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电工电子教案.doc

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1电工电子技术教案任课老师:教授班级:星期 一 二 三 四 五1-2 计算机(201)12 机械 1 计算机(205)12钳焊 计算机(205)12钳焊3-4 电工电子(502)13 机械 电工电子(502)13 机械 电工电子(203)12 机械 4单周5-6 电工电子(203)12 机械 4 计算机(201)12 机械 11-2 计算机(502)11 机电 4 电工电子(202)12 机械 2 计算机(103)12 机械 33-4 计算机(103)12 机械 3 计算机(502)11 机电 4 电工电子(202)12 机械 2双周5-6 电工电子(202)12 机械 22模块一电工基础知识课题一直流电路掌握一定的电工电子基础知识,是现代人必备的基本素质。电路的定义电路是电流可以通过并利用其实现不同功能的电子元器件的集合,主要是由相互连接的电气设备和电器元件构成的网络。构成电路的基本部分1)电气设备2)电器元件3.电路的主要作用:1)实现电能的传输、分配和转换,2)能实现信号的 传输和处 理如电炉在电流通过时是将电能转换成热能,电视机可将接收的信号经过处理,转换成图像和声音。4.电路的种类根据使用的电源不同,电路可以分为:1) 直流电路2) 交流电路。手电筒就是一种最简单的直流照明电路,5.一般电路的组成基本部分1)电源、2)负载、33)开关4)连接导线 。知识一 电路及基本物理量一、电流1.定义:电荷在电场力的作用下有规则的定向移动称作电流。2.方向:规定正 电荷的运动方向为电流的实际方向。3.大小:电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面电荷量的多少。电流 I 用下式表示:I=Q/t 4 单位:基本单位:安培(A)=库仑(C)/秒(S)换算单位: 千安(kA) 1kA=103A毫安(mA) 1mA=10-3A微安(uA) 1uA=10-3mA=10-6A5.电流方向的确定:在电路的分析计算中,可以任意假定一个电流方向,列方程求解,当解出电流值为正, 则电流的实际方向与假定方向一致,反之,当解出的电流值为负值时, 则电流的实际方向与假定方向相反。a)I0 b)I200 mA 时),黑表笔插入 COMiL,并将万用表串联在被测电路中。测量直流量时,数字万用表能自动显示极性。135)电阻的测量:将量程开关拨至电阻挡的合适量程,红表笔插入 Vf2Hz 孔,黑表笔插入 COM 孔。如果被 测电阻值超出所选择 量程的最大值,万用表将 显示…l’,这时应选择 更高的量程。测量电阻时,红表笔接正极,黑表笔接负极。另外,在测量晶体管有极性的元器件时,也 应注意表笔的极性。(2)使用注意事 项1)如果无法预先估计被测电压或电流的大小,应先将万用表拨至最高量程挡测量一次,再视情况逐渐把量程减小到合适位置。2)满量程时, 仪表仅在最高位显示数字…1’,其他位均消失,这时应选择更高的量程。3)测量电压时, 应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联,测直流量时不必考虑正、负极性。4)当误用交流电压挡去测量直流电压,或者误用直流电压挡去测量交流电压时,显示屏将显示“000”,或低位上的数字出现跳动。5)禁止在测量高电压(220 V 1:2JE)或大电流(0.5 A 以上)时换量程,以防止产生电弧,烧毁开关触点。146)当显 示“E” 时,表示电池 电压低于工作电压,需要更 换电池。测量完毕,应将量程开关拨至最高电压挡,并关 闭电源。15知识二 欧姆定律一、部分电路的欧姆定律1.部分电路:不含有电源的一段负载电路称为部分电路,2.部分电路欧姆定律:导体中的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。表达式为:I=U/R二、全电路欧姆定律1.全电路:电源加部分电路组成的闭合电路称为全电路.2.全电路欧姆定律:1)闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与总电阻(内电阻+负载电阻)成反比。2)表达式为: I=E/(R+r)E=IR+Ir=U 外 +U 内 = U +U 内3)全电路欧姆定律又可以表述为:电源电动势等于闭合电路中内外电路电压降之和。三、电路的三种状态电路通常有三种状态,即通路、开路和短路1.通路电路构成闭合回路,负载有电流通过。16电源端电压 U 与电源电动势的关系是:电源的外特性曲线,如图:2.开路(断路)1)电路中的电流为零,2)电压等于电源的电动势。3.短路1)电源被短路: 电源两端未经负载而直接由导线构成闭合回路。2)电路中短路电流 I=E/r3)由于电源内阻一般都很小,短路时电流比正常电流大很多倍,电源很快会发热烧毁,甚至会引起火灾。因此短路是严重的故障状态, 为避免发生这样的事故,4)通常在电路中串接熔断器或自动断路器等保护装置,以便发生短路时,迅速将故障电路自动切断。四、电功和电功率1.电功电流所做的功,用字母 W 表示,单位焦耳(J)数学表达式为:172. 电能1) 电流做功消耗的是电能,用符号 kW·h 表示,单位是千瓦时(度)2) 千瓦时和焦耳的换算关系为:3)电能的大小可用电度表测量,如家用单相电度表。3.电功率1)电流在单位时间内所做的功,叫做电功率。用字母 P 表示, 单位瓦(w)2)数学表达式为:学习与思考一个额定电压为 220 V、额定功率为 60 W 的灯泡,接到 220 V电源上,正常发光;当电源电压降低很多或高于 220V时,灯泡会出现什么现象?18知识三电阻的连接实际电路中,电阻的连接方式多种多样,最基本和最常用的是串联和并联。