电工基本知识及技能课件.ppt

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1、电工基本知识及技能项目1电路基本物理量及其原件识别项目1 电路基本物理量及其元件识别【学习目标】1了解电路的基本组成及各部分的作用；2理解电动势、电位、电功率的概念；3掌握电压、电流的概念；理解电压、电流的参考方向；4.能够进行简单直流电路的测试。【重点难点】1电压、电流和电功率的定义、方向的理解和掌握；2电流和电压的参考方向的理解。3.掌握电阻定律、欧姆定律、焦耳定律，了解电阻与温 度的关系。一、电路的基本结构 1.电路的概念：电流所流过的路径称为电路。它是为了某种需要由电工设备或元件按一定方式组合起来的。2.典型的生产任务：电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的，最典型的是照明电路和手

2、电筒电路。照明电路实物图照明电路原理图电路的组成手电筒电路手电筒电路实物图手电筒电路模型图3.电路的组成（3）中间环节：传递信号、传输、控制、分配电能。如连接导线、控制和保护电路的元件，开关、按钮熔断器、接触器、各种继电器等。电路的基本组成包括以下三个部分：（1）电源(供能元件)：把其他形式的能转化为电能的装置（产生电能的装置）。如：发电机、干电池、蓄电池等。（2）负载(耗能元件)：把其他形式的能转化为电能的装置。如：发电机、干电池、蓄电池等。各种蓄电池和干电池由化学能转换成电能。电源 汽轮发电机和风力发电机将机械能转换成电能。如图所示电力网系统如图所示电力网系统电源:提供电能的装置发电机升压

3、变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用信号源:提供信息放大器扬声器话筒信号处理：放大、调谐、检波等直流电源:提供能源直流电源直流电源负载 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。如话筒电路如话筒电路4.4.电路的作电路的作用用 (1)(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒二、电路的状态1通路（闭路）：电路各部分联接成闭合回路，有电流通过。电气设备或元器件获得一

4、定的电压和电功率，进行能量转换。2开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过,也称为空载。下图中开关 S 闭合时为通路；S 断开时为开路。I=0；R0I=U0=0根据 U=E-R0I U=E PS =PL=P0=03短路（捷路）：电源两端或电路中某些部分被导线直相连接，短路时电流很大，会损坏电源和导线，应尽量避免。输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。图中电源短接时为短路。故障电路断路：短路：电源短路电路被切断，没有电流通过电路中电流很大，会烧坏电源，引起火灾被短路

5、的用电器不能工作用电器短路三、电路模型1电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图。（如下图)2电路模型：用理想化元器件模型构成的电路。将实际电器元件，只考虑其主要物理性质，并近似看成理想元件，就是将实际元件等效成电路模型；实际电器元件的模型表示，构成了电路模型电路图。实际电器的模型是在一定的条件下形成的。例如：一个由导线绕制的线圈就有几种模型形式。实际线圈 电路是由电特性相当复杂的器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。理想元件 理想电路

6、元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。理想无源元件理想电源元件由实际电路元件组成的电路称为电路实体。可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物理性质的理想电路元件代替。用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路模型。理想电路元件理想电阻元件（电阻）（一）理想无源元件理想电容元件（电容）理想电感元件（电感）进入理想电源元件理想电路元件（一）理想无源元件返回理想无源元件1、理想电阻元件13（一）理想无源元件返回理想无源元件、理想电容元件143、理想电感元件15返回理想无源元件理想电压源（二）理想电源元件进入理想无源元件理想电流源本身功耗忽略不计，只起产生电能的作用理想电源元件的两种

7、工作状态返回理想电源元件1、理想电压源（恒压源）特点17（二）理想电源元件返回理想电源元件1、理想电压源（恒压源）特点17输出电压是由它本身确定的定值，与输出电流和外电路情况无关。输出电流不是定值，与输出电流和外电路情况有关。（二）理想电源元件返回理想电源元件、理想电流源（恒流源）特点18返回理想电源元件2、理想电流源（恒流源）输出电流是由它本身确定的定值，与输出电压和外电路情况无关。输出电压不是定值，与输出电压和外电路情况有关。特点18返回理想电源元件3、理想电源元件的两种工作状态1920实际电源的模型例题：在图示直流电路中已知理想电压源的电压US3V，理想电流源的电流IS=3A，电阻R=3

