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1、实用电工电子技术书名：实用电工电子技术书号：978-7-111-51498-5作者：傅贵兴出版社：机械工业出版社配套电子教案第1页/共48页目标：1、理解电路的基本物理量；2、学会电路的连接方法。任务：熟悉电路组成要素，理解电流、电压、电动势的概念和方向以及电阻、电导的关系，完成简单直流电路的连接。第2页/共48页（一）（一）电路的组成电路的组成第3页/共48页（二）电路基本物理量 为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按一定方式组合起来的电流的通路称为电路电路的主要功能：进行能量的转换、传输和分配。实现信号的传递、存储和处理。电路分析的主要任务 在于解得电路物理量，其中最基本的电路物理量就是
2、电流、电压和功率。第4页/共48页1 电流电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。大写大写 I 表示直流电流表示直流电流小写小写 i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号第5页/共48页正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向电流的实际方向。电流的方向用一个箭头表示。电流的方向用一个箭头表示。任意假设的电流方向称为任意假设的电流方向称为电流的参考方向电流的参考方向。如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。第6页/共48页2 电压、电位和电动势 电路中电路中a a、b b点两点间
3、的点两点间的电压电压定义为单位正定义为单位正电荷由电荷由a a点移至点移至b b点电场力所做的功。点电场力所做的功。电路中某点的电路中某点的电位电位定义为单位正电荷由该定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。点移至参考点电场力所做的功。电路中电路中a a、b b点两点间的电压等于点两点间的电压等于a a、b b两点两点的电位差。的电位差。第7页/共48页电压的实际方向电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似，与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为可任选一方向为电压的参考方向电压的参考方向例：例：当当ua=3V ub=2V时时u1=
4、1V最后求得的最后求得的u为正值，说明电压的实际方向为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。与参考方向一致，否则说明两者相反。u2=1V第8页/共48页 对一个元件，电流参考方向和电压参考对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称起见，常常将其取为一致，称关联方向关联方向；如；如不一致，称不一致，称非关联方向非关联方向。如果采用关联方向，在标示时标出一种即如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。第9页/共4
5、8页 电动势是衡量外力即非静电力做功能力电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源电源的电动势的电动势。电动势的实际方向与电压实际方向相反，电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。规定为由负极指向正极。第10页/共48页3 电功率电场力在单位时间内所做的功称为电场力在单位时间内所做的功称为电功率电功率，简称功率。简称功率。功率与电流、电压的关系：功率与电流、电压的关系：关联方向时：p=ui非关联方向时：p=uip0时吸收功率，时吸收功率，
6、p0时放出功率。时放出功率。第11页/共48页例例：求图示各元件的功率.（a）关联方向，P=UI=52=10W，P0，吸收10W功率。（b）关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，吸收10W功率。第12页/共48页4.电位的计算第13页/共48页任务二 指针式万用表的设计制作 第14页/共48页目标：1、电阻串、并联的计算方法 2、掌握指针式简易万用表档位的设计方法 3、了解电路的制作方法 4、学会使用万用表任务：理解电阻串、并联以及分流、分压的应用,能设计指针式万用表的交、直流电压档、直流电流和电阻档。能正确选择元件，了解万用表电路的制作方法。第15页/共48页(一）电阻的串联及并联 具