一、电阻的串联电阻串联电路具有以下特点:(1)电路中流过每个电阻的电流都相等,即:(2)电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和,即:(3)电路的总电阻等于各串联电阻之和,即:(4)根据欧姆定律及串联特点(1)可得:二、电阻的并联多个用电器负载接在电路中相同的两点之间,承受同一电压,这种连接方式叫电阻的并联。1920知识四 基尔霍夫定律准备知识1.复杂直流电路的求解依据——欧姆定律+基尔霍夫定律。2.有关复杂电路的几个基本术语(1)支路:电路中的每一个分支称为支路。每一条支路由一个或几个相互串联的电路元件所构成。图中有 3 条支路。其中1)有源支路: 含有电源的支路称为有源支路。图中有源支路有 2 条2)无源支路: 不含电源的支路称为。图中无源支路有 1 条(2)节点:电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。图中有 A、B 两个节点(3)回路:电路中任一闭合路径都称为回路。不含交叉支路的回路称为网孔或独立回路。图中有 3 个回路,只有 3 个网孔。一、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律(节点电流定律)它指出在电路中,任何时刻,流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流21之和。即:在电路中,任何时刻,对任一节点来说,流进或流出 该节点电流的代数和等于零。二、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律(回路电压定律)在任一闭合回路中所有支路电压的代数和恒等于零。用公式表示为:∑U=0即在任一闭合回路中所有支路电动势的代数和等于用电器上的电压降的代数和。∑E=∑U 基尔霍夫定律既适用于直流电路也适用于交流电路例:在如图电路中,已知:El=18 V, E2=9 V,Rl=R2=1Ω,R3=4Ω。求各支路电流。解:由基尔霍夫第一定律有:由基尔霍夫第二定律列出回路电压方程回路 l:回路 2:代入已知数有解联立方程式22解得:练习:这楼道设计一个照灯电路,要求在楼道一两头各装一只单刀双掷开关,使得两头都能控制同一盏灯的亮灭。23课题小结1.电流流经的路径叫电路。一般电路由电源、负载 、开关和连接导线组成。2.电路的几个主要物理量,见下表:3.电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量。4.欧姆定律是电路计算的基本定律之一,其数学表达式为:部分电路欧姆定律:全电路欧姆定律:5.电路在三种状态下各物理量间的关系6.保证电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别24称为额定电流、额定电压和额定功率。7.电阻的连接有三种方式:串联、并 联和混联,其性质见表 l—4。8.基尔霍夫第一定律是反映电路中, 对任一节点相互关联的所有支路电流之间的关系。其表达式为∑I=0 或∑I 入 一∑I 出 。9.基尔霍夫第二定律是反映电路中, 对组成任一回路的所有支路的电压之间的关系。其表达式为∑U=0 。25课题二磁与电磁电流可以产生磁场,磁场也可以产生电流, 电与磁有着密不可分的关系。知识一电流的磁场磁体能够产生磁场,但它并不是磁场的唯一来源,下面主要介绍电生磁的现象。一、电流的磁场1820 年,丹麦物理学家奥斯特做了一个实验,把一条导线平行地放在磁针的上方,给导线通电后发现磁针发生偏转,并停止在垂直于导体的位置上;中断导体中的电流,小磁针将恢复原位置;电流方向改变,磁针会反向转动。 在铁棒上绕上漆包线,通上电流后, 铁棒能吸引铁屑。二、电流的磁效应通电导体周围与永久磁铁一样也存在着磁场,这 种现象叫电流的磁效应。安培定则电流所产生磁场的方向用右手螺旋定则(也称安培定则)来判断。261. 直线电流产生的磁场以右手拇指的指向表示通电电流的方向,弯曲四指的指向表示电流产生的磁场方向。2. 环行电流产生的磁场以右手弯曲的四指指向表示通电电流的方向,拇指所指的方向即为磁场方向。27知识二磁场对电流的作用一、电磁力与磁感应强度1.电磁力磁场对通电导体的作用力称为电磁力,也称安培力。判断电磁力的方向:左手定则伸平左手,使大拇指与四指垂直,手心正对磁场方向,四指指向通电电流的方向,则拇指的指向就是通电导体的受力方向。2.磁感应强度用来描述磁场中各点的磁场强弱和方向的物理量,叫磁感应强度。就是同一块磁铁,两极附近的磁场也比其他部位的磁场强。磁感应强度的定义: 也可以写成 F=BIL例:试判断两根相距很近且相互平行的通电直导线之间所受电磁力的方向。(1)两导体通 过不同方向的电流,导线相互远离(2)两导体通 过同方向的电流,导线相互靠近281) 2)判别方法:先用安培定则(右手螺旋定则)判断每根导线产生的磁场方向,再用左手定则来判断另一根导线所受电磁力方向。29二、磁场对通电线圈的作用1.磁场对通电线圈也有作用力磁场对通电线圈产生电磁转矩,是使线圈绕轴线转动的原理,被广泛应用于电工仪表,如电流表、电压表、万用表等指 针的偏转 ,都是根据这一原理制作的,也是电动机旋转的基本原理。2.磁通用磁感应线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大小,当需要定量描述磁场在某一范围内分布情况时需引入一个叫磁通的物理量,用字母西表示。磁通定义为:磁感应强度 B 和与它垂直方向的某一截面积 s 的乘积。在均匀磁场中,磁通西的表达式为:磁通的单位是韦伯(wb),简称韦。当面积一定时,如果通过该面积的磁感应线越多,则磁通越大,磁 场越强。这一概念在电气工程上有极其重要的意义,如变压器、电动机、 电磁铁等就是通30过尽可能地减少漏磁通,增强一定铁心截面下磁场的强度来提高其工作效率的。
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