电路基础知识的应用 ──电路工作状态分析 河南省平顶山市卫东区田选学校 范俊奇 电路的基础知识包括,电路的组成,电路的状态,电路的连接关系等,是我们分析电路工作状态的基础。
只有能看懂电路,会正确判断电路的连接方式,才能进一步对电路进行分析和计算。 一、电路分析的基础知识 1.电路的组成 一个正确的电路应该有下列基本组成部分组成。
电源、用电器、开关和导线。电源起着把其他形式的能量转化为电能并提供电能的作用;导线起着连接电路元件和把电能输送给用电器的作用;开关控制电能的输送(电流的通断);用电器将电能转化为其他形式的能量。
如果一个电路缺少了这四个基本组成部分中的一部分,这个电路就不能工作或错误或存在危险(短路)。 2.电路的三种状态 (1)通路:接通的电路。
特征:电路中有电流而且用电器正常工作。(2)开路:断开的电路。
特征:电路中无电流,用电器不能工作。(3)短路:定义:电源两端或用电器两端直接用导线连接起来(电流不经过用电器)。
特征:电源短路,电路中有很大的电流,可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮,很容易引起火灾。并联电路中,一旦一个支路发生短路,整个电路就短路了。
开路和通路是电路的常见状态,比如,电灯的亮和灭。而短路是错误的危险状态,是绝对应该避免的。
3.串联电路中的局部短路 在串联电路中,由于某种原因或实际需要,使电路中的某个用电器发生短路,而其它用电器仍然工作的电路。如图所示电路中,当开关S闭合时,L1发生短路,L2仍有电流通过,可以发光。
4.电路的连接方式 电路的串联和并联是初中阶段必须掌握的电学知识,是进行电路分析和计算的基础。 (1)电路连接方式的比较。
串 联 并 联 定 义 把元件首尾相连逐个顺次连接起来的电路 把元件首首尾尾并列的连接起来的电路 结构特征 电路中只有一条电流路径,没有分支。 电路中有分支(有分开的点和会合的点),电流路径至少有两条, 工作特征 各用电器相互影响,一处段开所有用电器都停止工作。
各支路中的用电器独立工作,互不影响。 开 关 作 用 控制整个电路 干路中的开关控制整个电路。
支路中的开关控制该支路。 电路图 实 例 装饰小彩灯、开关和用电器 家庭中各用电器、各盏路灯 (2)判断电路串联、并联的常用方法。
基于初中阶段的学习要求,仅介绍以下常用的判断方法,在实践中可选择适合自己的方法熟练掌握。 ①定义法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”,电流流出端为“尾”。
观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首→首”、“尾→尾”相连,为并联。 ②结构特征分析法:在有电路图或实物连接图的情况下,识别电路时,可沿着电流方向分析:电源正极→各用电器→电源负极。
若途中无节点(分叉点),电流沿着一条路径前进不分流,该电路中用电器是串联关系;若电路有节点,电流在某一处分开,在另一处又合在一起,这些用电器就是并联关系。 ③工作特征分析法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作,则这两个用电器为并联。
在看不到电路图或电路实物图情况下(如路灯、家庭电路),可根据用电器的工作特征判断连接情况。 二、应用举例 1.(09济宁)如图1所示电路中,当开关S1、S2均闭合后,说法正确的是( ) A.L1、L2都能发光 B.L1、L2都不能发光 C.Ll能发光,L2不能发光 D.Ll不能发光,L2能发光 分析:当S1断开,S2闭合时,L1、L2是并联连接关系;当S1闭合时,L1发生短路。
因为是并联电路,一处发生短路,整个电路就处于短路状态,所以,L1、L2都不能发光,B正确。 2.(09兰州)如图2所示,当开关S闭合时,两只小灯泡能同时发光的正确电路是( ) 分析:在四个电路中,在A电路中,两盏电灯串联,开关S与一盏电灯并联,当开关闭合时,与开关并联的电灯就发生局部短路,所以,开关闭合后,只有一盏灯亮。
B电路中,是开关串联在电路中的串联电路,开关闭合后,电路是通路,所以,两盏串联的电灯都会发光,B正确。C电路中,没有电源,是一个电路基本组成部分都不完全的错误的电路。
D电路中,两盏灯并联,S闭合时,两灯都会发光,但一盏灯没有开关控制,它是不符合电路基本连接要求的。 3.(09成都)如图所示是一把既能吹冷风,又能吹热风的电吹风的简化电路,图中A是吹风机,B是电热丝。
