《电工电子技术与应用》中职非电类相关专业全套教学课件

认识电工电子技术主题11.了解电工电子技术的广泛应用和发展概况。2.了解电工安全用电的基本常识。3.了解电气消防的相关知识。知识目标上网捜索有关电工电子技术的新信息、新知识、新观点，深入了解电工电子技术的广泛应用。技能目标主题1认识电工电子技术主题2直流电路主题3电容器与电感主题4单相正弦交流电路主题53相正弦交流电路主题6电路制作基础主题7电力系统与常用电器主题83相异步电动机的基本控制主题9常用半导体器件主题10整流与滤波电路主题11放大电路与集成运算放大器主题12数字电子技术基础主题13组合逻辑电路和时序逻辑电路全套可编辑PPT课件

认识电工电子技术探寻认识电工电子技术探寻现代工业自动化重点产业中的机器人、PLC和CAD/CAM等的每一项都离不开作为基础理论的电工电子技术；现代农业科技中的无人机喷洒农药、温室大棚、航天育种等技术处处都有电工电子技术的身影；现代家居及出行方面的智能家电、指纹识别、高铁网络、自动驾驶技术等也无不体现着电工电子技术的应用。▲机器人▲智能家电▲无人机▲高铁电工电子技术的发展一电工电子技术发展至今经历了早期、中期和现今3个阶段。1.电工电子技术的发展仅通过一些电力设施使机械设备自发自动工作以提高生产效率。早期通过电工电子硬件和软件两部分的密切配合实现精确、自动、高效的现代自动化工业生产。现今数字信号处理技术的运用使得电工电子技术有了质的飞跃。中期2.电工电子技术的未来发展电能开发领域交通领域医疗卫生领域国防领域航空航天领域社会生活领域电工安全用电常识二人体接触带电体并形成电流通路，造成人体伤害，称为触电。电流对人体的伤害分为电击和电伤。1.触电及触电伤害电击是电流通过人体内部，对人体器官及神经系统造成破坏；电伤是电流通过人体外部造成局部伤害，如电弧烧伤、碳化等。2.常见的触电类型单相触电人站在地面上，人体触及一相带电体，而电源中性点接地，电流通过人体流入大地，人体承受220V电压，十分危险。大部分触电事故是单相触电。两（双）相触电人站在地面上，人体的两处同时触及两相带电体，这时人体承受的是380V的线电压，其危险性比单相触电大。跨步触电当电气设备的带电导线直接接地时，人体虽没有接触带电设备外壳或带电导线，但跨步行走在电位分布曲线的范围内也会造成触电。已受到跨步电压威胁者应采取单脚或双脚并拢的方式迅速跳出危险区域。从规模宏大的社会生产到千家万户的衣食住行，如果不懂得安全用电，就容易产生许多安全隐患，甚至造成人身伤亡以及重大的经济损失。在日常生产生活中，应注意如下安全用电事项。小锦囊安全用电的注意事项认识电源总开关，学会在紧急情况下关断总电源。不用手或导电物（如铁丝、钉子、别针等金属制品）去接触、探试电源插座内部。不用湿手触摸电器，不用湿布擦拭电器。电器使用完毕后应拔掉电源插头。插拔电源插头时不要用力拉拽电源线，以防止电源线的绝缘层受损造成触电。若电源线的绝缘层剥落，应及时换新或使用绝缘胶布将电源线包好。不随意拆卸或安装电源线路、插座、插头等。3.触电急救触电后，首先要使触电者尽快脱离电源。电流作用的时间越长，对人体的损伤越大。（1）快速脱离电源的方法低压触电时，可以采取的措施若电源开关或者插座在可触及范围内，应当立即拉断开关或者拔出电源插头。若电源开关或者插座较远或不易触及，且导线搭落在触电者身上或者触电者身体压住导线，可以用带有绝缘柄的绝缘钳或者干燥的木棍、木板等将导线从触电者身上挑开，让触电者脱离电源。戴上绝缘手套、穿上绝缘靴子等安全用具，移开触电者。高压触电时，可以采取的措施断开就近的高压断路器，若无法迅速切断高压断路器，可穿好绝缘靴、戴好绝缘手套，用合格且电压等级相符的绝缘拉杆或绝缘钳使触电者脱离电源。情况紧急时可用干燥的木棒且站在干燥的木板上，将就近的高压断路器拉断。若高压线路无法迅速切断断路器，且上述救援条件又不具备，则可采取抛挂截面积与长度都适当的金属短路线，使电源开关跳闸。抛物时要注意防止电弧伤人或者断线危及人员安全。通知供电单位，立即紧急停电。触电者脱离电源后，应快速对其进行急救。（2）触电急救处理首先应先让触电者仰卧，松开衣服和裤带，将头部偏向一侧，清除触电者口中的异物。抢救者跪在触电者的一边，让触电者后仰，并使其鼻孔朝天，保持呼吸道通畅，然后检查呼吸和心跳。触电者呼吸和心跳均停止时，应立即采取心肺复苏法进行急救。电气消防三电气火灾一般由输配电线路漏电、短路或负载过热引起。1.电气火灾事故的成因及安全要求电气火灾事故的成因分析原因分析安全要求线路过载输电线路的绝缘材料大部分是可燃材料。线路过载导致温度升高，高温会引燃绝缘材料1.使输电线路容量与负载相适应2.定期更换熔断器3.线路上安装过载自动保护装置线路或电器产生火花、电弧电线断裂或绝缘材料损坏可引起放电，从而点燃绝缘材料本身及附近易燃材料、气体等1.按照标准接线2.及时检修电路3.加装过载自动保护电热器具使用不当电热器具使用不当起火后，易点燃附近可燃材料，引起火灾正确使用电器，使用中有人监视电器老化绝缘材料、散热装置老化引起温度升高定期检查，对超过安全期的产品进行更换静电在易燃易爆场所，静电火花可引起火灾严格遵守易燃易爆场所的安全制度2.电气火灾的特点和处理方式一是着火后电气设备可能还带电，处理过程中若不注意可能会引起触电。二是有的电气设备具有大量的油，不注意可能会发生喷油或爆炸，造成更大事故。电气火灾的特点电气设备火灾的处理方式3.电气火灾事故的预防及灭火器的正确使用在安装电气设备时，必须保证电气设备的质量，且应满足安全防火的各项要求。不要在低压线路、开关、插座、熔断器附近放置油类、棉花、木屑、木材等易燃物品。若闻到电线因过热烧焦绝缘外皮而散发出的异味，首先应想到可能是电气方面的原因引起的，此时应立即拉闸断电，查明原因并妥善处理后，才能合闸送电。（1）电气火灾事故的预防使用干粉灭火器之前要检查灭火器是否过期，确保灭火器的使用安全有效（压力表指针指向绿色区域时为正常状态）。（2）干粉灭火器的使用干粉灭火器的使用方法163使用干粉灭火器之前要检查灭火器是否过期，确保灭火器的使用安全有效（压力表指针指向绿色区域时为正常状态）。知识窗电工电子实训室侧重于电工电子基础理论验证性实验的教学和电工电子基本操作技能的训练，以培养学生分析、解决问题的能力和实践动手能力。电工电子实训室操作规程①实训前应仔细阅读实训任务书，熟悉实训项目所需的元件及电路情况。②学生分组实训前应认真检查本组仪器、设备及电子元件状况，若发现缺损或异常现象，应立即报告指导教师或实训室管理人员。③认真阅读实训报告，按步骤和要求逐项、逐步进行操作。不得私设实训内容，扩大实训范围（如乱拆元件、随意短接等）。④实训过程中使用的实训设备，不得人为损坏或丢弃。⑤焊接过程中所用的电烙铁等发热工具不能随意摆放，以免发生烫伤或酿成火灾。⑥调节仪器旋钮时，力量要适度，严禁违规操作。⑦测量电路元件的电阻值时，必须断开被测电路的电源。⑧使用万用表等仪器仪表连接测量电路时，应先接地线端，再接电路的被测点线端。测量完毕拆线时，应先拆被测点线端，再拆接地线端。⑨使用仪表测量未知电压，应先选择最大量程挡进行测试，再逐渐下调到合适的量程挡。⑩使用万用表测量电压和电流时，不能带电转动转换开关。⑪万用表使用完毕，应将转换开关旋至空挡或交流电压最高挡位。⑫给直流供电设备接电源时，应把直流电源电压旋钮调到最低处，接好电源后再把电源开关打开，并调整电压至额定值。⑬示波器显示波形时，亮度应控制在合适位置，暂时不用时应调低亮度。⑭若实训中途断电，应立刻关闭仪器开关，等候指导教师或实训室管理人员安排。⑮电器熔断丝被熔断是电路电流过大的保护性反应，应在教师指导下更换相同规格的熔断丝，不得私自更换额定电流值更大的熔断丝，更不能用铝、铜等其他金属丝代替。电工电子实训是培养学生操作技能的重要环节，而技能的形成是通过观察、实践和反复练习达成的。为避免发生触电、损坏仪器设备、造成严重的事故，在实训中，必须严格遵守安全操作规程，以保障师生的安全，确保实训室的正常运作。①实训前应仔细阅读实训任务书，熟悉实训项目所需的元件及电路情况。②学生分组实训前应认真检查本组仪器、设备及电子元件状况，若发现缺损或异常现象，应立即报告指导教师或实训室管理人员。③认真阅读实训报告，按步骤和要求逐项、逐步进行操作。不得私设实训内容，扩大实训范围（如乱拆元件、随意短接等）。④实训过程中使用的实训设备，不得人为损坏或丢弃。⑤焊接过程中所用的电烙铁等发热工具不能随意摆放，以免发生烫伤或酿成火灾。⑥调节仪器旋钮时，力量要适度，严禁违规操作。⑦测量电路元件的电阻值时，必须断开被测电路的电源。⑧使用万用表等仪器仪表连接测量电路时，应先接地线端，再接电路的被测点线端。测量完毕拆线时，应先拆被测点线端，再拆接地线端。⑨使用仪表测量未知电压，应先选择最大量程挡进行测试，再逐渐下调到合适的量程挡。⑩使用万用表测量电压和电流时，不能带电转动转换开关。⑪万用表使用完毕，应将转换开关旋至空挡或交流电压最高挡位。⑫给直流供电设备接电源时，应把直流电源电压旋钮调到最低处，接好电源后再把电源开关打开，并调整电压至额定值。⑬示波器显示波形时，亮度应控制在合适位置，暂时不用时应调低亮度。⑭若实训中途断电，应立刻关闭仪器开关，等候指导教师或实训室管理人员安排。⑮电器熔断丝被熔断是电路电流过大的保护性反应，应在教师指导下更换相同规格的熔断丝，不得私自更换额定电流值更大的熔断丝，更不能用铝、铜等其他金属丝代替。直流电路主题21.了解简单实物电路并熟知电路的组成及各种状态。2.熟悉电路中电流、电压、电位、电功、电功率等常用物理量的概念。3.熟悉电阻及相关概念，掌握电阻与欧姆定律的关系。4.掌握基尔霍夫电流定律及基尔霍夫电压定律。知识目标1.能够动手连接简单电路且能分析电路的各种状态。2.能够对简单直流电路中的常用物理量进行简单的分析与计算。