7、有相同电压电流关系（即伏安关系，简写为VAR）的不同电路称为等效电路，将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为等效变换。将电路进行适当的等效变换，可以使电路的分析计算得到简化。第16页/共48页1电阻的串联n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻第17页/共48页分压公式分压公式两个电阻串联时两个电阻串联时第18页/共48页2电阻的并联n个电阻并联可等效为一个电阻个电阻并联可等效为一个电阻第19页/共48页分流公式分流公式两个电阻并联时两个电阻并联时第20页/共48页电阻混联求等效电阻电阻混联求等效电阻 应用举例：应用举例：如图所示：求在开关打开和闭合时的电流如图所示：求在开关打
8、开和闭合时的电流I？解：1）当开关打开时：等效电路为：故电流I=8/4=2A第21页/共48页 2）当开关闭合时：等效电路为：故电流I=8/（2+10/7）=2.3第22页/共48页（二）简易指针式万用表的设计 1、电流档的设计（计算R1和R2）直流电流档设计为5mA和50mA两个档位。R1是50mA档的分流电阻，R1和R2是5mA档的分流电阻，设计并计算出电阻R1和R1的值第23页/共48页2、直流电压档的设计直流电压档设计为5V档和50V档两个档位，电路图如右图。DB间电压量程为50V，AB间电压量程为5V，CB间可以看成更小量程的电压档，其量程为0.15V。据此，可分别求出这两档的内阻。
9、第24页/共48页3、电阻档的设计电阻档设计为“1K”和“10”两个档,电路如图下图所示，其中（a）与（b）都是“1K”档，不同的是调零电阻RT的工作状态不同。（c）是“10”档的电路。RT的作用是测量前将欧姆表调至零点。即在测量前，将“+”“-”表笔短接，使表头满偏，以满足Ig=E/Rk。第25页/共48页4、交流电压档的设计交流电压档的设计电路如图右图所示，分压电阻R8和R9的计算方法，与直流电压档的分压电阻R4和R5的计算方法相仿，分别求出10V交流电和50V交流电档的内阻即可求出分压电阻R8和R9。第26页/共48页5、简易万用表电路总成第27页/共48页（三）万用表的使用（三）万用表
10、的使用 1 1 1 1、类型、类型第28页/共48页第29页/共48页2 2、万用表的使用方法、万用表的使用方法（1）测电阻第30页/共48页测试前先欧姆调零读数应乘上倍乘转换量程后再次欧姆调零选择合适的量程不能带电进行测量使用完毕将档位置空电位或交流电压的最高档位万用表测量电阻的注意事项第31页/共48页 （2）测电压注意事项：1、测量电压时万用表所放电压档位要大于估计的电压；2、测量电压时注意选择测量直流电压和交流电压档位，否者测量误差很大；3、侧量电压时“切记”不可以错放在电流档位测量电压，以防短路造成事故。第32页/共48页（3 3）测电流）测电流 注意事项：1、与被测部分串联；2、选
11、择合适的量程；3、测直流量时，注意极性。第33页/共48页（1）在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。（2）在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。（3）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。（4）万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。（5）万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用，还应将万用
12、表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。测量过程中的注意事项第34页/共48页任务三 基尔霍夫定律与支路电流法第35页/共48页目标：1、能绘利用基尔霍夫定律求解复杂电路 2、能用实验的方法验证基尔霍夫定律 任务：理解基尔霍夫定律的内容，用支路电流法计算有两个网孔电路的支路电流，计算电路的等效电阻；进行试验电路的制作与调试。第36页/共48页(一）一）基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为支路。3条或3条以上支路的连接点称为节点。电路中任一闭合的路径称为回路。图示电路有图示电路有3条条支路，支路，2个节点，个节点，3个回路。个回路。第37页/共48页(二）基尔霍夫电流定
