《電工基礎(chǔ)》PAGEPAGE2《電工基礎(chǔ)》PAGE4第一章電路的基本概念電路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài)和額定電壓、電流、功率等概念。電路的基本組成、電路的三種工作狀態(tài)和額定電壓、電流、功率等概念。2．掌握電流、電壓、電功率、電能等基本概念。3．掌握電阻定律、歐姆定律、焦?fàn)柖桑私怆娮枧c溫度的關(guān)系。1．了解電路的三種工作狀態(tài)特點(diǎn)。2．理解理想元件與電路模型、線性電阻與非線性電阻的概念。1．了解電路的三種工作狀態(tài)特點(diǎn)。2．理解理想元件與電路模型、線性電阻與非線性電阻的概念。序號內(nèi)容學(xué)時(shí)1緒論0.52第一節(jié)電路13第二節(jié)電流和電壓4第三節(jié)電阻15第四節(jié)部分歐姆定理6第五節(jié)電能和電功率1.57本章小結(jié)與習(xí)題8本章總學(xué)時(shí)4第一節(jié)電路一、電路的基本組成1．什么是電路圖1-1簡單的直流電路圖1-1簡單的直流電路2．電路的基本組成電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：電源(供能元件)：為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。負(fù)載(耗能元件)：使用(消耗)電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。(3)控制器件：控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開關(guān)等)。(4)聯(lián)接導(dǎo)線：將電器設(shè)備和元器件按一定方式聯(lián)接起來(如各種銅、鋁電纜線等)。3．電路的狀態(tài)(1)通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。(2)開路(斷路)：電路中沒有電流通過，又稱為空載狀態(tài)。(3)短路(捷路)：電源兩端的導(dǎo)線直接相連接，輸出電流過大對電源來說屬于嚴(yán)重過載，如沒有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。圖1-2圖1-2手電筒的電路原理圖由理想元件構(gòu)成的電路叫做實(shí)際電路的電路模型，也叫做實(shí)際電路的電路原理圖，簡稱為電路圖。例如，圖1-2所示的手電筒電路。理想元件：電路是由電特性相當(dāng)復(fù)雜的元器件組成的，為了便于使用數(shù)學(xué)方法對電路進(jìn)行分析，可將電路實(shí)體中的各種電器設(shè)備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來代替，而對它的實(shí)際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。表1-1常用理想元件及符號表1-1常用理想元件及符號I－U平面坐標(biāo)系中為一條通過原點(diǎn)的直線。電阻值R與通過它的電流I和兩端電壓U有關(guān)(即R常數(shù))的電阻元件叫做非線性電阻，其伏安特性曲線在I－U平面坐標(biāo)系中為一條通過原點(diǎn)的曲線。通常所說的“電阻”，如不作特殊說明，均指線性電阻。第五節(jié)電能和電功率一、電功率電功率(簡稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。兩端電壓為U、通過電流為I的任意二端元件(可推廣到一般二端網(wǎng)絡(luò))的功率大小為P=UI功率的國際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關(guān)系是1mW=103W；1kW=103W吸收或發(fā)出：一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負(fù)載，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率P=0。通常所說的功率P又叫做有功功率或平均功率。二、電能電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，用符號W表示，其國際單位制為焦?fàn)?J)，電能的計(jì)算公式為W=P·t=UIt通常電能用千瓦小時(shí)(kW·h)來表示大小，也叫做度(電)：1度(電)=1kW·h=3.6106J。即功率為1000W的供能或耗能元件，在1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)所發(fā)出或消耗的電能量為1度。【例1-1【例1-1】有一功率為60W的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?解：該電燈平均每月工作時(shí)間t=430=120h，則W=P·t=60120=7200W·h=7.2kW·h即每月消耗的電能為7.2度，約合為3.61067.22.6107J。三、電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長期安全地正常工作，規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。額定電壓——電氣設(shè)備或元器件在正常工作條件下允許施加的最大電壓。額定電流——電氣設(shè)備或元器件在正常工作條件下允許通過的最大電流。額定功率——在額定電壓和額定電流下消耗的功率，即允許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。輕載狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無法正常工作。過載(超載)狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)，過載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。輕載和過載都是不正常的工作狀態(tài)，一般是不允許出現(xiàn)的。四、焦?fàn)柖呻娏魍ㄟ^導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(焦?fàn)枱?為Q=I2RtI——通過導(dǎo)體的直流電流或交流電流的有效值，單位為A。R——導(dǎo)體的電阻值，單位為。T——通過導(dǎo)體電流持續(xù)的時(shí)間，單位為s。Q——焦耳熱單位為J。本章小結(jié)本章介紹了電路的基本概念，內(nèi)容包括：一、電路電路是由各種元器件(或電工設(shè)備)按一定方式聯(lián)接起來的總體,為電流的流通提供了路徑。電路的基本組成電源、負(fù)載、控制器件和聯(lián)結(jié)導(dǎo)線等四個(gè)部分。電路有通路、開路、短路等三種狀態(tài)。由理想元件構(gòu)成的電路叫做實(shí)際電路的電路模型，也叫做實(shí)際電路的電路原理圖，簡稱為電路圖。二、電流在電場力作用下，電路中電荷沿著導(dǎo)體的定向運(yùn)動(dòng)即形成電流，其方向規(guī)定為正電荷流動(dòng)的方向(或負(fù)電荷流動(dòng)的反方向)，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，稱為電流強(qiáng)度(簡稱電流)。電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化，則稱為直流電流。電流的大小及方向均隨時(shí)間做周期性變化，則稱為交流電流。三、電壓電壓是指電路中兩點(diǎn)A、B之間的電位差，其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的大小及方向都不隨時(shí)間變化，則稱之為直流電壓。電壓的大小及方向均隨時(shí)間做周期性變化，則稱為交流電壓。四、電功率與電能電功率是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能，P=UI。電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，W=P·t=UIt1度(電)=1kW·h=3.6106J。為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長期安全地正常工作，規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。五、電阻1.電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，電阻定律為。電阻元件的電阻值一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受