电工基础教案——第一章电路的基本概念.doc

第一章　电路的基本概念 序号 内　　　　　容 学　时 1 绪论 0.5 2 第一节　电路 1 3 第二节　电流和电压 4 第三节　电阻 1 5 第四节　部分欧姆定理 6 第五节　电能和电功率 1.5 7 本章小结与习题 8 本章总学时 4 第一节　电　路 一、电路的基本组成 1．什么是电路 电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。 2．电路的基本组成 电路的基本组成包括以下四个部分： 电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。 　 负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。 　(3) 控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。 (4) 联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。 3．电路的状态 (1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。 (2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。 (3) 短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，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。 二、电路模型(电路图) 由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如，图1-2所示的手电筒电路。 理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，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。 第二节　电流和电压 一、电流的基本概念 电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I或 i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i。 设在 (t = t2－t1时间内，通过导体横截面的电荷量为 (q = q2－q1，则在 (t时间内的电流强度可用数学公式表示为 式中，(t为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 (q的国际单位制为库仑(C)。电流(t)的国际单位制为安培(A)。 常用的电流单位还有毫安mA、微安 (A、千安kA等，它们与安培的换算关系为 1 mA = 10-3A； 1 (A = 10-6 A； 1 kA = 103 A 二、 直流电流 　　如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC或dc，直流电流要用大写字母I表示。 　　直流电流I与时间t的关系在I－t坐标系中为一条与时间轴平行的直线。 三、交流电流 如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示。 四、电压 1．电压的基本概念 电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。 电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏((V)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为 1 mV = 10(3 V； 1 (V = 10(6 V； 1 kV = 103 V 2．直流电压与交流电压 如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。 如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。 第三节　电　阻 一、电阻元件 电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。 电阻定律： ( ——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 · 米(( · m) ； ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(