电工学-电工技术和电子技术.ppt

电工学,电工技术和电子技术,△电工学在生活、学习、国防、工作等中的应用△电工学在科学技术界的地位,技术基础课基本知识、基本理论、基本技能电路模型强调共性；电路实体强调应用。,电工学在水利工程等中的相关应用,第1章直流电路,1电路的组成由各种电气器件（包括电源、开关、负载等）按一定方式用导线连接组成的总体，提供电流通过的闭合路径，实现能量或信号的输送或转换。电源把其它形式的能量转换为电能发电机将机械能转换为电能。负载取用电能，把电能转换为其它形式的能量电动机、电热炉、电灯等。热电偶将温差转换成电信号；量程开关将距离转换成电信号；话筒将声音转换成电信号；应变片将力转换成电信号。,电流金属导体处于电场内时，自由电子受电场力的作用，逆着电场的方向作定向移动，形成了电流。,单位是A安［培］。在1秒内通过导体横截面的电荷为1C库仑时，其电流则为1A。,3电压电场力把单位正电荷从电场中A点移到B点所做的功WAB称为A、B间的电压UAB电压的单位为V伏［特］。如果电场力把1C电量从A点移到B点所作的功是1J焦耳，则A与B两点间的电压就是1V。,4电动势为了维持电路中有持续不断的电流，必须有一种外力，把正电荷从低电位处（如负极B）移到高电位处（如正极A）。外力克服电场力把单位正电荷由低电位B端移到高电位A端，所做的功称为电动势，用E表示。如果外力把1C的电量从点B移到点A，所做的功是1J，则电动势就等于1V。,图1-4电动势、电流和电压,,,5电功率在直流电路中，电场力所做的功是WQU。把单位时间内电场力所做的功称为电功率P，则,PEI若P＞0，是耗能元件；若P＜0，为供能元件。设备的功率为P时，t秒内消耗的电能为WPt，电能就等于电场力所作的功，单位是J焦耳］。电工技术中，直接用Ws瓦特秒）作单位，实际上则用kWh千瓦小时）作单位，俗称1度电。,6欧姆定律,导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比。,电阻的单位是Ω欧［姆］），或kΩ千欧）或MΩ兆欧）。1kΩ103Ω，1MΩ106Ω电阻的倒数1/RG，称为电导，它的单位为S西［门子］。对闭合电路，如RL为负载电阻，R0为电源内阻，若略去导线电阻不计，则,伏安特性温度一定的条件下，电阻两端的电压与通过电阻的电流之间的关系称为伏安特性。,一般金属电阻的阻值不随所加电压和通过的电流而改变，即在一定的温度下其阻值是常数，这种电阻的伏安特性是一条经过原点的直线，称为线性电阻。,非线性电阻如,半导体二极管的正向电阻就是非线性的。半导体三极管的输入、输出电阻也都是非线性的。对于非线性电阻的电路，欧姆定律不再适用。全部由线性元件组成的电路称为线性电路。,图1-8二极管正向伏安特性,6电路的连接,电阻的串联,1流过串联各元件的电流相等，即I1I2I3;2等效电阻RR1R2R3;3总电压UU1U2U3;4总功率PP1P2P3;5电阻串联具有分压作用。,利用串联分压原理，可扩大电压表的量程。例现有一表头，满刻度电流IQ50μA，表头电阻RG3kΩ，若要改成量程为10V的电压表，如图1-10，试问应串联一个多大的电阻解满刻度时表头端电压为UG5010-631030.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为R，则R上分得的电压为UR10－0.159.85V，故即应串联197kΩ的电阻。,电阻的并联1并联电阻电压相同，即UU1U2U3；2总电流II1I2I3；3总电阻的倒数,总电导GG1G2G3；其等效电阻RR1∥R2∥R3，符号“∥”表示电阻并联。,用电器在电路中通常都是并联运行的，相同电压等级的用电器必须并联在同一电路中。例有三盏灯接在110V电源上，其额定值分别为110V、100W,110V、60W,110V、40W，求总功率P、总电流I及通过各灯泡的电流及等效电阻。解（1）因外接电源符合各灯泡额定值，各灯泡正常发光，故总功率为PP1P2P31006040200W,4总功率PP1P2P3；5具有分流作用。,（2）总电流与各灯泡电流为,3等效电阻为,7电气设备的额定值、电路的状态,1额定电流IN电气设备长时间运行以致达到最高允许温度时的电流,称为额定电流。2额定电压（UN）为限制电气设备电流并考虑材料绝缘性能等因素，允许加在电气设备上的电压限值，称为额定电压。3额定功率（PN）在直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是额定功率，即PNUNIN,电气设备的额定值都标在铭牌上，必须遵守。,电路的状态通路（有载工作状态）使电源与负载接成闭合回路，电路便处于通路状态。在实际电路中，负载都是并联的。,电路中的用电器是由用户控制的。当并联的用电器增多时，等效电阻RL就会减小；而电源电动势E通常为一恒定值，且内阻R0很小，电源端电压U变化很小，所以电源输出的电流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大（变重）。当并联的用电器减少时，等效负载电阻RL增大，电源输出的电流和功率将随之减小，这种情况称为负载减小（轻）。注意所谓负载增大或负载减小，是指增大或减小负载电流，而不是增大或减小电阻值。,电源端电压U随电源输出电流I的变化关系，即Uf（I）称为电源的外特性，如图1.13。通路时电路的三种工作状态当电气设备的电流等于额定电流时称满载工作状态；当电气设备的电流小于额定电流时，称轻（欠）载工作状态；当电气设备的电流大于额定电流时，称过载工作状态。,电源的外特性,断路电源与负载没有构成闭合回路。,R∞，I0电源内阻消耗功率PE0负载消耗功率PL0路端电压U0E此种情况，也称为电源的空载。,短路电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路，如图1.14所示。折线指明短路点的符号。短路的特征R0，U0短路电流PEIs2R0电源内阻消耗功率,电源内阻R0一般都很小，所以短路电流IS总是很大。所以,电源短路是一种严重事故,应严加防止。常在电路中串接熔断器。熔断器中装有熔丝。熔丝是由低熔点的铅锡合金丝或铅锡合金片做成的。,熔断器的符号，熔断器在电路中的接法,本次课主要内容1、电工学发展史、电工学在工作和生活中的应用2、直流电路的基本概念、电量、额定值、工作状态等,作业P.8.及P.9.的“分析与思考”,