向。 已知电流参考方向，则电压参考方向最好选择与电流一 致，称为关联参考方向。 电压的参考方向有3种表示方法。 箭头表示 极性符号 双下标表示 参考方向由正指向负 参考方向由a指向b表示 通常规定交流36V 以下及直流48V 以下为安全电压， 在潮湿、高温、有导电尘埃的环境中应使用12V 电压。 在电路中任意选定一点作为参考点(即零电位点)，则 电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。电位 的单位是伏特(V)。通常用V 或 表示。 2.2.电位 电路符号 电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电 压,即Uab=Ua-Ub,故电压又称

13、电位差。 电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的 电位差与参考点的选择无关。 3. 3. 电动势 电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到正极所 做的功称为电源的电动势，用E 表示，单位为伏特(V)。 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。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。 外力克服电场力做功直流电动势的方向 4.4.电压的测量 直流电压表的接法 1313 电电 阻阻 1.了解电阻率的概念和电阻的计算式。 2.了解常用电阻器的主要参数及部分敏感电阻器的特点。 3.能用万用表正确测量电阻,并能用兆欧表正确测量绝缘电阻。 一、电阻和电阻率 当电流通过导体时，

14、由于作定向移动的电荷会和导体 内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对 电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍作用称为电阻。 导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于 导体的材料、长度和横截面积，计算公式: 式中的比例常数 称为材料的电阻率，单位名称为欧姆 米,简称欧米，用符号m 表示；l、S 的单位分别为m、m2。 电阻率的大小反映了物体的导电能力。电阻率很小、 容易导电的物体称为导体；电阻率很大、几乎不能导电 的物体称为绝缘体。 典型物质的电阻率 有一类导电能力介于导体和绝缘体之间的物体，它们的导 电性能受外界条件的影响很大，温度的变化、光照的变化、掺 入微量其他物质等都可能使

15、其导电性能发生显著的变化，这类 物体称为半导体。 禁止用湿手去拔插头或扳动电气开关，也不要用湿毛巾去 擦拭带电的电气设备等，以免触电。 一旦发生电线或电气设备起火，在带电状态下，决不能用 水或泡沫灭火器灭火，应迅速切断电源，使用不导电的干粉灭 火器等进行灭火。 电导率电导率 电阻率的倒数称为电导率，用符号 表示，单位为西门 子/米(S/m)，它表示电流通过的难易程度，其数值越大，表 示电流越容易通过。 二、常用电阻器 1. 1.常用电阻器的外形和符号 （1）标称阻值 标称阻值即电阻器的标准电阻值。 （2）允许偏差 允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。 （3）额定功率 额定功率也称标称功

16、率，是指在一定的条件下，电阻 器长期连续工作所允许消耗的最大功率。 2.2.电阻器的主要参数 电阻器的标注方法电阻器的标注方法 敏感电阻器是指电阻值随温度、电压、湿度、光照程度、气 体环境、磁场强度、压力等状态的变化而显著变化的电阻器，如 热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。 三、敏感电阻器 部分敏感电阻器的外形和符号 接触电阻和绝缘电阻接触电阻和绝缘电阻 1. 接触电阻 通常在分析电路时,都认为闭合的开关电阻为零，其实在开关 接触部分总会存在一定的电阻，称为接触电阻。 2. 绝缘电阻 绝缘体并非绝对不导电，只不过它的电阻率很大，可以认为几 乎不通过电流。但当温度和湿度上升、工作电压增大

17、时，绝缘体 的电阻会减小，漏电流会增大。 1414 电功和电功率电功和电功率 1.理解电功、电功率的概念。 2.掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。 3.能正确识读电气设备所标额定值的含义。 电流做功的过程，实质上就是将电能转化为其他形式的 能的过程。 一、电功 电流所做的功，称为电功，用字母W 表示。电流在一段 电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电 流I和通电时间t三者的乘积,即: 电功的常用单位是千瓦时，用符号kWh表示，即通 常所说的1 1度电，它和焦耳的换算关系为: 用来测量电流做功多少(也就是电路消耗电能多少)的仪 表称为电能表。 机械式电能表 电子式电能表 预付费I

18、C卡式 智能电表 电能表 二、电功率 电流在单位时间内所做的功称为电功率，用字母P 表 示，单位是瓦特，简称瓦，用符号W 表示，其计算式为 上式还可以写为 （1）只有在U 和I 为关联参考方向的情况下，才能应 用P =UI 来计算电功率，否则应添加一个负号,即P = -UI。 （2）公式选定后，U 和I 的代入值应包括其正、负号。 （3）无论应用哪个公式计算的结果，只要P 为正值， 就表明元件吸收功率，处于负载状态；若P 为负值，则表 明元件发出功率，处于电源状态。 电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。也 就是说，电流的热效应就是电能转换成热能的效应，电流与 它流过导体时所产生的热

19、量之间的关系可用下式表示 Q 的单位是焦耳（J），这种热也称焦耳热。 三、电流的热效应 焦耳定律焦耳定律 【例】 某电烤箱电阻是5，工作电压是220V，将其看 作纯电阻负载，通电15min能放出多少能量? 消耗的电能是 多少度? 解:热量 电能 电气设备长期安全工作时各个参数所允许的最大值称为 额定值。常见的额定值有额定电流、额定电压、额定功率等。 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。 四、负载的额定值 电动机的额定值通常标在其外壳的铭牌上，故其额定值 也称铭牌数据。 电灯泡额定值的标志 电动机的铭

20、牌 【例】 额定值为100/1W 的电阻,两端允许加的最大直流 电压为多少? 允许流过的直流电流又是多少? 解:根据式 可得,电阻两端允许加的最大直流电 压为 电阻允许流过的最大直流电流为 本章小结 1.1.电路的主要物理量 本章小结 2.形成电流必须具备两个条件:要有能自由移动的电荷 载流子；导体两端必须保持一定的电压,电路必须闭合。 3.电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压, 故电压又称电位差。电位是相对的数值,随参考点的改变而改变, 但电压是绝对的数值,不随参考点的改变而改变。 4.电动势只存在于电源内部,而电压不仅存在于电源两端,而 且也存在于电源内部；在有载情况下,电源端电压总是低于电源 电动势,只有当电源开路时,电源端电压才与电源电动势相等。 本章小结 5.电流所做的功称为