将插头插入插座,若只闭合开关S1,电吹风吹出的是____风;若将开关S1、S2都闭合,电吹风吹出的是____风。(填“热”或“冷”) 分析:该装置中,吹风机和发热丝是并联连接关系,S1是干路开关,它一闭合,吹风机就开始工作,吹出冷风;只有当S1、S2同时闭合时,电热丝才能和吹风机同时工作,吹出热风。
所以,答案是:冷、热。 进一步分析:既然吹风机和发热丝是并联连接关系,为什么不给它们各安装一个开关分别控制呢?因为,电热丝是不能单独工作的。
若单独工作,产生的热量不能及时散发出去,吹风机的内部温度会很高,会烧坏吹风机的外壳,甚至带来危险。所以,这样设计,就可以避免电热丝的单独工作,使电吹风机既可以吹。
各部分的作用及连接方法
(1)进户线(电源线):一根叫火线(三相四线电路中的某一根相线,俗称火线),另一根叫零线(零线是变压器中性点引出的线路,与相线构成回路对用电设备进行供电),火线和零线之间有220V电压,它们构成家庭电路的电源(火线和大地有220V电压,零线和大地没有电压).
(2)电能表:其作用是测量用户在一定时间内消耗的电能,装在干路上,电能表的铭牌标有额定电压U和正常工作电流I,家庭电路中正常工作时用电器最大总功率P=UI,中国家庭电路电压为220V。
(3)闸刀开关(空气开关):其作用是控制整个家庭电路的通断,装在干路上,安装闸刀开关时,上端为静触头接输入导线,切不可倒装.
(4)保险丝:①是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的;②由于电流的热效应,当电路中的电流过大时能自动熔断而切断电路,起到保护作用;③保险丝应串联在电路中,绝对不允许使用铁丝、铜丝代替保险丝;④保险丝的选择原则是保险丝的额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流.
(5)插座:给可移动的家用电器供电,插座应并联在电路中,三孔插座中一个孔应接地.(规范插座左接零线,右接火线) (6)开关:可以控制所在支路的通断,开关应和被控制的用电器串联.
(7)用电器:直接使用电能工作的器件,各个用电器应并联接入电路. 电灯接入电路时灯座两个接线柱一个接零线、一个接火线,控制电灯的开关一定要安装在灯座与火线的连线上,这也是为了安全。螺旋套应该与零线连接。
(8)注意**有金属外壳用电器应用三孔插座,以防触电事故.不可倒接.
要想做一个高精的家电维修技师,需要掌握的知识非常多。
主要知识如下;
1、基础理论:电工基础知识、半导体晶体管电路知识、仪器仪表使用知识、数字电路知识、微电脑知识等。
2、维修操作技能:学会一般的操作,例如:电气设备的外壳拆卸、常规及相关的工具设备使用、电烙铁的锡焊技术、氧气风焊接技术、各种导线的手工连接技术等等。
3、主要电器的专项维修特点:例如冰箱有压缩机和冷凝器的工作原理,涉及氟利昂等充装试压和管路疏通焊接;电视机存在高压电路和行场扫描电路;洗衣机有时间控制电路和电脑芯片;电饭锅有磁力控制电路等等。
4、维修经验积累:这个全靠自己了。要善于做维修笔记啊,看看维修杂志、看看网上资料吧。
以扎实的基础理论为先导 对于初学者来讲,交流电、直流电的特性,二极管、三极管、电阻、电容的工作原理,以及它们在不同场合下的应用等电工学基本常识,当属必修课程。
这一点尤为重要,笔者深有体会。笔者初学电子技术时,苦于无人指点,便经常跑到距家四五里以外的家电维修部,看别人如何操作,偶尔问上三言两语,但始终不得要领。
自1993年起,笔者购买、订阅了《电子报》等多种电子书籍和杂志,开始自学。在学习过程中要做到深、严、细、实。
深,即对基本概念、定义、定理、计算公式、典型电路,既要知其然,更要知其所以然,不要小成即满,一定要深入到底;严,即严格要求自己,冰冻三尺非一‘日之寒,学习电子技术,也绝非一朝一夕之事,只有持之以恒,才能学有所成;细,就是要认真细致,不可走马观花,一带而过;实,就是对基础知识一定要学扎实,绝不可急功近利,急于求成。学习电子技术,没有捷径可走,只有脚踏实地,通过自己不懈的努力,牢固掌握基础理论知识,才能为今后的实际操作奠定坚实的基础。
二、敢于动手,大胆实践,以实践促进技术水平的不断提高 笔者身边有不少同事和朋友是从技校毕业的,谈起电子技术方面的知识,他们知道的还真不少,但实际操作时,却无从下手。这也是许多初学者所要面对的问题。
要解决这个问题其实并不难,那就是要敢于动手、大胆实践。购置一些二极管、三极管、电阻、电容等常用电子元器件和万用表、电烙铁等必备工具,以及一些电子小制作方面的书籍,从小制作开始人手,大胆尝试,以大量的实践制作,来验证所学的理论知识。
