电工基础知识(课件)

《电工基础知识》课件机械专业学习电工基础的意义电工电子自问世以来已经延伸到社会的各个领域,机械类产品也慢慢的过度为机电一体化产品的方向发展,社会对机械工人的要求也从机械类单一工种,转变为机电类复合人才的要求。因此,电工电子已经成为机械类专业的一门重要的基础课程,而且是一门理论性和实践性都非常强的基础课程。学校为了能够满足专业和职业能力的需求,又不能像本科教育那样,只有立足打好深厚基础。引言早在公元前6世纪，人们就发现了电的存在，从雷电到静电，从摩擦起电到水力发电、火力发电，再到核电站发电。电以其生产、变换经济、传输、分配容易，使用、控制方便等，已成为现代生产和日常生活不可或缺的物质，人类社会已步入电的时代，因而电气化的程度也成为衡量一个国家生产力水平和综合国力的主要标志之一。在实际应用中，电总是按照一定的路径传输和运行。电按其性质分为直流电和交流电，相应电路分为直流电路和交流电路。古代发现

在对电的具体认知很多年前，人们就已经知道发电鱼（electricfish）会发出电击。根据公元前2750年撰写的古埃及书籍，这些鱼被称为“尼罗河的雷使者”，是所有其它鱼的保护者。大约两千五百年之后，希腊人、罗马人，阿拉伯自然学者和阿拉伯医学者，才又出现关于发电鱼的记载。古罗马医生Scribonius

Largus

也在他的大作《Compositiones

Medicae》中，建议患有像痛风或头疼一类病痛的病人，去触摸电鳐，也许强力的电击会治愈他们的疾病。阿拉伯人可能是最先了解闪电本质的族群。他们也可能比其它族群都先认出电的其它来源。早于15世纪以前，阿拉伯人就创建了“闪电”的阿拉伯字“raad”，并将这字用来称呼电鳐。在地中海区域的古老文化里，很早就有文字记载，将琥珀棒与猫毛摩擦后，会吸引羽毛一类的物质。公元前600年左右，古希腊的哲学家泰勒斯（Thales,640-546B.C.）做了一系列关于静电的观察。从这些观察中，他认为摩擦使琥珀变得磁性化。这与矿石像磁铁矿的性质迥然不同；磁铁矿天然地具有磁性。泰勒斯的见解并不正确。但后来，科学会证实磁与电之间的密切关系。富兰克林做了多次实验，进一步揭示了电的性质，并提出了电流这一术语。富兰克林对电学的另一重大贡献，就是通过1752年著名的风筝实验，“捕捉天电”，证明天空的闪电和地面上的电是一回事。他用金属丝把一个很大的风筝放到云层里去。金属丝的下端接了一段绳子，另在金属丝上还挂了一串钥匙。当时富兰克林一手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲击（电击），同时还看到手指和钥匙之间产生了小火花。他的手被弹开了，这个实验表明：被雨水湿透了的风筝的金属线变成了导体，把空中闪电的电荷引到手指与钥匙之间。一年后他制造出了世界上第一个避雷针。他发明了摇椅，避雷针，改进了路灯。发现了墨西哥湾的海流。制定了新闻传播法。光学方面，他发明了老年人用的双焦距眼镜，即能看清楚近处又能看清楚远处的事物。最先绘制暴风雨推移图。发现人们呼出气体的有害性。最先解释清楚北极光。被称为近代牙科医术之父。最先组织了消防厅。创立了近代的邮信制度。创立了议员的近代选举法。发现了感冒的原因。发明了颗粒肥料。设计出夏天穿的白色亚麻服装，设计了最早的游泳眼镜和蛙蹼。此外，他对气象、地质、声学及海洋航行等方面都有研究，并取得了不少成就。发明玻璃琴（GlassHarmonica），于1763年发明，它是一组放置于水平纺锤中的玻璃器皿，经由演奏者的脚踏板使纺锤中充满水，再经由手指精巧的摩擦而发出声音。本杰明·富兰克林是18世纪美国的实业家、科学家、社会活动家、思想家、文学家和外交家。他是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。本课的主要任务使学生了解常用电机、电器的工作原理，能看懂电器、接触器控制线路原理图。学会使用万用表示波器等常用仪表和选用常规电器元件，并能装调一般的控制电路。工业电子学部分主要讲授交、直流放大电路、振荡电路、脉冲与数字电路的工作原理及其应用。使学生掌握电子电路的