3.能够应用基尔霍夫电流定律分析电路。4.能够应用基尔霍夫电压定律分析电路。技能目标电路探寻1电路的常用物理量探寻2电阻的连接探寻3基尔霍夫定律探寻4测量与识读电阻值实训1测量直流电路的电流与电压实训2测量直流电路的电流与电压电路探寻1电路在日常生活中随处可见，简单到普通的家居照明生活电路，复杂到手机通信的微电子电路。电路给大众的生活带来了诸多方便。本探寻主要学习电路的相关基础知识。▲家居电路▲手机通信电路电路的组成一电路一般是由电源、用电设备、连接导线、开关这4个部分按照一定方式连接起来的闭合回路。▲手电筒电路电路的一般组成及示例组成释义示例电源电路中提供电能的装置用电设备电路中把电能转换为其他形式能的设备连接导线连接电源与用电设备的金属导线，用于传送电流与分配电流开关用于电路接通与断开的控制器件组成释义示例电源电路中提供电能的装置用电设备电路中把电能转换为其他形式能的设备连接导线连接电源与用电设备的金属导线，用于传送电流与分配电流开关用于电路接通与断开的控制器件电路的作用二电路能够进行能量的传输、分配与转换，如强电工业、电力系统中的输电电路。1.进行能量的传输、分配与转换电力输电系统示意图2.信息的传递与处理电路具有传递与处理信息的作用。电路把声音信号转换为电信号，再通过音响把电信号转换为声音信号。信息的传递和处理过程电路的模型三将实际电路中的各个部件用电路模型符号代替，不但能简化电路，而且在分析、计算电路时更为直观清晰，这种用电路模型组成的图称为电路原理图。▲电路连接示意图手电筒电路的连接示意图与电路原理图▲电路原理图常见元件符号恒压源指为电路提供恒定电压的电源，等同于一个无内阻的电池，如图（a）所示；恒流源指为电路提供恒定电流的电源，如图（b）所示。实际的电压源是恒压源与电阻串联的组合，如图（c）所示；实际的电流源是恒流源与电阻并联的组合，如图（d）所示。注意电路的状态四电路的状态通常有通路、开路和短路。又称闭路，电路中各模块组成闭合路径，电路中有电流通过，是电路的正常工作状态通路又称断路，电路中各模块未能组成闭合路径，电路中无电流流过，是电路的非工作状态。开路又称捷路，电路中电流未经过用电设备而是由电源通过导线与开关组成的闭合路径，短路电流很大，会损坏电源或用电设备，是电路的非正常工作状态，应极力避免。短路电路的常用物理量探寻2涡轮要工作，应有水流流过。要使水管中有水流，水管两端必须形成水压，此时水流流过，涡轮做功。同理，电灯要工作，要有电流流过。要使电路中有电流流过，电路两端必须要有电压，此时电灯工作时也在做功。▲水流的形成过程▲电流的形成过程若将电流比作水流，水管的粗细如同导线的粗细，导线越粗，电阻越小；电阻则像是水流在管中受到的阻力，电压则如水流的压力（提供水压的水泵就如电源），水压（电压）越大，水管（导线）越粗，则阻力（电阻）越小，水流量（电流）越大。电流一电荷的定向移动形成了电流。金属导体中带有负电的自由电子在无外电场力的作用下，做无规则运动。在有外电场力的作用下，金属中的自由电子会发生定向的移动，形成电流。1.电流的形成2.电流的大小电流的大小指单位时间内通过导体横截面的电荷量，用“I”表示。I——电流，单位为安培（A），简称安；Q——电荷量，也称电量，单位为库仑（C）；t——时间，单位为秒（s）。3.电流的方向通常规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属导体中的电子带负电，所以在金属导体中电子定向移动的方向与实际规定的电流方向相反。若计算的电流结果为正值，表明电流的设定参考方向与实际方向相同；若计算的电流结果为负值，表明电流的设定参考方向与实际方向相反。电压与电位二1.电压（1）电压的形成单位正电荷从a点移动到b点的电场力所做的功，为两点间的电压，用“Uab”表示，其公式表示为：（2）电压的大小Uab——电路ab两点间的电压，单位为伏特（V），简称伏；W——电功，指电场力驱使正电荷由a到b所做的功，单位为焦耳（J）；Q——电荷量，也称电量，单位为库仑（C）。通常，电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向为实际电压的正方向。（3）电压的方向若正电荷从a点移动到b点，则规定电压方向为从a指向b，电压用双下标表示，记为Uab。电压的方向也称为电压的极性，在电路图中可用“+”和“-”表示，也可以用箭头表示。2.电位在电路中任选一个参考点，电路中某一点到参考点的电压叫作该点的电位。电位的符号用V表示。参考点是计算电位的基准点，电路中各点电位都是针对基准点而言。通常规定参考点的电位为零，因此参考点又叫零电位点，用接地符号“⊥”表示。例如电路中某点a和参考点o之间的电压Uao为a点的电位，记作Va，单位为伏特（V）。3.电压与电位的关系电压与电位之间的关系为：电位与电压的关系电阻与欧姆定律三在金属导体中，自由电子在定向移动时与导体中的金属正离子发生碰撞或摩擦所呈现的对电流的阻碍作用称为电阻。1.电阻电阻的基本信息一般情况下比Ω小的单位量级不作表示。注意在温度不变的情况下，导体的电阻跟导体的长度l、电阻率ρ成正比，与导体的横截面积S成反比，这个规律可称为电阻定律。其公式为：R——导体的电阻，单位为欧姆（Ω）；l——导体的有效长度，单位为米（m）；S——导体的横截面积，单位为平方米（m2）；ρ——导体的电阻率，单位为欧姆·米（Ω·m）。▲决定电阻大小的因素2.电阻率电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，常用ρ表示。一般电阻率越大，导电性能越差。常见导电材料的电阻率电阻率越小，物体越容易导电，这种易导电的物体称为导体；电阻率越大，物体越不易导电，这种物体称为绝缘体。导电能力介于导体与绝缘体之间的物体称为半导体。一般通过ρ的大小来对物体的导电性能进行划分。导体：绝缘体：半导体：决定电阻大小的因素除了导体的材料、导体的有效长度与横截面积外，温度也会对电阻的大小产生一定的影响。温度升高，自由电子移动受到的阻碍增加；或温度升高，使物质中带电质子数目增多，更易导电。具体产生何种影响，取决于物体的哪一种因素占主导地位。例如，一般金属导体的电阻会随着温度的升高而增加，而一些半导体器件的电阻会随着温度的升高而降低。电阻与温度的关系3.欧姆定律指在同一电路中，通过某段导体的电流与该段导体两端的电压成正比，与该段导体的电阻成反比。乔治·西蒙·欧姆，德国物理学家，从1875年开始研究电流与电源及导线长度的关系。欧姆发现了电路中电流与电压的正比关系，即著名的欧姆定律。他还证明了导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积和传导系数成反比，以及在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截面上运动。电阻的国际单位“欧姆”就是以他的名字命名的。欧姆与欧姆定律欧姆定律分为部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律。4.电阻的伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线描述的是电阻元件两端的电压U与流过该电阻的电流I之间的关系曲线。电阻的大小一般通过斜率K来表示，斜率越大，电阻越小；斜率越小，电阻越大。其表达式为：当电阻的伏安特性曲线不是一条直线时，说明该电阻元件两端的电压与流过电阻的电流不是按照恒定比例变化的，则称该类电阻元件为非线性电阻元件。▲电阻的伏安特性曲线5.电阻器的分类分类详情常见电阻器固定电阻器指其阻值在出厂后是固定不变的，在电力工业、电气控制、电子线路中应用广泛。按制造材料的不同大致可分为金属膜电阻、碳膜电阻、玻璃釉电阻、贴片电阻、绕线式电阻等分类详情常见电阻器固定电阻器指其阻值在出厂后是固定不变的，在电力工业、电气控制、电子线路中应用广泛。按制造材料的不同大致可分为金属膜电阻、碳膜电阻、玻璃釉电阻、贴片电阻、绕线式电阻等可变电阻器可变电阻器可以通过旋转及滑动其可调节装置来改变自身的电阻值，从而改变电路中的参数，电路中最常见的可变电阻器是电位器特殊电阻器特殊电阻器常用在一些特殊场合，其阻值会根据外部因素的改变而改变，常见的特殊电阻器有光敏电阻、热敏电阻等6.电阻值的识别直标法是直接用数字与符号在电阻器本体上标注电阻值及允许误差的方法。（1）直标法电阻上不同颜色代表不同的电阻值，按照颜色的排列规律读取电阻值的方法称为色环法。体型较大的电阻器用直标法表示，体型较小的电阻器则用色环法表示。（2）色环法电阻色环一般分为四环和五环，五环电阻较四环电阻更为精密。四环电阻的读取方法为：前两个色环为有效数字，第三色环为倍率，最后一个色环为允许偏差。五环电阻的读取方法为：前三个色环为有效数字，第四色环为倍率，第五色环为允许偏差，色环法以四环电阻为例，如果第一色环为黄色、第二色环为紫色、第三色环为红色、第四色环为金色，参照上表，将第一和第二色环表示数并列写下来，再乘以第三色环表示数所对应的倍率即为电阻的阻值，最后一环色标表示允许误差值。即：数码法标注常用于电位器与贴片电阻，一般采用有效数字与倍率相结合的方法进行读取。（3）数码法电功与电功率四电路中的电流在通过用电设备时，将电能转变为另一种能量，这些能量的传递和转换现象是电流做功的表现。在电场力的作用下，电荷定向移动形成电流所做的功称为电功。1.电功电功的基本单位信息电流做功的过程就是将电能转化成其他形式的能的过程。因此，电功又称电能，用W表示。公式表示为：W——电功，单位为焦耳（J）；U——加在导体两端的电压，单位为伏特（V）；I——导体中的电流，单位为安培（A）；t——通电时间，单位为秒（s）。对于纯电阻电路，欧姆定律成立，即