在实际制作过程中,应注意以下几点:一是要有理论依据,动手前一定要弄懂电路原理及各元件在电路中的作用,切忌盲目实践。笔者在初学阶段就吃过盲目实践的亏,其中有一次,在为朋友修理一个扩音机时,因当时缺乏相应的理论知识,花了整整两天的时间,不但扩音机没修好,连花几十元钱邮购来的二十多只三极管和十几只电阻也全都烧坏了。
二是要对所需元件进行逐一测量,避免因使用劣质元件而导致制作失败,从而影响学习兴趣。三是要养成通电前进行检查的好习惯,切忌急于求成,以免因焊接质量问题而损坏元器件。
四是要在制作完后,对整个制作过程进行回顾总结,最好记录下来,以进一步巩固所学的知识。一次次制作的成功,不仅能激发学习电子技术的兴趣,而且能使自己的技术水平在不知不觉中得到巩固和提高。
三,由浅入深,循序渐进,温故而知新许多初学者经过一段时间的刻苦学习后,大多都能对分立元件的电子电路故障进行正确分析与处理,但对于由集成电路内部损坏造成的故障,往往束手无策。因此,在熟练掌握基础知识、基本技能的前提下,应将学习重点向集成电路转移。
从笔者自学电子技术的经历和多年的维修经验来看,只要弄懂了集成电路的内部结构和外部管脚功能,结合自己所学的基础知识,学习和掌握一般常用集成电路的使用与维修并不难。况且,现在许多常用集成电路技术资料,在各类电子书籍、杂志上可以查到,·只要舍得投入,订阅、购买一些电子书籍和杂志,就等于为自己请了一位无声的老师,一旦需要,信手拈来,许多难题都可以迎刃而解。
就笔者而言,月收入在700元左右,但每年订阅、购买电子书籍和杂志的花费都在400--500元左右,常年订阅的杂志、报纸有《电子报)等五种。《电子报》已陪伴我走过了八个年头,为我的工作和学习提供了莫大的帮助,成为我生活和工作不可或缺的良师益友 5.学习电子技术可从身边的“小东西”着手 我是在70年代初(上中学时)从装收音机开始爱上电子技术的。
下乡当知青时,凭着掌握的一点技术,当上了大队广播员,并把那台公社广播站淘汰下来的老掉牙的150W扩音机和一台电唱机玩得服服贴贴,我们站是当哑吧时间最少的,我因此被公社评为先进广播员。上大学后我 虽然学的是物理,毕业后也教了几年物理,但我一直没有放弃自己的爱好,不断地学习电子技术的新知识,最终成为一名职高电子专业的优秀教师。
由于多年来积,累了较丰富的实践经验,能理论联系实际,也受到学生的好评。(电子报)开展“如何学习电子技术”的讨论,这也是我多年来一直在思考的问题,在此谈谈自己的看法。
一、不择途径 就近上路现代电子技术的特点就是应用广泛,电子产品充满生活的各个领域,我认为现代电子技术入门的途径很多,真是“条条道路通罗马”,没有必要去找专门的入门途径。你可先从小制作开始,也可从修电视机动手,或从修电话机入门等,最好能结合自己的爱好和生活、工作“就近'上路。
笔者接触过的不少电子爱好者,就是从某方面的专业维修开始而辐射到其他领域的。 二、边学边干 循序渐进当今电子产品大量采用集成电路,新器件不断涌现,技术含量高,这就使得学习电子技术的起点高了。
现在要动手修理任何大一点的家电产品,都需要有一定的理论知识。如果在我们动手之前都要先啃上一大堆书,学习大量枯燥乏味的理论。
这无疑对初学者的 毅力和自信心都是一个严峻的考验,兴趣也许在这个过程中就逐渐消失了。据笔者观。
电气安全常识电气安全是以安全为目标,以电气为领域的应用科学.这门科学是与电相关联的,而不是仅仅与用电或电器相关联的.因此,用电安全和电气安全都不等于电气安全,而是二者都包含在电气安全之中.电气安全虽然涉及很多其他科学,但其主线总是围绕着电.其基本理论是电磁理论. 随着科学技术的发展,电能已成为工农业生产和人民生活不可缺少的重要能源之一,电气设备的应用也日益广泛,人们接触电气设备的机会随之增多。
如果没有安全用电知识,就很容易发生触电、火灾、爆炸等电气事故,以至影响生产,危及生命。因此,研究和探讨触电事故的规律和预防措施是十分必要的。
一.电气事故分类 从能量的观点出发,事故是由局外能量作用于人体或系统内能量传递发生故障造成的,能量是造成事故的基本因素.因此,人们将电气事故分为五大类. 1.触电事故及其种类和规律 人体是导体,当人体接触到具有不同电位两点时,由于电位差的作用,就会在人体内形成电流。这种现象就是触电。
电流对人体的伤害有两种类型:即电击和电伤。电击是电流通过人体内部,影响呼吸、心脏和神经系统,引起人体内部组织的破坏,以致死亡。
电伤主要对人体外部的局部伤害,包括电弧烧伤、熔化金属渗入皮肤等伤害。这两类伤害在事故中也可能同时发生,尤其在高压触电事故中比较多,绝大部分属电击事故。
电击伤害严重程度与通过人体的电流大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的频率以及人体的健康状况等因素有关。 电击: 电击是最危险的触电事故,大多数触电死亡事故都是电击造成的。