分析方法，能阅读电子线路图，学会使用常用的电子仪器。第一章电路的基本概念和基本定律第一节电路和电路模型第二节电路的基本物理量第一节电路和电路模型一、电路的组成1.电路的三部分组成：电源（信号源）：供给电路电能（电信号）；负载：接受电能或电信号；中间部分：控制电路接通和断开及连接和电流传输部分（如开关，导线等）；2.电路的基本作用：（1）实现电能的传输与转换（2）传递和处理信号二.电路模型1.引入电路模型的原因：我们在研究和分析一个实际电路时，对于一些与研究无关的因素我们无需考虑，比如负载电源的形状、大小等等，只考虑其电特性就可以。这样我们在画一个电路图时无需把实物的形状画出，可将电源负载等简单化，理想化。2.其中各部分的理想化模型如图所示：电阻电容电感3.电路模型：由理想化元件构成的电路。

三、电路的工作状态电路有三种工作状态:1、有载状态（通路）；2、短路状态；3、开路状态。如下图所示：（a)电源与负载构成闭合回路，电源处于有载工作状态，电路中有电流流过。(b)当a、b两点间用导线相连时，称电阻R1被短路。a、b间导线称为短路线，短路线中的电流叫短路电流。注:短路可分为有用短路和故障短路，故障短路往往会造成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。(c)开关S断开或电路中某处断开，切断的电路中没有电流流过，此时的电路称为开路。开路又叫断路，断开的两点间的电压称为开路电压。注：开路也分为正常开路和故障开路。如不需要电路工作时，把电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开路为故障开路，它使电路不能正常工作。第二节电路的基本物理量一、电流1、定义：电荷的定向运动2、电流是一个矢量,既有大小又有方向方向：正电荷运动的方向大小：用电流强度来表示，电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度习惯上又常被简称为电流。3.根据电流的大小和方向随时间变化情况，电流的分类：电流恒定电流（稳恒电流)时变电流脉动电流变动电流非周期性变动电流周期性变动电流非交变电流交变电流非正弦交流电正弦交流电恒定电流——大小和方向都不随时间变化的电流，简称直流。简写作“DC”，用“I”表示。时变电流——大小和方向或两者之一，随时间变化的电流称为时变电流，用“i”表示。脉动电流——方向不变，但大小随时间变化的电流，称为脉动电流。变动电流——大小和方向均随时间变化的电流，称为变动电流。周期性变动电流——每隔一段时间，总是重复前面的变化的变动电流，称为周期性变动电流。交变电流——在一个周期内，电流平均值为零的周期性变动电流称为交变电流，简称交流，简写作“AC”。正弦交流电——按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交电。4.电流的计算公式:直流的计算公式：交流的计算公式：5.电流的单位：安培（A）（国际单位制）,1安培表示1秒内通过截面的电荷量为1库仑。常用单位还有千安kA,毫安mA,微安µA6.参考方向的引入：

在分析电路时，对复杂电路中某一段电路里电流的实际方向有时很难确定，而且有时电流的实际方向还在不断地改变，因此在电路中很难标明电流的实际方向，为了解决这样的困难，引入了电流的“参考方向”这一概念。参考方向：在一段电路或一个电路元件中事先选定一个方向，这个选定的电流方向就叫做电流的参考方向。7.电流参考方向的表示：1）用实线箭头表示AB2）双下标表示，如AB，其参考方向是由A指向B注（1）电流参考方向可以任意选定（2）参考方向一经选定，在电路分析和计算过程中，不能随意更改（3）所选定的电流参考方向并不一定就是电流的实际方向i8.参考方向与实际方向的关系规定：若一致，则电流值为正，即

i>0若相反，则电流值为负，即i<0即可以在选定的电流的参考方向下，据电流的正负来确定出某一时刻电流的实际方向二、电压和电位：（一）电压1.常用电压的分类：直流电压，用U表示交流电压，用u表示2.电压的大小：电路中任意A、B两点间的电压，在数值上等于电场力将单位正电荷从A点移动到B点所做的功。电压定义式：A、B两点间的直流电压表示为交流电压表示为4.电压的单位：在国际单位制中，电压的单位是伏特（V）。

物理意义：当电场力将1库仑（C）的电荷量从一点移动到另一点所作的功为1焦耳（J）时，则该两点间的电压为1伏特（V）。电压的单位还有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（μV）5.电压的参考方向用实线箭头或双下标表示。3.电压的实际方向定义为正电荷在电场中受电场力作用（电场力作正功时）移动的方向。6.电压的参考方向与实际方向的关系：一致时，电压值为正值，即u>0相反时，电压值为负值，即u<0如图所示：（二)电位1.电位的定义：在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压就叫做这一点（相对与参考点）的电位。2.电位的表示：参考点在电路图中用符号“┷”表示。3.电位与电压的关系：

两点间的电压就是该两点电位之差，电压的实际方向是由高电位点指向低电位点，有时也将电压称为电压降。4.引入电位后电压的参考方向的另一种表示方法：可以用“参考极性”的标注方法来表示，即在电路或元件两端标以“+”“-”符号，“+”号表示假设的高电位端，“-”号表示假设的低电位端，由“+”号指向“-”号的方向就是选定的电