，代入上式得到：2.电功率电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率。P——电功率，单位为瓦特（W）；W——电功，单位为焦耳（J）；t——电流做功所用的时间，单位为秒（s）对纯电阻电路，电功率的公式还可以写成：如果在时间t内电流通过导体所做的功为W，那么电功率为：电阻的连接探寻3日常生活中，电阻类器件串联、并联或混联的例子随处可见，如元宵节用来装饰的彩灯，居家生活中的各种照明的电灯与家用电器。若彩灯组的一盏小灯损坏，电路断开了，其他小灯还能正常点亮吗？若是家中的一盏灯或一种电器损坏并断开了，其他电器还能正常工作吗？▲彩灯▲居家照明与电器的连接电阻的串联一两个或两个以上的电阻元件首尾相连，且无分支的连接方式称为电阻的串联。1.串联电阻的定义及特点串联电阻的特点特点公式电路中流过每个电阻的电流都相等，即电流处处相等总电压等于各个电阻两端的电压之和电路中的总电阻即等效电阻，等于各个电阻的阻值之和每个电阻两端所获得的电压与其阻值成正比例关系电路中的串联电阻具有分配电压的作用，简称“分压”。在串联电路中，两个电阻的电压分配关系如右边公式所示每个电阻上所消耗的功率与其阻值成正比例关系2.串联电路的应用在测量仪表中，可以用电阻的串联来扩大电压表或万用表电压挡的测量量程。电阻的并联二两个或两个以上的电阻首与首相连、尾与尾相连（两电阻的首尾接入电路中相同的点）的连接方式称为电阻的并联。1.并联电阻的定义及特点并联电阻的特点特点公式每个电阻两端的电压都相等，且等于电路两端的总电压电路中的总电流等于各电阻上流过的电流之和电路的总电阻（等效电阻）的倒数等于每个电阻的倒数之和每个电阻上所流过的电流与其阻值成反比例关系电路中的并联电阻具有分配电流的作用，简称“分流”。在两个电阻并联的电路中，它们的电流分配关系如右边公式所示每个电阻上所消耗的功率与其阻值成反比例关系2.并联电路的应用在测量仪表中，可以用电阻的并联来扩大电流表或万用表电流挡的测量量程。电阻的混联三电路中既有串联又有并联的混合电路称为电阻的混联电路。复杂的混联电路，可以根据电路的特点简化成一个电阻，即等效电阻。分析混联电阻的具体方法有电流的“分合”法与等电位法等。1.电流的“分合”法电流的“分合”法指利用假定电流的流向及电流的分与合，画出等效电路图。把电路按照电流的“分合”进行等效变换。在变换后的电路中，先计算各电阻串联和并联的等效电阻值，再计算电路总的等效电阻。具体等效步骤2.等电位法利用电路中的等电位线分析混联电阻的方法，称为等电位法，也可称为短路线等效电路法。在原图中进行标点，如等效ab两端的电阻，分别标注出a点与b点，等电位线上的点不变，若有未知点用代点代替，如c点。画出等效电路图，等效两点放两端，如a、b点，代点（c）放中间，查看原图中各电阻分别在哪两点之间，找出并置于等效电路图中。在变换后的电路中，先计算各电阻串联和并联的等效电阻值，再计算电路总的等效电阻。具体等效步骤基尔霍夫定律探寻4为了解决电路电网或电路电器设计等复杂电路中电压、电流与电阻之间的关系，德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫提出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条定律，即著名的基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL），为复杂电路的分析与设计提供了便捷的思路与基础。▲复杂直流电路▲古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫电路网络中常用的电路名词一图示电路名词详情支路电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路，图中ed、ab、fc均为支路节点电路中三条及以上支路的联接点，图中电路的节点为a、b两点，e、f两点与a点共在一条等电位线上，故统一为一节点a；c、d两点与b点共在一条等电位线上，故统一为一节点b回路电路中任一闭合的路径，电路中的cdefc、afcba、eabde路径均为回路网孔不含有分支的闭合回路，电路中的afcba、eabde回路均为网孔基尔霍夫电流定律（KCL）及其应用二基尔霍夫电流定律（KCL）又称为基尔霍夫第一定律，也可称为节点电流定律。它指在任何瞬间，电路中流入某一节点中的电流之和，等于流出该节点的电流之和，即ΣI入

