TM-0438实用电工基础与测量项目一.ppt

1、实用电工基础与测量，2008年10月，项目1:电路基础知识和基本规律，能根据电路图独立组装实际电路，用电流表和电压表正确测量电流、电压和电位，用万用表正确测量电流、电压和电阻，用功率表测量电功率，用电桥测量电阻，知识目标：技能目标：掌握电路及其组成，掌握电流、电压、电位、电动势、电阻的基本知识和概念。 电力和电能，掌握欧姆定律、电阻定律和基尔霍夫定律的基本知识和内容，能够灵活运用电阻串并联知识，分析具体电路。 任务1电路和电路图任务2电流任务3电压、电势和电动势任务4电阻和电导任务5欧姆定律任务6电功率和电功率任务7电阻连接任务8桥式电路任务9基尔霍夫定律项目1电路基本知识和定律任务1电路和电

2、路图任务目标：1)掌握电路及其组成；2)了解电路图；3)正确区分电路的三种工作状态；1)了解电路及其组成；1)电源；2)负载；将电能转换成其他形式的能量；3)电线和开关；电源和负载之间的基本连接和控制部件。除了显示电路的实际连接外，装配图还应画出一些相关的器件和结构，知识3:电路的工作状态，1:电源与负载相连的电路，2:开路(开路)，电路不能断开，3:短路，电路或电路的一部分短路，任务2电流，任务目标：1)了解电流2)掌握电流的大小和方向；3)了解电流密度。知识1电流的形成，电荷有规律的定向运动形成电流。有了I，自由电子在外电场的作用下有规律地运动，形成电流。阴离子或阳离子在电场力的作用下有规

3、律地运动形成电流。在金属导体中，在某些液体和气体中，规定：正电荷的运动方向是电流的正方向。知识2电流的方向，金属导体中电流的方向与电荷运动的方向相反。当前方向由箭头指示。任何假设的电流方向称为电流的参考方向。如果计算出的电流值为正，则参考方向与实际方向一致；否则，参考方向与实际方向相反。知识3电流的大小用电流强度来表示。电流强度：是单位时间内通过导体某一部分的电量。DC:交流：单位：安培(安)，1安培=1库仑/1秒，知识4电流密度，电流密度：通过单位截面的电流。在DC电路中，电流均匀分布在导体的横截面上。当通过导线的电流超过允许电流时，导线会发热，甚至引起事故。任务3电压、电势和电动势，任务目

4、标：1)理解电压、电势和电动势的概念；2)掌握电压与电势、电压与电动势的关系；3)将计算一个简单电路的电势。知识1电压，电路中A点和B点之间的电压被定义为单位正电荷从A点到B点所做的功。单位：伏特(v)，知识2电势，参考点：电势被假定为零的点，也称为零电势点。电路中点A的电势定义为电场力将单比特电荷从该点移动到参考点所做的功。单位：伏特，知识3电动势，为了获得连续的电流，在电源板之间必须有一个力，这就是所谓的电源力。正电荷从低电位移动到高电位，而负电荷从高电位移动到低电位。在电源内部，电力将单位正电荷从负极移动到正极，所做的功称为电源的电动势。单位：伏特(V)方向：从电源的负极指向正极，知道电

5、压和电位的关系，电路中两点之间的电压等于两个p点之间的电位差如果，那么，它表明a点的电位比b点的电位低，也就是说，a点的电位高于b点的电位；如果是这样，就意味着A点的电位高于B点的电位，即A点的电位低于B点的电位.在示例1-2中，UAC=4V，UAB=3V，如图1.11所示。分别以点和点为参考点，尝试计算每个点的电位和点B与点C之间的电压BC。图1.11、解：以b为参考点，也就是说，正因为如此，它以c为参考点，也就是说，正因为如此，结论：当参考点发生变化时，每个点的电位也发生变化，并且每个点的电位与参考点的选择有关；然而，无论参考点是如何选择的，任意两点之间的电位差都保持不变，即任意两点之间的