8、。求（1）理想电压源的电压和理想电流源的电流；（2）讨论电路的功率平衡关系。21手电筒的电路模型R+RoES+UI例：手电筒例：手电筒 手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。今后分析的都是指电今后分析的都是指电路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号表示。表示。3作用：便于分析计算。模拟手电筒电路理想线圈模型不能忽略线圈损耗的线圈模型考虑线圈匝与匝之间电容效应的模型电路图部分常用符号交流电的实际方向随时间而变，必须规定电流的参考方向。电流一词既阐述一种物理现象，又表示带电粒子定向运动强弱的物理量。电流的强弱(或大小)

9、：t：为时间，单位是秒(s)；Q：t 时间内通过导线的电荷量，单位是库(C)；I：电流电流的单位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1 A=103 mA=106 A 实际方向和参考方向的关系为：电流实际方向和参考方向相同，电流为正值，反之取负值。如图所示。I参考方向实际方向(a)I0实际方向参考方向(b)I0参考方向U实际方向+-(B)U R1，则 0，将 R 称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果 R2 R1，则 0，将 R 称为负温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而减小。显然 的绝对值越大，表明电阻受温度的影响也越大。R2=R1 1 (t2t1)常见线性电阻的外形图各式各

10、样的电阻各式各样的电阻RJ13.14.15型金属膜电阻器RJ13.14.15 Metal film Resistor厚膜片式电阻器RX21,RX710,RX25功率型线绕电阻器RX21(RX1)被漆线绕电阻器;RX21,RX710,RX25 Power Wire Wound ResistorRX20,RX20-T 普通线绕电阻器10k 1W电阻元件的参数可以用符号直接标注在电阻上，也可使用色环表明。第一环最后一环色环符号规定颜 色有效数字乘 数 允许误差(%)工作电压/V银 色 10 2 10金 色 10 1 5 黑 色 0 100 4棕 色 1 101 1 6.3灰 色 8 108 63白

11、色 9 109 50 20黄 色 4 104 25颜 色 有效数字乘 数允许误差()工作电压/V红 色 2 102 2 10橙 色 3 103 16绿 色 5 105 0.5 32蓝 色 6 106 0.25 40紫 色 7 107 0.1 50无 色 20某电阻色环颜色解R=27 102 =2 700 允许误差 5电阻色标如图示依次为红、紫、红、金，求阻值为多少？例色环含义：最后一环是允许误差，最后前一环为乘数，前面依次是有效数字。有效数字有两位或三位。第一条为第一位数第二条为第二位数第三条为乘数第四条为允许误差红色 2 102紫色 7 107金色 5电阻色环颜色依次为橙、橙、红、红、棕，求

12、阻值为多少？你算对了吗？第一条为第一位数第二条为第二位数第三条为第三位数第四条为乘数第五条为允许误差答案：电阻 33 200 ，允许误差 1 6、电容器（电容器是 一种常用的电学仪器）1）两个绝缘相离很近的导体极板1.构造：电介质2）中间夹一层绝缘物物质电介质注：任何两个彼此绝缘又相隔很近导体，都可以看成是一个电容器3）两条引线极板锡箔绝缘纸1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板3.公式：2.物理意义：表征电容器容纳电荷本领的大小C=4.单位：库/伏1法拉1法（F）1F1C/V1F106uF1012pF微法(uF)皮法(pF)5影响因素：数值上等于两板极间的电势差为1V时电容器需要的电荷

13、量由电容器自身（结构特点）决定，与电荷量Q及U无关间电势差U的比值，叫做电容器的电容二、电容C三、平行板电容器的电容C定义式：C理论与精确实验表明1、平行板电容器C跟介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比2、公式：一般来说，电容器的电容是由两个导体的大小和形状、两个导体的相对位置以及极板间的电介质决定平行板电容器的电容常用电容器 1、常用电容器从构造上看，分为固定电容器和可变电容器两类.（1）固定电容器：电容是固定不变的，常用的是以云母、陶瓷、聚苯乙烯等为电介质的电容器和电解电容器聚丙烯电容器固定电容器符号电解电容器电解电容器两接线电极有正、负之分，使用时极性不能接错电解电

14、容器符号（2）可变电容器：电容是可以改变的，一般是以改变正对面积来改变电容的可变电容器可变电容起符号电容器上的标称值：电容器上一般都标有电容器的电容和额定电压值（1）击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压（2）额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是额定电压，电容器在不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的 7.电感的识别与检测电感器，简称电感，是将电能转换为磁能并储存起来的元件，在电子系统和电子设备中必不可少。其基本特性如下：通低频、阻高频、通直流、阻交流。电

