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1、第一章 电路的基本知识和基本定律,章目录,第一节 电路及电路图,第二节 电流,第三节 电压与电位,第四节 电动势,第五节 电阻与电导,第六节 欧姆定律,第七节 电路中各点电位的计算,第一讲 电路的基本知识,第八节 电功与电功率,上一页,下一页,返 回,结 束,上一页,下一页,返 回,结 束,第一讲 电路的基本知识和基本定律,教学要求,教学要求,1.了解电路的组成，理解有关基本物理量的定义，熟记它们的单位和符号。2.熟练掌握欧姆定律及应用。3.了解电流热效应的应用和可能造成的危害，了解负载额定值的意义。4.掌握电位的计算。5.掌握电流做功及电功率的定义。,一、电路和电路的组成,二、电路图,三、电
2、路的工作状态,第一讲电路的基本知识和基本定律,节目录,第一节 电路及电路图,一、电路和电路的组成,1.电流所流经的路径称为电路。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,一、电路和电路的组成,2.电路通常总是由电源、负载和中间环节（导线和开关）等基本部分组成。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,将非电能转化为电能的装置,将电能转化为其他形式能的装置,用于传输和分配电能,二、电路图,1.用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。,第一讲电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,2.电路图中常用的部分图形符号如表1-1所示。,二、电路图,第一讲 电路的基
3、本知识和基本定律,第1节电路及电路图,电流表 PA 电压表 PV 有功电度表 PJ 无功电度表 PJR 频率表 PF 相位表 PPA 最大需量表(负荷监控仪)PM 功率因数表 PPF 有功功率表 PW 无功功率表 PR无功电流表 PAR 声信号 HA 光信号 HS 指示灯 HL 红色灯 HR 绿色灯 HG 黄色灯 HY 蓝色灯 HB 白色灯 HW 连接片 XB 插头 XP 插座 XS 端子板 XT 电线,电缆,母线 W 直流母线 WB 插接式(馈电)母线 WIB 电力分支线 WP 照明分支线 WL 应急照明分支线 WE 电力干线 WPM 照明干线 WLM应急照明干线 WEM滑触线 WT合闸小母
4、线 WCL控制小母线 WC信号小母线 WS闪光小母线 WF事故音响小母线 WFS预告音响小母线 WPS电压小母线 W事故照明小母线 WELM避雷器 F熔断器 FU快速熔断器 FTF跌落式熔断器 FF限压保护器件 FV电容器 C 电力电容器 CE 正转按钮 SBF反转按钮 SBR停止按钮 SBS紧急按钮 SBE试验按钮 SBT复位按钮 SR限位开关 SQ接近开关 SQP手动控制开关 SH时间控制开关 SK液位控制开关 SL,附加电路中文字符号含义,湿度控制开关 SM压力控制开关 SP速度控制开关 SS温度控制开关,辅助开关 ST电压表切换开关 SV电流表切换开关 SA整流器 U可控硅整流器 UR
5、控制电路有电源的整流器 VC变频器 UF变流器 UC逆变器 UI电动机 M 异步电动机 MA 同步电动机 MS 直流电动机 MD 绕线转子感应电动机 MW 鼠笼型电动机 MC电动阀 YM电磁阀 YV防火阀 YF排烟阀 YS电磁锁 YL跳闸线圈 YT合闸线圈 YC气动执行器 YPA,YA电动执行器 YE发热器件(电加热)FH照明灯(发光器件)EL空气调节器 EV电加热器加热元件 EE感应线圈,电抗器 L 励磁线圈 LF 消弧线圈 LA 滤波电容器 LL 电阻器,变阻器 R 电位器 RP 热敏电阻 RT 光敏电阻 RL 压敏电阻 RPS 接地电阻 RG 放电电阻 RD 启动变阻器 RS 频敏变阻器
6、 RF 限流电阻器 RC 光电池,热电传感器 B压力变换器 BP温度变换器 BT速度变换器 BV时间测量传感器 BT1,BK液位测量传感器 BL温度测量传感器 BH,BM,三、电路的工作状态,（一）通路,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,通路就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电流通过，电路正常工作。,三、电路的工作状态,（二）断路,第一讲电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,断路就是电源与负载未接成闭合回路，电路中没有电流通过。断路又称为开路。,三、电路的工作状态,（三）短路,第一讲电路的基本知识和基本定律,第1节电路及电路图,短路就是电源未经负载而直接由导线（
