电工基础知识教案

电工基础知识

一、教学目的

l、巩固基础知识，全面了解电工的基础知识

2、培养学生利用所学知识解决实际问题的能力

二、教学重点：

１、各主要物理量及基本公式的含义，有关公式物理量以及各符号的意义和单位。

２、各定律的内容及有关量间的关系，逐步学会分析电路的方法。

三、教学难点：

理论结合实际，将学到的基础理论做为实际设计、安装、维修的理论依据。

四、教学方法

复习提问、讲练结合

五、课时安排

6课时

六、教学用具：

投影片、投影仪

七、教学过程：

一、组织教学

点名、稳定学生情绪

二、引入新课

一、电路的组成及状态

（一）电路的组成

下面我们先来看一下手电筒电路

电路——电流经过的路径

电流必须在闭合回路中产生，所以一个完整的电路一定是回路。

组成：

电源

负载

控制设备

导线

1、电源

将其他形式的能量转换成电能的装置。

如：火力发电机：热能

水力发电机：水能

风力发电机：风能转换为电能

核动力发电机：核能

蓄电池：化学能

电源可通过电网络输送、传递、分配。

2、负载

将电能转换成其他形式能量的器件或设备（各种电器）。

如：

电灯：电能转换为光能

电炉：电能转换为热能

电动机：电能转换为机械能

、控制设备

按人们的需求安全、有效的控制电能各物理量以及用电器的使用时间。

如：控制电灯的开关、插销等：

控制电动机的接触器、继电器、断路器等。

4、导线

输送分配电能的导体（常用铜、铝材料）。

它将电源电能输送致控制设备，再将受控制的电能输入用电器，最后再将其连接回电源而形成回路。

电路的分类

电路可分为外电路和内电路

外电路：

电源、控制设备负载

内电路：

电源内部的通道。如蓄电池两极、发电机电枢线圈内通道。

电路原理图：

对各种不同电路的表达方式——电路图

电路图是最简单明了提供电路信息的方法。

电路图主要用来详细理解设备和其组成部分的工作原理，故称电路原理图。它为接线、测试、排故提供信息。

电工作业人员实际操作时离不开电路图，识图、读图是作为一名电工的基本功。

电路原理图

由电气符号（采用GB4728-85标准）、代号、连接线组合而成

从电路原理图中，可以获得如下信息：

信息１：

电路中所用元件名称、数量及参数。

E——电池组，１２Ｖ，１套。

HL——指示灯，12Ｖ，0.1A、1只。

R——电阻，60Ω，1Ｗ，1只。

K1、K2——单极开关，２只。

信息２：

导线连接方式：除元件外，每根实线都是所需连接的导线。

信息３：

工作原理：

闭合Ｋ１，指示灯ＨＬ在额定电压下发光；

断开Ｋ１，闭合Ｋ２，指示灯ＨＬ与电阻Ｒ串联，电阻Ｒ串联降压，指示灯ＨＬ电压为６Ｖ左右，较暗。

（二）电路的状态

1、通路状态

满载：负载在额定功率下的工作状态叫做额定工作状态或满载；

轻载：负载低于额定功率的工作状态叫做轻载；

过载：负载高于额定功率的工作状态叫做过载或超载。

轻载不利于充分发挥负载的效率，过载容易使负载过线路烧毁，满载为理想工作状态。

2、断路或开路状态

断路一般为故障，开路为工作需要，电路状态一样，电源两端或电路某处断开，电路中没有电流通过。

对于电源来说，这种状态叫空载。

开路的特点：

电路中电流为零，电源端电压U等于电源电动势E。

3、短路状态

如果外电路被阻值近似为零的导体接通，这时电源就处于短路状态。

在这种状态下，短路电流I D=E/R O非常大，由于电流未经负载直接流回电源，电源内阻RO极小，强大的短路电路极有可能烧毁电源和线路，造成重大事故，所以要严格防止，避免发生短路。

防止短路最常用的方法是在电路上安装熔断器，不论高压、低压、强电、弱电，线路都要设可靠的短路保护。

二、电流

（一）电流的形成

电流——电荷有规则的定向运动形成电流。用I 、i 表示。

在金属导体中，电子在外电场的作用下有规则的运动形成电流。

电流强度：

电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电荷量的多少，在单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，表示通过该导体的电流越强，反之较弱，所以电流大小用电流强度来衡量。

为方便起见，人们把电流强度简称电流。

电流强度——1秒钟内通过导体横截面的电荷量。

I ：电流强度（安培）

Q ：电量（库仑）

t ：时间（秒）

电流密度：

在实际工作中，经常需要选择导体（线）的粗细即截面积，这就需要用到电流密度这一概念。

当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值，就称为电流密度。 电流密度用字母J 表示，即 。J ：电流密度（A/mm2）

I ：电流（A ）

S ：横截面（ mm2）

电流密度与导体横截面不呈线性关系。因为导体的截面积选用必须考虑诸多综合因素，如环境、敷设方式、敷设长度。耐热、散热要重点考虑。

一般电流密度选择：负载电流越大，电流密度相对越小。

如：

横截面 2.5mm2的BVR 塑料多股线的电流密度可选为7A/mm2，一般情况下：

2.5mm2BVR 最大可通过17.5A 电流，可配用

3.8kW 的单相用电设备。

t

Q I =

S

I J =

又如：

现需要安装一路供电线路，此线路计算总负荷电流为125A ，选配电缆前应先根据实际情况确定电流密度，通常100A 以上电路选用电缆的电流密度，每平方毫米不大于2A ，即J=2A/mm2，那么，

可选择70mm2的电缆线。

总之，导体安全载流量选择正确与否，直接关系到电路的安全、质量及成体，不可忽视。

（二）电流的方向

电流的方向——正电荷移动的方向为电流方向。

不同的导电物质中，形成电流的运动电荷，可以是正电荷，也可以是负电荷。甚至两者都有。为统一起见

光焕

规定：正电荷定向移动的方向为电流方向。

按照这个规定，在电源外部，电流的方向是从电源的正极流向负极。

在金属导体中，电子运动的方向与电流方向相反。

（三）电流的单位

电流的国际单位为安培，简称为安，用A 表示。

常用的电流单位：千安（kA ）、毫安（mA ）、微安（μA ）。

kA 、A 、mA 、μA 依次为千进位，即：

1kA=103A=106mA=109μA

（四）电流的种类

电流的种类即电流的性质，通常分直流电、交流电两种。

262.5mm 2A

125A J I S ===

1、直流电：

其大小和方向均不随时间变化而变化。

直流电可由蓄电池、直流发电机或整流电路获得。

直流电可分理想直流电和脉动直流电，用直角坐标系图形表示法可以看出：

理想直流电：

无论t在什么时间段，电流i大小幅度不变、方向不变，始终在正半周。

脉动直流电：

虽方向不变，始终在正半周，但大小幅度随t的变化而不断变化，有一定的交变成分。

2、交流电：

其大小和方向都随时间的变化而变化。

电力系统供给工矿企业的动力电都为交流电。

工矿企业、日常生活所用的交流电是按正弦规律变化的正弦交流电。

正弦交流电在直角坐标系中的波形图：

可以看出：

电流i的大小、幅度随着t的变化而不断的变化，方向也随t的变化在正负半周有规律的变化。

三、课堂小结

1、电路的组成

电源

负载

控制设备

导线

2、电路图，识图、读图是作为一名电工的基本功。

3、电路的状态

通路状态

断路或开路状态

短路状态

4、电流

电流的形成

电流强度

电流密度

电流的方向

电流的单位

电流的种类