=ΣI出。在a节点上：基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，也适用于一个封闭面或者一个闭合的电路，可以将其定义为一个广义的节点。把整个封闭面假设为一个广义节点s，则I1+I2=I3。把闭合电路假设为一个广义节点s’，则I1=I3+I2基尔霍夫电压定律（KVL）及其应用三基尔霍夫电压定律（KVL）又称为基尔霍夫第二定律，也可称为回路电压定律。它指在任何一个闭合回路中，各段电阻上的电压的代数和等于各电源电动势的代数和，即：标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向（既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着逆时针方向绕行）。列出ΣIR，当电流I的参考方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号；反之，选取“-”号。列出ΣE，当回路的绕向从电源的负极到正极，选取“+”号；反之，选取“-”号。由上述可得：基尔霍夫定律的应用——支路电流法四以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，联立方程组解出各支路电流，这种解决电路问题的方法称为支路电流法。已知E1、E2、R1、R2、R3，试求：各支路电流I1、I2、I3。联立方程组，求出各支路电流I1、I2、I3。若求解得到的电流值为正值，则说明图中选取的电流参考方向与实际方向一致。若求解得到的电流值为负值，则说明图中选取的电流参考方向与实际方向相反。实训1测量与识读电阻值1.用色环法读取电阻的阻值。2.描述指针式万用表的表盘及刻度的含义。3.用万用表电阻挡测量电阻并读取电阻值。实训内容指针式万用表、不同色环的四环电阻与五环电阻各5只、一字螺丝刀等。实训准备实训操作一、色环法读取电阻的阻值根据表中各颜色的排列顺序判别四环电阻阻值及误差。步骤1▲四环电阻的读数根据表中各颜色的排列顺序判别五环电阻阻值及误差。步骤2▲五环电阻的读数色和色只能是倍率和误差。步骤3大部分五色环电阻的误差色是棕色，其允许误差为。步骤4将准备好的四环电阻、五环电阻有序排放在实验台上。根据色环法读取阻值，并将它们的标称阻值填入到表中。步骤5▲色环电阻现场识读二、万用表测量电阻用指针式万用表测量电阻的步骤。步骤1①。②