7、导体）构成通路，电路中电流比通路时大得多，可能烧坏电源和其他设备。,1、给出下列器材：一个电源，一个电铃、两个按钮开关和若干导线。请你安装一个电铃，供两个房子共同使用，电路的结构应该怎么样？（画出设计图）2、在楼梯处安装一只电灯，其两头装有两个开关，人上楼或下楼时拔动一个开关灯就亮；通过楼梯后拔动另一个开关灯就灭。怎样设计电路上述要求（画出设计图？）3、请举例说出有用短接的电路（画出电路图）,练习题,答案,1,2,3,3,一、电流的形成,二、电流的方向,三、电流的大小,第一讲电路的基本知识和基本定律,节目录,第二节 电流,四、电流密度,一、电流的形成,电荷的定向运动称为电流。,第一讲 电路的基
8、本知识和基本定律,第2节电流,二、电流的方向,1.规定以正电荷移动的方向为电流的方向。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,二、电流的方向,2.在分析或计算电路时，常常要求求出电流的方向。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,三、电流的大小,1.通常规定用单位时间内通过导体横截面的电量来表示电流的大小，以字母I表示。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,我们规定：电量的单位是C，时间的单位是s，那么电流的单位是A。,电流常用的单位还有kA、mA、A，其换算关系是：,三、电流的大小,2.凡大小和方向都不随时间变化的电流，称为稳恒电流，简称直流（DC）。,第一讲 电路
9、的基本知识和基本定律,第2节电流,三、电流的大小,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,3.凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变电流，简称交流（AC）。,0,三、电流的大小,举例,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,某导体在5min内均匀通过的电荷量为4.5C，求导体中的电流是多少？,解：,三、电流的大小,4.电流的测量,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,测量电流时必须把电流表串联在电路中，同时要选择好电流表的量程（测量范围），使其大于实际电流的数值。测量直流电流时,还必须使电流从表的正端流入，负端流出。,四、电流密度,电流密度就是当电流在导体的横截面上均匀分
10、布时，该电流与导体横截面积的比值，以字母J表示。,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,电流密度的单位是安培/平方毫米（A/mm2）。,四、电流密度,举例 某照明电路中需要通过21A的电流，问应采用多粗的铜导线?（设铜导线的允许电流密度为6A/mm2）,第一讲 电路的基本知识和基本定律,第2节电流,解：,一、电压,二、电位,三、电压与电位的关系,第一讲电路的基本知识和基本定律,节目录,第三节 电压与电位,一、电压,电场力把单位正电荷从电场中a点移动到b点所做的功称为a、b两点的电压，用Uab表示。,第一讲电路的基本知识和基本定律,第3节电压与电位,一、电压,电压的单位称为伏特，简称伏，
11、用符号V表示。,第一讲电路的基本知识和基本定律,我们规定：电场力把1C电量的正电荷从a点移到b点，如果所做的功为1J，那么a、b两点间的电压就是1V。,电压常用的单位还有kV、mV、V，其换算关系是：,第3节电压与电位,二、电位,电位等于电场力将单位正电荷从该点移动到参考点所做的功。用符号表示，以o点为参考点，则a点的电位为:,第一讲 电路的基本知识和基本定律,参考点的电位等于零。参考点又称为零电位点。高于参考点的电位是正电位。低于参考点的电位是负电位。,电位的单位与电压相同，也是V。,第3节电压与电位,三、电压与电位的关系,结论：电路中任意两点间的电压就等于两点间的电位之差，所以电压又称为电
12、位差。,第一讲电路的基本知识和基本定律,第3节电压与电位,整理得：,三、电压与电位的关系,举例,第一讲 电路的基本知识和基本定律,在图中，已知UCO=3V，UCD=2V.试分别以D点和O点为参考点，求各点的电位及D、O两点的电压UDO。,第3节电压与电位,三、电压与电位的关系,第一讲 电路的基本知识和基本定律,解：（1）以D点为参考点，即D=0V,因为,所以,第3节电压与电位,又因为,所以,三、电压与电位的关系,第一讲 电路的基本知识和基本定律,（2）以O点为参考点，即O=0V,因为,所以,因为,所以,第3节电压与电位,电位练习,24V,如图所示，开关S闭合之前和闭合之后，B点的电位各等于多少
13、？电流的路径是怎样的？,S闭合前：B20155或B10155S闭合后 B0,S闭合前：B2410-104或B6104S闭合后 B633I6/200.3或B0.310=-3,三、电压与电位的关系,第一讲电路的基本知识和基本定律,结论一：参考点改变，各点的电位随之改变，即各点的电位与参考点的选择有关。,结论二：不管参考点如何变化，两点间的电压（电位差）是不变的，即电位差与参考点的选择无关。,第3节电压与电位,三、电压与电位的关系,第一讲 电路的基本知识和基本定律,习惯上规定，电场力移动正电荷做功的方向为电压的实际方向，电压的实际方向也就是电位降的方向，即高电位指向低电位的方向，所以电压又称电位降。
14、,电压的参考方向有两种表示方法。,第3节电压与电位,第一种表示是用箭头表示。箭头由假定的高电位指向低电位。,第二种表示是用双下标字母表示。如Uab，前一个下标字母a表示假定的高电位，后一个字母b表示假定的低电位。,三、电压与电位的关系,第一讲电路的基本知识和基本定律,电压的测量,第3节电压与电位,测量电压时必须把电流表并联在电路中，同时要选择好电压表的量程（测量范围），使其大于实际电压的数值。测量直流电压时,还必须使电压表的正负极和被测电压一致。,第四节 电动势,1 回忆形成电流的两个条件（1）自由电荷（2）两端保持电压 电源是将其它形式的能转化为电能的装置 当电源与外电路 接通时 它能够保持
15、外电路电路两端的电压 从而保持电路中 的电流 电池 化学能-电能 发电机 机械能-电能 2（1）电源的工作原理（2）非静电力在电源内把正电荷从负极移到正极做功的过程 就是把其他形式的能转化为电能的过程 电源就是把其他形 式的能转化为电能的装置 3 定义：电动势-非静电力把正电荷从负极经电源内部移送到正 极所做的功与被移送的电荷量的比值 用字母 E 表示 E=A/q A-非静电力做功 J q-电量 C E-电动势 V 注意点 1 电动势由电源本身决定 与外电路无关 2 电动势的规定方向 自负极通过电源内部到正 极的方向 4与电压的区别：不同的是：电压是衡量电场力做功本领，它表示把单位正电荷从高电
16、位移向低电位电场力所做的功；而电动势是衡量电源力做功本领，表示单位正电荷从低电位移向高电位电源力所做的功。在电源内部电动势的正方向是从负极指向正极，而电压的方向却是从正极指向负极，在电路开路的状态下，测电源的电动势，用电压表测量电源端电压即可。,第五节电阻与电导,一 电阻 1 电阻：表示这种阻碍作用的物理量叫电阻 不仅金属导体有 电阻 其他物体也有电阻 2 导体电阻是由它本身的物理条件决定的 例 金属导体 它的电阻由它的的长短 粗细 材料的性质 和温度决定 3 电阻定律：在保持温度不变的条件下 当导体材料均匀横截 面积相同时 导体的电阻跟它的长度成正比 跟它的横截面 积成反比 R=L/s 式中
17、 导体的电阻率 它与导体的几何形状无关 而与 导体材料的性质和导体所处的条件有关 4电阻率的大小反映材料导电性能的好坏 电阻率愈大 导电性能愈差 不同的物体用途不同 举例 二 电阻与温度的关系 1 温度对导体电阻的影响（1）温度升高 自由电子移动受到 的阻碍增加（2）温度升高 使物质中带电质点数目增多 更易导电 2 一般金属导体 温度升高 其电阻增大 少数合金电阻 几乎不受温度影响 用于制造标准电阻器 3 超导现象 在极低温 接近于绝对零度 状态下 有些金属一些合金和金属的化合物 电阻突然变外为零 这种现象 叫超导现象,第五节电阻与电导,4 电阻的温度系数 温度每升高 1 C 时电阻所变动的数
18、值与原 来电阻值的比 若 t1 时 导体电阻为 R1 t2 时 电阻 R2 则=（R2-R1）/R1（t2-t1）即 R2=R11+（t2-t1）例：一根铜导线L2000m,截面积S2mm2导线的电阻是多少？（铜的电导率是1.75102mm2/m）解：R L/S 1.751022000/217.5例：有一根阻值为1的电阻丝，将它均匀拉长为原来的3倍，拉长后的电阻值为（）A1 B3 C6 D9思考题1、在温度一定的情况下，导体的电阻的大小由哪些因素有决定，写出导体电阻大小的决定式？2、一根长10m，截面为10mm2铜导线，它的电阻是（）若将它均匀拉长为原来的2倍，拉长后的阻值为（）电导：电阻的倒数叫做电导，用G表示G1/R,