15、感在电路中主要用于耦合、滤波、缓冲、反馈、阻抗匹配、振荡、定时、移相等。1电感的分类电感总体上可以归为两大类：一类是自感线圈或变压器；一类是互感变压器。1.1电感线圈的外形及特点电感线圈有小型固定电感线圈、空心线圈、扼流圈、可变电感线圈、微调电感线圈等。1.小型固定电感线圈小型固定电感线圈是将线圈绕制在软磁铁氧体的基础上，然后再用环氧树脂或塑料封装起来制成。小型固定电感线圈外形结构主要有立式和卧式两种。2.空心线圈空心线圈是用导线直接绕制在骨架上而制成。线圈内没有磁芯或铁芯，通常线圈绕的匝数较少，电感量小。3.扼流圈扼流圈常有低频扼流圈和高频扼流圈两大类。（1）低频扼流圈低频扼流圈又称滤波线圈

16、，一般由铁芯和绕组等构成。（2）高频扼流圈高频扼流圈用在高频电路中，主要起阻碍高频信号的通过。4.可变电感线圈可变电感线圈通过调节磁芯在线圈内的位置来改变电感量。5.印刷电感器印刷电感器又称微带线，常用在高频电子设备中，它是由印制电路板上一段特殊形状的铜箔构成。三、万用表的使用1.正确使用转换开关和表笔插孔万用表有红与黑两只表笔（测棒），表笔可插入万用表的“、”两个插孔里，注意一定要严格将红表笔插入“”极性孔里，黑表笔插入“”极性孔里。测量直流电流、电压等物理量时，必须注意正负极性。根据测量对象，将转换开关旋至所需位置，在被测量大小不详时，应先选用量程较大的高档试测，如不合适再逐步改用较低的档

17、位，以表头指针移动到满刻度的三分之二位置附近为宜。2.正确读数万用表有数条供测量不同物理量的标尺，读数前一定要根据被测量的种类、性质和所用量程认清所对应的读数标尺。3.正确测量电阻值在使用万用表的欧姆档测量电阻之前，应首先把红、黑表笔短接，调节指针到欧姆标尺的零位上，并要正确选择电阻倍率档。测量某电阻Rx时，一定要使被测电阻不与其它电路有任何接触，也不要用手接触表笔的导电部分，以免影响测量结果。当利用欧姆表内部电池作为测试电源时（例如判断二极管或三极管的管脚），要注意到黑表笔接的是电源正极，红表笔接的是电源负极。4.测量高电压时的注意事项在测量高电压时务必要注意人身安全，应先将黑表笔固定接在被

18、测电路的地电位上，然后再用红表笔去接触被测点处，操作者一定要站在绝缘良好的地方，并且应用单手操作，以防触电。在测量较高电压或较大电流时，不能在测量时带电转动转换开关旋钮改变量程或档位。500型万用表装配图 四、装配工艺其装配工艺为：（1）预热电烙铁，整理元件，按实际元件安装的尺寸将引脚整理成型。（2）按照装配图，先进行转换开关上元件及连线的焊接。500型万用表的转换开关有两只：左边（从背面看）的一只主要是装电阻挡和电流挡的元件；右边的一只主要用来装直流电压挡、交流电压挡的元件。焊接时，既可以先从左边转换开关开始，也可以先从右边转换开关开始。但是，焊接开关上的元件时，一定要有先后次序，应该从上到

19、下（或从下到上）一层一层地进行，要对好每个元件在开关上的位置，千万不能搞错；然后再焊接本开关上连线及两个开关之间的连线。焊接好后，再仔细对照装配图反复检查元件位置和连线是否正确。（3）在转换开关上的元件安装好之后，将两个转换开关按照装配图上的位置固定到面板上，位置不能搞错，然后用尖嘴钳拧紧螺母，对好转换开关旋钮的位置并装好。（4）安装表头上的可变电阻。此电阻是一个绕线电阻，在安装时必须小心地把它折弯装入到表头的一个圆形的槽中。安装时引脚应从槽中向外伸出，如所示。装好后，再将两滑动铜片压在绕线电阻上。绕线电阻的弯折方向示意图（5）连接两个转换开关到接线柱、调零电阻，电池及表头的连线。（6）完成上