13、律（KCL）在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。定等于从该节点流出的电流之和。在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。恒等于零。表述一表述二可假定流入节点的电流为正，流出节点可假定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负；也可以作相反的假定。的电流为负；也可以作相反的假定。所有电流均为正。所有电流均为正。第38页/共48页 KCL通常用于节点，但是对于包围通常用于节点，但是对于包围几个节点的闭合面也是适用的。几个节点的闭合面也是适用的。例：列出下图中各节点的例：列出下图中各节点的KCL方程
14、方程解：取流入为正解：取流入为正以上三式相加：以上三式相加：i1 i2i3 0 节点a i1i4i60节点b i2i4i50节点c i3i5i60第39页/共48页(三）基尔霍夫电压定律（KVL）表述一表述二 在任一瞬时，在任一回路上的电位升在任一瞬时，在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。之和等于电位降之和。在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和恒等于零。恒等于零。电压参考方向与回路绕行方向一致时电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。取正号，相反时取负号。所有电压均为正。所有电压均为正。第40页/共48页 对于电阻电路，回路中电阻上电压降对于电
15、阻电路，回路中电阻上电压降的代数和等于回路中的电压源电压的代数的代数和等于回路中的电压源电压的代数和。和。在运用上式时，电流参考方向与回路在运用上式时，电流参考方向与回路绕行方向一致时绕行方向一致时iR前取正号，相反时取负前取正号，相反时取负号；电压源电压方向与回路绕行方向一致号；电压源电压方向与回路绕行方向一致时时us前取负号，相反时取正号。前取负号，相反时取正号。第41页/共48页 KVL通常用于闭合回路，但也可推通常用于闭合回路，但也可推广应用到任一不闭合的电路上。广应用到任一不闭合的电路上。例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程第42页/共48页(四）支路电流法 支路电流法是以支路
16、电流为未知量，支路电流法是以支路电流为未知量，直接应用直接应用KCL和和KVL，分别对节点和回，分别对节点和回路列出所需的方程式，然后联立求解出路列出所需的方程式，然后联立求解出各未知电流。各未知电流。一个具有一个具有b条支路、条支路、n个节点的电路，个节点的电路，根据根据KCL可列出（可列出（n1）个独立的节点电）个独立的节点电流方程式，根据流方程式，根据KVL可列出可列出b(n1)个独个独立的回路电压方程式。立的回路电压方程式。第43页/共48页（2）节点数n=2，可列出21=1个独立的KCL方程。（1）电路的支路数b=3，支路电流有i1、i2、i3三个。（3）独立的KVL方程数为3(21
17、)=2个。回路回路I回路回路节点节点a 第44页/共48页解得：解得：i1=1A i2=1Ai10说明其实际方向与图示方向相反。说明其实际方向与图示方向相反。对节点对节点a列列KCL方程：方程：i2=2+i1例例：如如图图所所示示电电路路，用用支支路路电电流流法法求求各各支支路路电流及各元件功率。电流及各元件功率。解：解：2个电流变量个电流变量i1和和i2，只需列只需列2个方程。个方程。对图示回路列对图示回路列KVL方程：方程：5i1+10i2=5第45页/共48页各元件的功率：各元件的功率：5电阻的功率：电阻的功率：p1=5i12=5(1)2=5W 10电阻的功率：电阻的功率：p2=10i2
18、2=512=10W 5V电压源的功率：电压源的功率：p3=5i1=5(1)=5W 因因为为2A电电流流源源与与10电电阻阻并并联联，故故其其两两端端的的电电压压为：为：u=10i2=101=10V，功率为：，功率为：p4=2u=210=20W 由由以以上上的的计计算算可可知知，2A电电流流源源发发出出20W功功率率，其其余余3个个元元件件总总共共吸吸收收的的功功率率也也是是20W，可可见见电电路路功功率率平衡。平衡。第46页/共48页例：如图所示电路，用支路电流法求例：如图所示电路，用支路电流法求u、i。解：该电路含有一个电压为解：该电路含有一个电压为4i的受控源，在求的受控源，在求解含有受控源的电路时，可将受控源当作独立解含有受控源的电路时，可将受控源当作独立电源处理。电源处理。对节点对节点a a列列KCLKCL方程：方程：i i2 2=5+=5+i i1 1对图示回路列对图示回路列KVLKVL方程：方程：5 5i i1 1+i i2 2=4 4i i1 1+10 +10 由以上两式解得：由以上两式解得：i i1 1=0.5A=0.5Ai i2 2=5.5A=5.5A电压：电压：u=i2+4i1=5.5+40.5=7.5V第47页/共48页感谢您的观看。第48页/共48页