。③。④。⑤。⑥。根据指针式万用表测电阻的步骤，读取如图所示的电阻阻值：R=Ω。步骤2▲指针式万用表挡位▲指针式万用表刻度盘将准备好的四环电阻、五环电阻有序排放，并依次用指针式万用表测量它们的阻值，将读取的阻值填入表中。步骤3电阻的识读值与测量值实训评价序号主要内容考核要求评分标准配分得分1色环法读电阻值会根据已知色环颜色读电阻值错1个扣2分，扣完为止202理解误差色知道误差的对应颜色错1个扣1分，扣完为止43识读电阻值能识读实际电阻值四环电阻和五环电阻各5只，正确识读1个得2.5分254万用表挡位与刻度盘认识能正确认识万用表挡位与刻度盘认识刻度盘4分，认识挡位2分65万用表测电阻值操作步骤会正确描述万用表测电阻值的基本步骤每一步骤2分126正确识读电阻值根据刻度盘读数及挡位读电阻值会正确读出电阻值得3分37万用表实测电阻值能正确使用万用表测量电阻值共测量10只电阻，每只电阻3分308安全文明生产1.劳动保护用品穿戴整齐2.电工工具佩带齐全3.遵守操作规程4.文明操作，礼貌待人5.操作结束清理现场违反安全文明操作规程酌情扣分备注合计100实训2测量直流电路的电流与电压1.用电压表与电流表测量支路电流与电路端电压。2.验证基尔霍夫电流定律与基尔霍夫电压定律的正确性。实训内容电压表、电流表、电池组、若干电阻等。实训准备实训操作装配实验电路。步骤1按照如图所示的电路在面包板上装配电路，并按照电路要求把电压表并联在待测元件两端，把电流表串联在待测支路上。▲待测电路原理图找出电路中的支路、节点、回路与网孔，填在表中。步骤2▲电路中的支路、节点、回路与网孔分析计算电路电流。步骤3利用基尔霍夫电流定律与基尔霍夫电压定律列出节点电流方程与回路电压方程，并计算出各支路的电流。通过节点列出基尔霍夫电流定律方程：通过网孔1列出基尔霍夫电压定律方程：通过网孔2列出基尔霍夫电压定律方程：通过方程组求解得出：I1=I2=I3=验证基尔霍夫定律的正确性。步骤41.把电流表与电压表接入电路后，读取电流表上的电流值与电压表上的电压值并填入表中。▲电流与电压的测量值与计算值2.分析测量值与计算值，并按如下问题进行比较，得出结论。①测量值与计算值之间是否存在误差？为什么？②基尔霍夫定律验证是否正确？实训评价序号主要内容考核要求评分标准配分得分1用面包板搭接电路会搭接电路能正确搭接电路，工艺规范20正确接入电压表和电流表电压表和电流表接入极性正确，每个得4分242识别电路能根据电路图认清支路、节点、回路与网孔正确识别1个得1分103对电路进行理论分析能正确运用复杂直流电路分析法计算出电路中各支路电流分析步骤正确各得2分，支路电流计算正确各得2分124实测数据与理论数据比较能正确测量电流和电压，并将理论值与实测值进行比较实测值与理论值记录结果正确，各得2分24理论和实测值比较后能正确得出结论正确得出结论并按表列写各得5分105安全文明生产1.劳动保护用品穿戴整齐2.电工工具佩带齐全3.遵守操作规程4.文明操作，礼貌待人5.操作结束清理现场违反安全文明操作规程酌情扣分备注合计100电容器与电感器主题31.掌握电容器与电容量的概念，掌握电容器的标注方法。2.掌握电感器与电感系数的概念。知识目标1.能够识别与判断多类型的电容器，会用万用表检测电容器的质量。2.能够识别与判断多类型的电感器，会用万用表简单检测电感器的质量。技能目标电容器探寻1电感器探寻2识别、检测电容器与电感器实训电容器探寻11745年荷兰莱顿大学的P·穆森布罗克教授通过实验把电可靠地存储在一个玻璃瓶中，从而发明了莱顿瓶，它是玻璃电容器的雏形。电容器随着时间的推移发展至今，逐渐成为电子元件中的重量级产品。电容器是储存电能的元件，它是怎样存储电能的呢？存储电能的能力大小与哪些因素有关呢？又该怎样识别与检测电容器呢？本探寻就来探索电容的奥秘。▲莱顿瓶▲电容器在电路中的应用电容器与电容量一电容器又称电容，两个彼此靠近又相互绝缘的导体构成一个电容器。其中，由两块相互平行的金属导体极板构成，中间被电介质材料隔开的电容器称为平行板电容器。1.电容器的概念▲平行板电容器2.电容量的概念当电容器与直流电源接通时，电源两极的电荷就会在电场力的作用下，向电容器的极板上移动，使与电源正极相接的极板上带正电荷，与电源负极相接的极板上带负电荷，从而在电容器两极板间形成电压。电容器两极带的电荷越多，产生的电压越高。电容器极板上带电量与极板间电压的比值称为电容器的电容量，用C表示，其单位为法拉（F）。C——电容，单位为法拉（F）；Q——电荷量，单位为库仑（C）；U——两极板间的电压。电容反映电容器存储电荷能力的大小，它只与电容器本身的结构特点与性质有关，而与电容器所带电荷量大小及两端电压无关。电容是一个恒量。平行板电容器的电容与介电常数及正对面积成正比，与两极板之间的距离成反比。ε——介电常数，单位为法拉/米（F/m）；S——正对面积，单位为平方米（m2）；d——两极板之间的距离，单位为米（m）。电介质的介电常数ε由介质的性质决定。真空介电常数相对介电常数常用介质的相对介电常数电容器质量的检测二电容器在长时间工作以后，易出现故障，如漏电、断路甚至短路，可通过电容器充放电的原理，用指针式万用表来检测电容器质量的好坏。电容器常出现的故障现象及描述电容器的种类三1.按照电容器的结构与其电容量分类名称外形特点应用固定电容器电解电容器（大容量电容）以铝、钽、钛等金属氧化膜为介质的电容器，具有容量大、稳定性差等特点常用于低频电路、信号耦合、电源滤波等电路中，使用时应注意电容的极性陶瓷电容器以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质的电容器，具有体积小、自体电感小、耐热性好、绝缘电阻高等特点常用于低频电路中的旁路，起保护作用云母电容器以云母片为介质的电容器，具有性能优良、高稳定、高精密、介质损耗小、绝缘电阻大、温度系数小等特点常用于高频电路中纸介电容器纸介电容器的电极用铝箔或锡箔制成，绝缘介质用浸蜡的纸相叠后卷成圆柱体制成，外壳为防潮物质，有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性，具有价格低、容量大等特点常用于低频电路中薄膜电容器用聚苯乙烯、聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质制成的电容器，具有体积小、容量大、损耗大、耐热性差等特点常用于低频电路中的旁路可变电容器可变电容器的电容量可以在一定的范围内调节常用于无线通信系统中的调谐电路中，如收音机、电视机等微调电容器微调电容器的电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值，实际上，它也是一种可变电容器，只是容量变化范围较小常在各种调谐或振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用名称外形特点应用固定电容器电解电容器（大容量电容）以铝、钽、钛等金属氧化膜为介质的电容器，具有容量大、稳定性差等特点常用于低频电路、信号耦合、电源滤波等电路中，使用时应注意电容的极性陶瓷电容器以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质的电容器，具有体积小、自体电感小、耐热性好、绝缘电阻高等特点常用于低频电路中的旁路，起保护作用云母电容器以云母片为介质的电容器，具有性能优良、高稳定、高精密、介质损耗小、绝缘电阻大、温度系数小等特点常用于高频电路中纸介电容器纸介电容器的电极用铝箔或锡箔制成，绝缘介质用浸蜡的纸相叠后卷成圆柱体制成，外壳为防潮物质，有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性，具有价格低、容量大等特点常用于低频电路中薄膜电容器用聚苯乙烯、聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质制成的电容器，具有体积小、容量大、损耗大、耐热性差等特点常用于低频电路中的旁路可变电容器可变电容器的电容量可以在一定的范围内调节常用于无线通信系统中的调谐电路中，如收音机、电视机等微调电容器微调电容器的电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值，实际上，它也是一种可变电容器，只是容量变化范围较小常在各种调谐或振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用2.按照电容器的介电材料分类为了按照电容器的介电材料来给电容器进行分类，一般常用英文字母来对电容器进行区分，如A类电容器则表示此电容器的介电材料是钽电解。常用电容器的介电材料与英文字母对照表电容器标注方法四标注方法内容示例及说明直标法指将电容的主要参数直接标注在电容器的本体上50V代表额定最大工作电压，470μF代表标称容量，105℃代表工作温度数码法用3位数字来表示电容器电容的大小，前两位表示有效数字，后一位表示所乘的倍率，单位为皮法（pF）332表示电容器的标称容量为33×102pF，2kV表示电容的额定最大工作电压文字符号法指用数字与文字符号结合表示的方法，所使用的文字符号有m、μ、n、p，代表电容器单位，其文字符号所对应的位置也表示电容标称值小数点的位置6n8表示6.8nF色环法指用三环或四环的色环标注出电容器的标称容量与误差值，其读取规则与电阻的色环法读取规则大致相同，仅误差环有所不同，单位为皮法（pF）三环电容器的色环为棕、黄、橙，表示电容量为1×104pF±3%小锦囊电容色环误差电感器探寻2电感器作为电路“三大件”之一，在电路中起扼流、滤波、振荡等作用。▲日光灯中的镇流器▲日光灯电路电感器指能够把电能转化为磁能并存储起来的元件。若电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时将试图阻碍电流流过；若电感器在有电流通过的状态下，电路断开时将试图维持电流不变。这就是日光灯在接通电源的瞬间，通过电感器产生高压使日光灯工作的原理。电感器与电感系数一电感器又称电感线圈，是一种用导线绕制而成的元件，通常简称电感。当电流通过线圈时，线圈周围会产生磁场。根据电流的变化，线圈会产生阻碍原磁场变化的磁通，称为自感磁通。为表示各个线圈产生自感磁通的能力，将线圈的自感磁通与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感系数，用L表示。电感的公式为：L——电感系数，单位为亨利（H）；N——线圈的匝数；φ——自感磁通，单位为韦伯（Wb）；I——流过线圈的电流，单位为安培（A）。电感系数是一个常量，它的大小是由线圈本身的特性所决定的，它与线圈的尺寸、匝数和介质的磁导率有关，而与线圈中有无电流及电流的大小无关。即：μ——线圈的磁导率（μ越大，表明导磁能力越强），单位为亨/米（H/m）；S——线圈的截面积，单位为平方米（m2）；l——磁路的有效长度,单位为米（m）。电感器质量的检测二电感器的种类三分类名称外形特点应用电感形式固定电感器具有固定电感量的电感器称为固定电感器，它选用相应直径的漆包线绕制在磁芯上，再用环氧树脂或塑料封装而成，具有体积小、重量轻、结构牢固、安装方便等优点主要用在滤波、振荡、陷波和延迟等电路中可变电感器可变电感器通过采用软磁铁氧体改变铁芯在线圈中的位置或者位置旋钮改变线圈的匝数，从而改变线圈电感量的电感器常用于半导体收音机中的振荡线圈、电视机中的行振荡线圈等分类名称外形特点应用电感形式固定电感器具有固定电感量的电感器称为固定电感器，它选用相应直径的漆包线绕制在磁芯上，再用环氧树脂或塑料封装而成，具有体积小、重量轻、结构牢固、安装方便等优点主要用在滤波、振荡、陷波和延迟等电路中可变电感器可变电感器通过采用软磁铁氧体改变铁芯在线圈中的位置或者位置旋钮改变线圈的匝数，从而改变线圈电感量的电感器常用于半导体收音机中的振荡线圈、电视机中的行振荡线圈等导磁介质性质空心线圈空心线圈由导线绕制而成，中间介质为空气，其结构简单、制作方便、适用场合广泛常用于滤波、谐振选频等低频电路中铁芯线圈为了加强电感器的电感量、磁场强度与品质因数，常把导线绕制在铁芯介质上，即为铁芯线圈常用于变压器绕组和低频电路中铁氧体线圈铁氧体线圈的介质为铁氧体，主要有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等，其作用也是为了提高电感的电感量与品质因数广泛用于仪器仪表、通信设备和家用电器中绕线结构单层线圈单层线圈由绝缘导线绕制而成，且仅为单层绕制，其结构简单、价格较低常用于收音机与电视机中的天线线圈多层线圈在单层线圈的基础上，为了提高电感，根据特定工艺绕制成多层线圈，其结构简单、牢固，但体积不变常用于变压器绕组、振荡电路中实训识别、检测电容器与电感器1.使用万用表检测大容量电容器质量的好坏。2.认识多种类型的电容器并读取各类电容器的参数。3.使用万用表检测电感器质量的好坏。实训内容指针式万用表、多种类型的电容器与电感器。实训准备实训操作一、识别不同类型的电容器提供若干不同类型的电容器，按照表中的要求识别电容器，并将相关参数填入表内。▲电容器信息二、检测大容量电容器的质量提供若干完好的和存在故障的大容量电容器，用指针式万用表检测电容器的质量，将相关参数填入表中。▲大容量电容器的检测信息三、检测电感器的质量提供若干完好的和存在故障的电感器，用指针式万用表检测电感器的质量，将相关参数填入表中。▲电感器的检测信息实训评价序号主要内容考核要求评分标准配分得分1使用万用表会根据要求选择合适的挡位错1次扣2分，扣完为止62检测方法学会检测电容器的方法，能正确检测电容器方法错1次扣4分，扣完为止103分析故障能描述故障现象并根据检测的现象分析故障原因总计6只电容器，分析正确1只得4分244识别电容器能识别多种类型的电容器总计8只不同类型电容器，每只电容器名称识别正确得2分，每只电容器参数填写正确得2分，每只电容器描述适用场合得1分405检测电感器质量会正确使用指针式万用表检测电感器的质量总计4只电感器，分析正确1只得5分206安全文明生产1.劳动保护用品穿戴整齐2.电工工具佩带齐全3.遵守操作规程4.文明操作，礼貌待人5.操作结束清理现场违反安全文明操作规程酌情扣分备注合计100单相正弦交流电路主题41.直流电与正弦交流电的区别及正弦交流电的产生过程。2.熟悉频率、角频率、周期的概念及三者之间的关系。了解最大值、有效值的概念及二者之间的关系。3.了解初相位与相位差的区别，会比较同频率正弦量的相位。4.掌握电阻、电感元件、电容元件的电压与电流的关系。5.熟悉RLC串联正弦交流电路的阻抗及功率的概念。6.熟悉有功功率、无功功率和视在功率的概念。7.掌握功率三角形和电路的功率因数，说出功率因数的意义。知识目标1.能够描述正弦交流电的产生过程，分析交流电波形图，能将正弦量解析式、波形图、相量图相互转换。2.能够正确绘制电阻、电感元件和电容元件中电压与电流的相量图。3.能够列举电压三角形、阻抗三角形的应用。4.能够说出提高功率因数的方法及提高电路功率因数在实际生产生活中的意义。技能目标认识正弦交流电探寻1RLC串联正弦交流电路探寻2交流电路的功率探寻3安装照明电路配电板实训1安装、调试与检修日光灯电路板安装、调试与检修日光灯电路板实训2认识正弦交流电探寻1在现实生活中，有些电器是采用直流电源供电，如手机、手电筒都是由充电电池供电，充电电池属于直流电源；有些电器则由交流电源供电，如教室里的空调、日光灯都是由交流电源供电。▲直流电源供电——手机▲交流电源供电——空调交流电与直流电相比有其独特的优势，大部分家用电器采用交流电源供电。本探寻主要学习正弦交流电的产生过程及其主要优点。交流电与正弦交流电一电流方向随时间改变做周期性变化的电流称为交流电。1.交流电的基本概念2.交流电的优点交流电的电压变换比直流电更容易通过变压器实现。将低压交流电通过升压变压器后，可输送到很远的地方，再通过降压变压器把高压交流电降为低压交流电供居民或工厂使用。在发电量相同的条件下，交流电的发电设备比直流电的发电设备简单。与直流电相比，交流电每个周期有两次过零。过零时，电弧自动熄灭，所以交流电的灭弧能力强于直流电。3.正弦交流电的产生图示为一个简易的正弦交流电发电机模型，磁极N、S固定不动，线圈abcd在匀强磁场中由外力带动，以角速度ω绕固定转轴逆时针匀速转动。将线圈的两端分别焊接到随线圈一起转动的两个铜环上，铜环通过电刷与电流表连接。线圈每旋转一周，指针就摆动一次，转动的线圈里产生感应电流，并且感应电流的大小和方向都随时间进行周期性变化。线圈平面与磁感线垂直的位置称为中性面。当线圈平面与中性面形成夹角φ0时，推导可得：式中，e为电动势的瞬时值；Em为电动势的最大值，其中Em=2Blv。正弦交流电的基本物理量二1.瞬时值、最大值和有效值（1）瞬时值正弦交流电在任一瞬时的数值称为瞬时值，用小写字母表示，如i、u和e分别表示电流的瞬时值、电压的瞬时值和电动势的瞬时值。电流瞬时值表达式为：电压瞬时值表达式为：（2）最大值正弦交流电在一个周期所能达到的最大瞬时值称为最大值，用大写字母加下标表示，如Im、Um及Em，其中，Im表示电流的最大值，Um表示电压的最大值。一个交流电和一个直流电分别通过阻值相同的电阻，如果在相同的时间内它们产生的热量相等，则将该直流电的数值称为该交流电的有效值。用大写字母I、U及E表示正弦交流电的有效值。（3）有效值▲交流电通过电阻▲直流电通过电阻正弦交流电的有效值与最大值之间的关系：2.周期、频率和角频率3.相位、初相位和相位差正弦交流电随时间做周期性变化，正弦交流电在任意时刻的电角度称为相位角（或相位），其中，角度（ωt+φ0）称为正弦量的相位。当t=0时，相位角称为初相位。假设u1的相位为ωt+φ1，u2的相位为ωt+φ2，两个相同频率的正弦交流电的相位之差称为相位差，用字母Δφ表示，即：正弦交流电的表示法三用三角函数形式表示正弦交流电随时间变化规律的方法，称为正弦交流电的解析式表示法。正弦交流电的电动势、电流和电压的瞬时值解析式分别为：1.解析式表示法根据正弦量的解析式，在直角坐标系中用曲线表示正弦量随时间变化的，称为正弦交流电的波形图表示法，该波形图称为正弦曲线图。2.波形图表示法3.相量图表示法描述正弦量的有向线段称为相量。在平面直角坐标系中，通过有方向的线段表示正弦交流电的方法称为正弦交流电的相量图表示法。将同频率的若干正弦量的相量画在同一图上，这样的图称为相量图。（1）相量图表示法的表述方式注意相量是电子工程学中用以表示正弦量大小和相位的量。若两个同频率的正弦量为

，用相量图表示，则电流的相位比电压的相位超前90°，（2）正弦量的相量表示法举例▲相量图画相量图时要注意各正弦量之间的相位差。取其中一个相量作为参考相量，令其初相位为零，其他相量的位置根据该相量与参考相量之间的相位差确定。若取电流相量为参考相量，则电压相量的初相位为-90°，可以画出相量图。已知某正弦交流电的电压解析式为，电流的解析式为。例4-1（1）交流电压的有效值、初相位和频率，并画出电压的波形图。（2）如果以电流相量为参考相量，请画出相应的相量图。求：（1）由题意：解：可知，即电压的有效值为220V，初相位为90°。频率由电压解析式可知，此交流电按正弦规律变化，且电压的最大值为

，初相位为90°，周期为0.02s。利用五点作图法，作出如图所示的波形图。（2）电压与电流的频率相同，且电压的相位超电流90°，若以电流的相量为参考相量，则可以画出如图所示的相量图。▲波形图▲相量图RLC串联正弦交流电路探寻2按图（a）的原理图连接电路，接上正弦交流电源后，可以看到电流表和电压表的指针摆动步调是一致的；如果按图（b）的原理图连接电路，接上正弦交流电源后，可以看到电流表和电压表摆动步调不一致。▲（a）纯电阻电路▲（b）纯电感电路由上述实验对比可知，图（a）中只有电阻（纯电阻电路），而图（b）中只有电感（纯电感电路）。本探寻主要学习纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路中的电流与电压的相位关系及RLC串联正弦交流电路的一般规律。纯电阻的正弦交流电路一由正弦交流电源与纯电阻元件组成的电路称为纯电阻电路。1.纯电阻电路的概念纯电阻电路在通电的状态下，只发热而无法对外做其他功，即电能不能转化为热能以外的能量形式，如白炽灯、电烙铁、电熨斗等，它们是只产生热能的纯电阻电路。2.纯电阻电路中电压与电流的关系在纯电阻电路中，由欧姆定律可知uR=RiR，若通过电阻R的正弦电流，由于在纯电阻电路中，电压与电流同相位，即φu=φi，则电阻R的端电压：▲纯电阻电路中电流和电压的波形图和相量图白炽灯正常工作时的电阻为1210Ω，其两端正弦电压的解析式为例4-2白炽灯正常工作时电流的解析式。求：因为纯电阻电路中电流的相位与电压的相位相同，即φi=φu=120°，根据欧姆定律可得电流的有效值为：解：可得电流的解析式为：纯电感的正弦交流电路二由正弦交流电源与纯电感元件组成的电路称为纯电感电路。电感线圈大都用导线绕制而成，有一定的电阻，当电阻很小时，其影响可忽略不计，可近似看作纯电感元件。在纯电感电路中，设流过电感器L的交流电流

，而纯电感电路中电流相位落后电压相位90°，此时加在电感线圈两端的电压纯电感电路中电流与电压的波形图和相量图如果保持交流电的频率不变，纯电感电路中的电压和电流成正比，即：上式称为纯电感电路的欧姆定律表达式，其中比例系数XL表示电感线圈对交流电流阻碍作用大小的物理量，与纯电阻电路中的电阻R相当，称为感抗，单位是欧姆（Ω）由，可得：由式可知，当电感一定时，交流电的频率越高，感抗越大；交流电的频率越低，感抗越小，即电感线圈“通低频，阻高频”。对于直流电来说，频率为零，则感抗为零，也就是说在直流电路中电感线圈相当于短路，即电感线圈具有“通直流，阻交流”的特点。小锦囊某一线圈，忽略电阻，其电感L=0.7H，接到

的正弦交流电源上。例4-3（1）线圈的感抗。（2）电路中电流的解析式。求：（1）线圈的感抗为（2）电流的有效值为解：因为在纯电感电路中电流的相位落后电压90°，所以电流的初相位为30°，即电流的解析式为纯电容的正弦交流电路三由正弦交流电源与纯电容元件组成的电路称为纯电容电路。在纯电容电路中，电流和电压的频率相同，但电流的相位超电压相位90°，若设加在电容器C两端的交流电压为

，此时流过电容器C的电流为。如果保持交流电的频率不变，纯电容电路中的电压和电流成正比，即：上式称为纯电容电路的欧姆定律，比例系数XC是表示电容器对交流电流阻碍作用大小的物理量，与纯电阻电路中的电阻R相当，称为容抗，单位为欧姆（Ω）。由

，可得，即：纯电容电路中电流、电压的波形图与相量图如果电容量保持不变，交流电的频率越高，容抗越小；频率越低，容抗越大，即电容器“通高频、阻低频”。对于直流电，频率为零，容抗为无穷大，相当于开路，即电容具有“通交流，隔直流”的特性。小锦囊把电容量C=80μF的电容器接到