20、述步骤后，还要对照原理图、装配图进行仔细的检查，防止在装配时发生装错或遗漏。直流电桥认识 直流电桥是一种比较式测量仪表，它可以用来测量电阻，还可测量温度、压力等非电量。直流电桥分单臂电桥（惠斯顿电桥）和双臂电桥（凯尔文电桥或汤姆森电桥）。单臂电桥用来精密测量中等阻值范围（1106）的电阻，双臂电桥主要用来测量1以下的小阻值电阻。RxR2RP+G惠斯通电桥I1R3R1BAEI2I3IxCD通常将R1、R2制成比率臂电阻，将这两只电阻做在一起，用一个转换开关来调整R1/R2之值，而R3则为读数臂电阻，电压表的使用调节点电流表的使用1、调零：使用前检查指针是否指在零刻度线-调零测量通过小灯泡的电流时

21、电流表的接法1、要测量某一部分电路中的电流，必须把电流表串联串联在这部分电路里电流表的使用2、必须使电流 从“十”接线柱流进电流表 从“一”接线柱流出电流表电流表的使用、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接到电源的两极上（短路），否则电流表将很快烧坏。电流表的使用电流表的使用、先大后小：先试用大量程，如电流表的示数在小量程范围内，再改用小量程。被测电流不能超过电流表的量程 （试触）第一任务 电阻测量方法的分类1、电阻的分类工程中将电阻的大小分为三类，大电阻：0.1M以上，中等电阻：10.1M,小电阻：1以下，另外还有接地电阻。2、电阻的测量方法分类电阻的测量方法有以下三类(1)直接法即采用直

22、读式仪表测量电阻的方法，例如用欧姆表测量电阻就属于直接法。(2)间接法即测量与电阻有关的其他量，然后利用有关公式求出电阻的方法。例如用伏安法测量电阻就属于间接法(3)比较法即采用比较仪表测量电阻的方法，例如用直流单臂电桥测量电阻的方法就属于比较法第二任务伏安法测电阻伏安法测电阻：用一只电压表测量电阻两端的电压，用一只电流表测量通过电阻的电流，然后再用欧姆定律求出被测电阻的方法。它分以下两种情况（1）电压表前接法：时电压表所测的电压包括电流表内阻上的电压和电阻上的电压，电流表所测量的电流为通过电阻的电流。所以采用这种方法计算的电阻为测量结果的绝对误差为只有当的情况下,才有,所以该方法只适用于被测

23、电阻远远大于电流表内阻的情况。B、测量电感：a、将“选择测量”电感挡上时，内部电路及接成了马克斯威尔-维恩电桥。如图4-15所示b、当接上被测电感时，先旋动“量程”开关，把它选到适当的位置上，然后反复调节“读数”开关和“量程”开关直到电桥平衡为止。c、计算被测电感LX和品质因数QXLx=“量程”示值“读数”示值QX=“损耗倍率”示值“损耗平衡”示值C、测量电阻a、将“选择测量”电阻挡上时，内部电路及接成了直流单臂电桥。如图4-16所示b、当接上被测电阻时，先旋动“量程”开关，把它选到适当的位置上，然后反复调节“读数”开关和“量程”开关直到电桥平衡为止。c、计算被测电阻RXRx=“量程”示值“读

24、数”示值（2）电源：在测电阻时采用9V的直流电源，测其它量则采用由晶体振荡器产生的1KHZ的交流电源。（3）检流计：采用磁电系检流计测量通过小灯泡的电流时电流表的接法1、要测量某一部分电路中的电流，必须把电流表串联串联在这部分电路里电流表的使用2、必须使电流 从“十”接线柱流进电流表 从“一”接线柱流出电流表电流表的使用、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接到电源的两极上（短路），否则电流表将很快烧坏。电流表的使用电流表的使用、先大后小：先试用大量程，如电流表的示数在小量程范围内，再改用小量程。被测电流不能超过电流表的量程 （试触）仪表电流表电压表元件符号使用规则接法接线 柱量程能否直接连到电源两极上学生用表量程分度值读数VA串联并联电流从“+”进从“-”出电流从“+”进从“-”出不能超过表的量程，先要试触不能超过表的量程，先要试触不能能00.6安0.02安03安0.1安03伏0.1伏015伏0.5伏先看量程再读先看量程再读电压表和电流表的异同: