第一章 电工基础知识 第一节 直流电路Date1采油工电工基础知识教学课件.电路是电流流过的路径 返回例如：合上电动机的闸刀开关,电荷从电源出发，经过导线，电动机，形成电流的闭合路径，电动机运转,将电能转化为机械能。 .电路的组成 电路由电源、负载、开关、导线和保护控制辅助器件组成 。电路中各元件的作用: .电源：是产生电能的设备。电源将其他形式的能转换为电能。 举例说明 :电池把化学能转换为电能; 发电机把机械能转换为电能; 光电池把太阳能转换为电能（用于人造卫星上）;风力发电机把风能转换为电能 ; 核电站里的原子能发 电机把原子能转换为电能等等.原子能要和平利用,因为用于战争杀伤力太大.1945.8.6日上午8点15分,美国飞机在日本广岛投下一颗原子弹,杀死78150人,失踪13983人,总计92133人.我国建立了秦山核电站和大亚湾核电站发电,和平. .负载：是把电能转换为其它形式的能的设备。举例说明:电炉将电能转换为热能 电动机把电能转换为机械能;电灯把电能转换为光能和热能等等。 开关：控制电路的工作状态. 举例说明:合上开关,电灯通电发光,断开开关,电灯失电熄灭.开关也是电路不可缺少的元件,按钮不能代替它. 导线:传输和分配电能. 把电源、负载、开关连接起来 , 组成电路, 传输和分配电能。举例说明: 供电公司的高压输电线,把电 能输送到采油厂和钻井公司,再经 变压器降压后,由低压输电线分配 输送给采油机和钻井机。 保护控制辅助器件:保护和控制用电设备. 电路分内电路和外电路两部分.电源内部的电路叫内电路,电源外部的电路叫外电路. 例如:. Date2采油工电工基础知识教学课件什么是欧姆定律? 返回研究电路应该由浅入深的进行。欧姆定律是电路所遵守的最简单的一条定律.它研究的是，一段导体通过的电流与它两端的电压以及它本身电阻之间的关系。德国物理学家欧姆(Georg Simon Ohm 1787-1854)经过研究发现：通过一段导体的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,即：式中：I 为流过导体的电流,单位是安培（A）. (安培Ampere 1775-1836,法国物理学家)U为导体两端的电压,单位是伏特（V）. (伏特volt 1745-1827,意大利物理学家)R为导体的电阻,单位是欧姆（ ）.电阻表示导体对电流的什么作用?解释正比,反比关系. 说明: 在上式的 I、U、R三个量中，已知其中的两个，利用欧姆定律就可以求出第三个。练习题:判断 导体两端有电压,是导体中产生电流的条件( ). Date3采油工电工基础知识教学课件例题：一盏100W/220V的电灯，灯泡的电阻是 484 , 当电源电压为220V时，求通过灯泡的电流。解：已知电灯的电压和电阻,通过灯泡的电流为练习题1：一个4的电阻，通过5A的电流,它两端的电压是多少伏特？练习题2：一个电阻,通过25A的电流 ,它两端的电压是100V, 求它的阻值.练习题3:判断 根据欧姆定律,导体所加的电压越高,其电 阻值就越大.( ) Date4采油工电工基础知识教学课件由欧姆定律可知, ,电阻有电流通过时,两端必有电压, 这个电压叫做电压降. 输电导线都有一定的电阻 , 电流流过它时会产生一定的电压降.因此 ,线路末端的电位总是比始端的电位低 ,输电线路上电压降低的数值叫做电压损失.如果线路较长,线路电流较大,电压损失就较大,负载得到的电压会明显下降, 影响设备正常工作. 例如, 电动机的电源线过细而又很长时, 端电压降低 ,转矩减小, 严重时会闷车.又如,电灯电源线较长又很细时,灯丝发红. 超导现象:导体在低温下电阻突然下降为零,这种现象叫超导现象.在超导状态下,导体传导电流却没有能量损耗 .用液态氮冷却导体可以使导体处于超导状态,科学家试图在常温下获得超导体,目前还没有新进展.Date5采油工电工基础知识教学课件电阻的串联电路在电路中，负载电阻的连接方式是多种多样的，串联电路是最简单的一种。 何谓电阻的串联 将两个或两个以上的电阻依次首尾相连， 使各电阻通过同一电流，叫电阻的串联。 三个电阻串联如下图所示.连接方式和电流.R1R2R3U1U2U3+UDate6采油工电工基础知识教学课件串联电路的特点 电路总电流等于各电阻上的分电流：I=I1=I2=In (n个电阻串联时) 电路总电压等于各电阻上分电压之和: U=U1+U2+Un (n个电阻串联时) 电路等效电阻等于各分电阻之和:R=R1+R2+Rn (n个电阻串联时)R1R2R3U1U2U3+UDate7采油工电工基础知识教学课件例：下图的左图中R1=10 , R2 =5 , R3=20 的三个电阻串联， 流过的电流是5A，求串联电路的等效电阻和总电压。认识电路. 解：等效电阻R=R1+R2+R3=10+5+20=35 总电压U=IR=5A35=175V 如右图所示.练习题: R1=30, R2 =40, R3=50的三个电阻串联,两端加总电 压U=240V, 求流过它们的电流和每个电阻两端的电压. 说明：1. 在电源电压不变的情况下,给用电器串联一个电阻,电路中电流就要减小.例如:大型电动机启动时,为了防止电流过大,常在启动回路串联启动电阻限制启动电流.2.串联电阻可以分压.例如:在电压表中串联分压器,可以扩大电压表的量程。R=R1+ R2+ R3 =35+U=175VR1R2R3U1U2U3+UI=5ADate8采油工电工基础知识教学课件例 ：额定工作电压为U=220V,电阻为R= 48.4 的电阻性负载, 通过双股导线接在220V的电源上 , 导线总电阻 r=1.6 , 求负载上得到的实际电压。解：电路总电阻为 R+r=48.4+1.6=50，电路电流为负载上的电压 U负载=R =4.4A48.4=212.96V220V导线上的电压 U导线=r =4.4A1.6=7.04V 它叫什么 ?负载所得的电压低于额定电压，为什么？负载电压降低的百分数为:练习题 :已知负载电阻R=50 ,导线电阻为r=5 ,负载正常工 作电压为U=200V,所需电源电压US =? Date9采油工电工基础知识教学课件电阻的并联电路何谓电阻的并联?几个电阻头尾分别连在一起，即电阻都接在两个 节点之间，承受同一电压的连接方式，叫电阻的 并联。三个电阻并联的电路如下图所示.连接方式和电压.+UR1 R3 R2 1 2 3 IDate10采油工电工基础知识教学课件并联电路的特点 电路总电流等于各个电阻上的分电流之和.=1+2 +n (n个电阻并联) 电路总电压等于各个电阻上的分电压.U=U1=U2=Un (n个电阻并联) 电路等效电阻的倒数等于各个分电阻倒数之和.(n个电阻并联)+UR1 R3 R2 1 2 3 IDate11采油工电工基础知识教学课件例题 下图R1=20，R2=30 , R3=60三个电阻并联, 两 端加上U=120V电压 , 求等效电阻、各个电阻的分 电流和总电流。认识电路.解:于是等效电阻: R=10。 R1上的电流:+UR1R3R21 2 3I即Date12采油工电工基础知识教学课件R2上的电流:R3上的电流:总电流:=1+2 +3=6A+4A+2A=12A或者总电流:练习题 R1=2，R2=3 , R3=6三个电阻并联，两端 加上U=48V电压, 求等效电阻、各个电阻的分电流 和总电流。+UR1R3R21 2 3IDate13采油工电工基础知识教学课件 从上例可以看出：几个电阻并联后，等效 电阻比其中的任意一个分电阻都小，总电 流比其中任意一个分电流都大。并联电阻 可以达到分流的目的，电流表的扩程就是 通过并联电阻分流来实现的。 日常生活中的电灯,电风扇,电视机,电冰箱等等,都是并联在220V/50HZ电源上工作的. 练习题:用电器串联使用,会出现什么问题?A.额定电压相等而阻值不同的用电器串联使用,都会分得不合适的工作电压;B.额定电压相等阻值也相同的用电器串联使用, 电源电压要提高,给输配电造成困难.同时,当一个用电器发生故障而断路时,另一些用电器都停止工作.Date14采油工电工基础知识教学课件电阻的混联电路 在一些电路中,既有电阻的串联,又有电阻的 并联,这种电阻的连接方式称为电阻的混联. 如下图所示.认识电路分析计算这种电路, 要利用电阻的串、并联计算公式逐步进行.练习题:上图中, R1=100, R2=300, R3=600, R4=700, 求R .R1R4R2R3Date15采油工电工基础知识教学课件基尔霍夫定律 返回(Kirchhoff 1824-1887,德国科学家)研究复杂电路,要用基尔霍夫定律,它分两条,即KCL和KVL. 1.基尔霍夫电流定律:在电路中,任一时刻,流入任一节点的电流代数和为零： .它是支路电流之间的关系方程.在下图,流入节点O的电流I前冠“+”号, 流出节点O的电流I前冠“”号,列 方程求未知电流. “”表示求代数和的意思,电流流入节点还是流出节点, 以箭头指向为准. 例如:图中,I1=2A, I2=5A, I3=7A,求I4=? 解: 于是, I4=I1-I2+I3=2A-5A+7A=4A 练习题:右图,在节点A处,求I3=?书上叙述为: “流入节点的电流之和必等于流出该节点的电流之和”,其实一样,可用右图验证I1+I3=I2+I4 , I4=I1-I2+I3=0I1=2AI2=5AI4=?I3=7AI1=9 AI2=3 AI3 ADate16采油工电工基础知识教学课件2.基尔霍夫电压定律: 在电路中, 任一时刻,沿任一回路一周, 各支路电压 代数和为零: .它是支路电压之间的关系方程. 如下图,先选择回路绕行方向,沿回路绕行方向的电压降U前冠“+”号, 沿 回 路绕行方向的电压升U前冠“”号, 列方程求未知电压或电流. “”表 示求 代数和的意思. 电阻沿电流方向产生电压降,沿电流反方向产生电压升 ; 电 源沿电动势方向为电压升,沿电动势反方向为电压降.回路绕行方向与支路 电流方向是两回事! 例如,下图U1=12V, U2=3V, R1=4, R2=5,求电流I.认识电路解:选回路顺时针方向绕行(逆绕也可)于是, I=1A练习题:右图,求U3=? 书上叙述为: “沿回路绕行 一周,各电源电压升代数和 等于各电阻电压降的 代数 和”,其实一样,可用右图验证:U1-U2=IR1+IR2 ,代入数据计算,结果一样.- +U1=3VU2=8VU3=?+-_+ U1 _+ U2 _R1R2I电动势方向 电压升方向Date17采油工电工基础知识教学课件什么是电路的功率与电能? 返回电流通过电阻要作功。例如，电流通过电炉作功，电炉会发热。电流作功的 快慢用电功率来表示。 、电功率单位时间(1s)内