的交流电源上。例4-4（1）该电容器的容抗。（2）电路中电流的解析式。求：（1）根据式，得出电容器的容抗为：解：在纯电容电路中，电流的相位超前电压90°，所以电流的初相位为120°，即电流的解析式为：（2）根据式，得出电流的有效值为：RLC串联正弦交流电路四由正弦交流电源、电阻元件R、电感元件L和电容元件C串联组成的电路称为RLC串联正弦交流电路。1.电流与电压的相位关系根据基尔霍夫电压定律可得u=uR+uL+uC，由于i、uR、uL、uC是同频率的正弦量，故可将正弦量的代数运算转换为相量式运算，即：流过电路的电流电阻两端的电压电阻上电压有效值电感两端的电压电感上电压有效值电容器两端的电压电容上电压有效值电压与电流的相量关系电感上的电压uL与电容上的电压uC是反相的，所以RLC串联正弦交流电路的性质由电压分量的大小决定。由于串联电路中的电流相等，所以电路的性质由XL和XC的大小决定。注意当XL＞XC，则UL＞UC，总电压为电压的总和。总电压比电流超前一个小于90°的φ角，电路呈电感性，称为电感性电路。总电压u与电流i的相位差当XL＜XC，则UL＜UC。总电压比电流滞后一个小于90°的φ角，电路呈电容性，称为电容性电路。总电压u与电流i的相位差当XL=XC，则UL=UC，电感器两端电压和电容器两端电压大小相等，相位相反，故总电压等于电阻两端的电压，即U=UR。总电压u与电流i的相位差为0，电路呈电阻性，称为电阻性电路。2.总电压与电流的大小关系在相量图中画出电阻两端电压、电感器两端电压和电容器两端电压的相量。电阻两端电压、电感器两端电压与电容器两端电压的相量的代数和、串联电路的总电压三者之间构成了一个直角三角形，称为电压三角形，总电压有效值与各分电压有效值的关系不是代数和。U与UR的夹角：将UR=RI，UL=XLI，UC=XCI代入式，化简可得：|Z|——电路的阻抗，单位为欧姆（Ω）；X——电抗。因有X=XL-XC，代入式，化简可得：由式可知，阻抗|Z|、电阻R和电抗X构成一个直角三角形，称为阻抗三角形。|Z|和R两边的夹角φ称为阻抗角，它是总电压和电流的相位差，即：在RLC串联正弦交流电路中，

，电阻R=40Ω，电感L=0.6H，电容C=200μF。例4-5（1）电路中的总阻抗。（2）电路中的电流有效值。（3）电阻、电感器和电容器两端的电压。求：（1）根据XL=2πfL=314×0.6Ω≈188Ω，解：（3）电阻、电感器和电容器两端的电压分别是：（2）根据式，可得交流电路的功率探寻3甲公司因功率因数偏低（0.46），被当地电力公司罚款；乙公司因功率因数超过0.9且达到0.95，受到当地电力公司的经济奖励。实际生活中，电力管理部门收费有两个标准：以用电量收费（有功计费）和按功率因数奖罚（无功标准奖罚）。提高功率因数对公共电网具有积极作用，如减少线路损耗，提高电网输电效率，提高企业用电设备的利用率等。本探寻主要学习功率因数的含义、提高电路功率因数的实际意义、有效提高功率因数的方法等。交流电路的功率一1.纯电阻电路的功率（1）瞬时功率在交流电路中，电阻元件在某一瞬间的功率称为瞬时功率，用p表示，单位为瓦特（W）。瞬时功率是电压瞬时值u与电流瞬时值i的乘积，即：在纯电阻电路中，根据pR=uRi，可得：综上所述，纯电阻电路消耗的功率为正。瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，将其消耗的功率称有功功率，用字母P表示，单位为瓦特（W）。在实际应用中，常用平均功率表示电阻所消耗的功率。（2）平均功率纯电阻电路的平均功率为：根据欧姆定律，平均功率还可以表示为：2.纯电感电路的功率纯电感电路中的瞬时功率为：（1）瞬时功率将

和

代入式，变形可得：由此可知，瞬时功率也是一条正弦曲线，频率为电源频率的2倍。由功率曲线图可知，在一个周期内纯电感电路的平均功率（即有功功率）为零，即在纯电感电路中，电感元件不消耗电源的任何能量，只与电源进行能量交换。因此，电感元件是储能元件。（2）有功功率为了反映电感元件与电源之间能量交换的规模，工程上用电感元件瞬时功率的最大值来衡量电感元件与外电路交换能量的最大速率。通常把瞬时功率的最大值称为电感元件的无功功率，用符号QL表示，单位为乏（var），其表达式为：（3）无功功率3.纯电容电路的功率纯电容电路中的瞬时功率为：（1）瞬时功率将

和

代入式，变形可得：由此可见，电容元件的瞬时功率与电感元件的瞬时功率一样，也是一条正弦曲线，其频率为电源频率的2倍。由于电容元件自身不消耗能量，所以纯电容电路的平均功率（即有功功率）为零，只在电容元件与电源之间进行能量的交换，它和电感元件相似，是储能元件。（2）有功功率与纯电感电路一样，瞬时功率的最大值被定义为电路的无功功率，用来表示电容元件与电源交换能量的规模。电容元件的无功功率用符号QC表示，单位为乏（var），其表达式为：（3）无功功率4.RLC串联电路的功率在RLC串联电路中，存在电阻元件、电感元件和电容元件，电阻元件消耗功率，电感元件和电容元件与电源之间有能量交换，但是不消耗功率。所以，RLC串联电路中的有功功率就是电阻元件上消耗的功率，即：（1）有功功率由电压三角形可知UR=Ucosφ，代入式，可以写成：无功功率反应了电感元件与电源、电容元件与电源交换能量的情况。RLC串联电路总的无功功率为：（2）无功功率由于

，由电压三角形可知UX=Usinφ，可得：计算公式为：5.视在功率在交流电路中，端电压与电流的乘积称为视在功率，用字母S表示，单位为伏安（V·A）。6.功率三角形将交流电路表示电压间关系的电压三角形的各边同乘以电流I，即为功率三角形。由功率三角形可得到有功功率P、无功功率Q、视在功率S三者之间的关系：功率因数二功率因数指交流电有功功率对视在功率的比值，常用cosφ表示，φ为功率因数角。在一定电压和功率下，功率因数越高，效益越好，表示发电设备越能被充分利用。1电源设备的容量不能充分利用2增大了输电线路的功率损耗若负载功率因数过低，将会造成以下问题提高功率因数的方法三常用的方法是在负载两端并联容量适当的电容元件来补偿无功功率，以提高线路的功率因数。▲感性负载并联电容元件提高线路的功率因数并联适当电容元件后，功率因数cosφ2大于并联前的cosφ1，即总的电压与电流的相位差由φ1减小到φ2，从而使功率因数提高。对于一定的负载，若将功率因数cosφ1提高到cosφ2，则并联电容元件的电容量为某发电机的额定电压为220V，视在功率为880kV·A。例4-6（1）若用该发电机向额定工作电压为220V、有功功率为2.2kW、功率因数为0.5的用电器供电，能供给多少个用电器？（2）若把功率因数提高到0.98，能供给多少个用电器？求：（1）发电机工作时的额定电流为解：（2）当cosφ=0.98时，当cosφ=0.5时，每个用电器的电流为所以，发电机能供给的用电器个数为（个）所以，发电机能供给的用电器个数为（个）实训1安装照明电路配电板1.了解照明电路配电板的组成，通