6、电位差与参考点无关。电动势方向从负极指向正极，而电压方向从高电位指向低电位，即电动势方向与电压方向相反。当没有连接负载时，电源的电动势和端电压值相等。知识5电动势和端电压之间的关系，电源两端的电位差称为电源的端电压，也称为电源电压。如果选定的电压参考方向与电动势参考方向相反，则。如果选择的电压参考方向与电动势参考方向相同。任务4:电阻和电导，任务目标：1)掌握电阻、电阻定律和电导；2)了解电阻与温度的关系；3)了解几种常见的电阻。知识1阻力和阻力定律，1。电阻，当电流通过导体时，由于自由电子在运动中不断与导体中的分子原子碰撞，而自由电子相互碰撞，它们的运动就会受到阻碍。导体对电流的阻断作用称为

7、电阻，用字母R表示，单位：欧姆()，当导体两端的电压为1V，通过导体的电流为1A时，导体的电阻为1。电阻定律，在一定温度下，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，也与导体的材料有关。也就是说，电阻率l_导体长度s导体截面积，电阻的温度系数，以及导体的电阻也与温度有关。通常，金属的电阻随着温度的升高而增加，而碳、半导体和电解质的电阻通常随着温度的升高而降低。电阻温度系数：当温度上升1时，电阻变化值与原始电阻的比值。在字母中，单位是1/。如果导体的电阻在温度t1时为R1；当温度为t2时，导体的电阻为R2，那么电阻的温度系数为：知识2电阻是常用的，人们把具有一定电阻值的固体元件简称为

8、电阻。1.电阻器的分类；2.电阻器的主要指示器；3.电阻器的标记方法；(1)直接标记法：直接在电阻表面用数字或文字标记电阻的额定功率、电阻值和偏差等性能指标。(2)色环法：用色环表示电阻的各种参数，并直接标在产品上的一种标记方法。棕色，红色，橙色，黄色，绿色，蓝色，紫色，灰色，黑色，1 2 3 4 5 6 7 8 9 0第一个数字的第一个环的电阻值，例如，第二个数字的蓝色，橙色，红色和金色第二个环的电阻值，631026.3千次方的第三个环的电阻值，10金方的5%次方的第四个环的电阻值的误差值是银色10%，天空是20%，色环法，知识3电导， 电阻的倒数称为电导，用符号G表示。在电学技术中，各种材

9、料通常根据其电导率分为导体、半导体、绝缘体和超导体。任务五欧姆定律，任务目标：1)掌握欧姆定律；2)掌握电源的外部特性。在电阻电路中，电流根据电阻的伏安特性，不随电压和电流变化的电阻值称为线性电阻，电压和电流的关系符合欧姆定律；当通过不同的电流(或增加不同的电压)时，会有不同的电阻，称为非线性电阻，电压和电流之间的关系不适用于欧姆定律。一般来说，我们把电阻两端的电压u和通过电阻的电流I之间的对应变化关系称为伏安特性，两者之间的变化关系曲线称为伏安特性曲线。以电压和电流为坐标轴，可以得到线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线。线性电阻的伏安特性曲线是通过原点的直线，非线性电阻的伏安特性曲线是曲线。知

10、识3整个电路的欧姆定律，指的是有电源的闭合电路。通常，电源内部有一个电阻，称为电源的内阻，用R表示.结论：在闭合电路中，电流强度与电源的电动势成正比，与内阻和外阻之和成反比。这条定律被称为整个电路的欧姆定律。例1-4:有一个电源，其电动势为3V，内部电阻r=0.4，外部负载R=9.6。解决方案：内部电压端子电压或，知识4电源和外部特性，已知公式U=E-Ir，当电源电动势E和内部电阻r恒定时，当负载电阻r趋于无穷大时，I=0，端子电压U=E；当r变小时，I增加，内部电压Ir也增加，端电压u降低；当r增加时，我会减少，你会增加。电源端电压与负载电流变化之间的关系称为电源的外特性，绘制的曲线称为外特

11、性曲线。任务6电力和电力，任务目标： 1)掌握焦耳-楞次定律；2)掌握电力和电功率，了解功率平衡关系；3)掌握负载获得最大功率的条件。知识1电流热效应当电流通过金属导体时，导体会发热。这种现象被称为电流热效应。从实验中可知，电流通过导体时产生的热量与电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比，即：r导体的电阻；电流通过导体的时间，s；电流通过导体时产生的热量，这个关系叫做焦耳-楞次定律。知识2电力(电能)当电能被转换成其他形式的能量时，电流应该做功。电流做功叫做电功。如果A点和B点之间的电压是，当电荷从A点移动到B点时，电场力所做的功是：因为，单位是焦耳或千瓦时。1 kWh=3.6106，知识3电

12、功率，人们把每单位时间电流所做的功称为电功率，它用字母p表示，即以瓦特(w)和千瓦(kW)表示。1kW=1000W，在示例1-5中，当100电阻通过50mA电流时，计算电阻上的压降和电阻消耗的功率。当电流经过1分钟时，电阻消耗的功率是多少？解决方案：1)电阻器上的电压2)功耗3)功耗，其中EI电源产生功率；用户界面负载消耗电能；I2r电源内部消耗的功率。在能量转换过程中，能量既不能被创造，也不能消失，只能从一种形式转换成另一种形式，能量之和保持不变。这个结论被称为能量转换和守恒定律。即，由电源产生的电力等于由负载获得的电力和由内部电路损失的电力的总和。知识5:负载获得最大功率的条件。右图显示了

13、一个负载为R的闭合电路，由R获得的功率为：显然，只有当R=r时，P才能达到最大值：即负载获得最大功率的条件2)电路两端的总电压等于每个电阻两端的电压之和，即1)串联电路各部分的电流相等，即1)电阻串联，1)电阻首尾相连，相同的电流流过这些电阻。2、串联电路的特性、3)电路的总电阻(也称为等效电阻)等于所有串联电阻的总和。由n个电阻r相等的电阻串联而成，总电阻为：4)串联电路中各电阻上的电压与电阻值成正比，即5)串联电路中各电阻的功耗与电阻值成正比。示例1-8在图1.36所示的分压器中，已知U=300V伏，D是公共点，R1=150千，R2=图1.36分压器，解决方案：知识2并联电阻，1并联电阻，

14、在两个点之间并联几个电阻，使每个电阻的两端承受相同的电压。2。并联电路的特点：1)并联电路中电阻两端的电压等于电路两端的电压，即2)并联电路的总电流等于每个支路的电流之和，即3)并联电路的总电阻(等效电阻)的倒数是互易电阻之和，即并联两个电阻的总电阻。 并联N个相等电阻的总电阻：4其中：两个电阻并联，每个电阻上分布的电流为：5)在并联电路中，功率分布与电阻成反比，即大电阻功耗小，小电阻功耗大。 知识3:电阻串联；1:电阻串联；串联和并联电路中电阻元件的连接方式称为电阻串联。2.电阻串并联分析方法：1)利用电阻的串并联特性逐步简化电路，计算电路的等效电阻；2)根据欧姆定律，从电路的等效电阻和总电

15、压计算电路的总电流；3)根据欧姆定律和串并联电阻的特性，由总电流计算出各支路的电压和电流。示例：1-11电路如图1.42所示。其中R1=4，R2=6，R3=3.6，R4=4，R5=0。6、R6=1，E=4V，计算UAB和UCB各支路的电流和电压。解决方案：1)计算电路的等效电阻，2)计算电路中的总电流，3)计算每个支路的电流和电压UAB和UCB，任务八桥电路，任务目标：1)了解桥的结构原理；2)掌握桥梁的使用。桥电路如图1.43(a)所示，其中R1、R2、R3和R4是桥的四条腿，电源连接在一组对角顶点A和B与另一组对角顶点C和D之间。如果连接的电源是DC电源，则此桥称为DC桥。电桥平衡：当四个电桥臂的电阻值满足一定的关系时，对角线A和B之间没有电流通过。可以去掉R，如图1-43(b)所示。电桥平衡条件：对臂电阻的乘积相等，即如果用电流计代替图1.43(a)中的R，用被测电阻Rx代替R1，用R2、R3和R4作为标准可调电阻，则该电路成为DC单臂电桥原理电路，如图1.44所示。R2和R3是比例臂，称为比例臂比，R4是比较臂，R4也称为比较臂阻。调整R2、R3和R4以平衡桥梁。此时，当电桥平衡时，测得的电阻=比例臂比比较臂电阻。任务9基尔霍夫定律，任务目标：1)理解几个基本概念；2)基尔霍夫第一定律和第二定律；3)了解