当人直接接触了带电体,电流通过人体,使肌肉发生麻木、抽动,如不能立刻脱离电源,将使人体神经中枢受到伤害,引起呼吸困难,心脏麻痹,以致死亡。 电伤: 电伤是电流的热应、化学效应或机械效应对人体造成的伤害。
电伤多见于人体外部表面,且在人体表面留下伤痕。其中电弧烧伤最为常见,也最为严重,可使人致残或致命。
此外还有电烙印、烫伤、皮肤金属化等。 触电事故的发生多数是由于人直接碰到了带电体或者接触到因绝缘损坏而漏电的设备,站在接地故障点的周围,也可能造成触电事故。
触电可分为以下几种: A、人直接与带电体接触触电事故 按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径,此类事故可分为单相触电和两相触电。单相触电是指人体在地面或其他接地导体上,人体某一部分触及一相带电体而发生的事故。
两相触电是指人体两处同时触及两带电体而发生的事故,其危险性较大。此类事故约占全部触电事故的40%以上。
B、与绝缘损坏电气设备接触的触电事故 正常情况下,电气设备的金属外壳是不带电的,当绝缘损坏而漏电时,触及到这些外壳,就会发生触电事故,触电情况和接触带电体一样。此类事故占全部触电事故的50%以上。
C、跨步电压触电事故 当带电体接地有电流流入地下时,电流在接地点周围产生电压降,人在接地点周围两脚之间出现电压降,即造成跨步电压触电。 触电事故规律: 由于触电事故的发生都突然,并在相当短的时间内造成严重后果,死亡率较高。
根据对触电事故的统计分析,其规律可概括为以下几点。 A、具有明显的季节性。
每年的6~9月是触电事故的多发季节,这是由于这段时间多雨、潮湿,电气设备绝缘性能降低,同时由于天气炎热,人身衣单而多汗,增加了触电的可能性。 B、低压设备触电事故多。
这是由于低压电网分布广,低压设备多而且比较简陋,管理不善,人们接触的机会多所致。 C、中青年和非电工触电事故多。
这些人电气安全知识不足,技术不成熟,易发生触电事故。 D、便携式和移动式设备触电事故多。
这是因为该类设备需要经常移动,工作条件较差,容易发生故障。 E、冶金、矿山、建筑、机械行业触电事故多。
这几个行业工作现场比较混乱,温度高,湿度大,移动式设备多,临时线路多,难以管理。 2.电磁场事故 电磁场伤害事故是由(电磁波)的能量造成的.人体在高频电磁场作用下,吸收辐射能量会受到不同程度的伤害.电磁辐射对人体的危害主要表现在它对人体神经系统的不良作用,其主要症状是神经衰弱,具体表现为头昏脑胀、无精打采、失眠多梦、疲劳无力,以及记忆力减退和情况沮丧等,有时还有头痛眼胀、四肢酸痛、食欲不振、脱发、多汗、体重下降等现象。
人经常连续长时间看电视或计算机屏幕,尤其是在人的眼和耳疲劳后,为了看清楚而在更近的距离上观看时,常会在第二天或一段时间里出现上述部分感觉或症状。国外医学研究表明,“使用电脑终端机每周超过20小时的妇女流产几率较高”。
尽管其中有我们人体自然疲劳的因素,但电磁辐射的不良作用却是不能忽视的。在美国和前苏联的早期研究中,人事与电视、广播、雷达、导航、微波中继和通信等电磁辐射有关工作的人员普遍出现上述症状,而那时人们的生活中很少有家用电器。
电磁场辐射除可能伤害人身外,还可能经过感应和能量传递引起电引爆线路和电引爆器件误动作,酿成灾害性爆炸. 3.静电事故 静电是指分布在电介质表面或体积内,以及在绝缘导体表面处于静止状态的电。
电学知识总结 一, 电路 电流的形成:电荷的定向移动形成电流.(任何电荷的定向移动都会形成电流). 电流的方向:从电源正极流向负极. 电源:能提供持续电流(或电压)的装置. 电源是把其他形式的能转化为电能.如干电池是把化学能转化为电能.发电机则由机械能转化为电能. 有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合. 导体:容易导电的物体叫导体.如:金属,人体,大地,盐水溶液等. 绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等. 电路组成:由电源,导线,开关和用电器组成. 路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路. 电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图. 串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联.(任意处断开,电流都会消失) 并联:把元件并列地连接起来,叫并联.(各个支路是互不影响的) 二, 电流 国际单位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安. 测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上. 实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安. 三, 电压 电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置. 国际单位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏. 测量电压的仪表是:电压表,使用规则:①电压表要并联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程; 实验室常用电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏; ②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏. 熟记的电压值:①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏. 四, 电阻 电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用.(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小). 国际单位:欧姆(Ω);常用:兆欧(MΩ),千欧(KΩ);1兆欧=103千欧; 1千欧=103欧. 决定电阻大小的因素:材料,长度,横截面积和温度(R与它的U和I无关). 滑动变阻器: 原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的. 作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压. 铭牌:如一个滑动变阻器标有"50Ω2A"表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A. 正确使用:a,应串联在电路中使用;b,接线要"一上一下";c,通电前应把阻值调至最大的地方. 五, 欧姆定律 欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比. 公式: 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω). 公式的理解:①公式中的I,U和R必须是在同一段电路中;②I,U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一. 欧姆定律的应用: ①同一电阻的阻值不变,与电流和电压无关,其电流随电压增大而增大.(R=U/I) ②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR) 电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联,串得越多,电阻越大) ①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等) ②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和) ③ 电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个等值电阻串联,则有R总=nR ④ 分压作用:=;计算U1,U2,可用:; ⑤ 比例关系:电流:I1:I2=1:1 (Q是热量) 电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联,并得越多,电阻越小) ①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和) ②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压) ③电阻:(总电阻的倒数等于各电阻的倒数和)如果n个等值电阻并联,则有R总=R ④分流作用:;计算I1,I2可用:; ⑤比例关系:电压:U1:U2=1:1 ,(Q是热量) 六, 电功和电功率 1. 电功(W):电能转化成其他形式能的多少叫电功, 2.功的国际单位:焦耳.常用:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6*106焦耳. 3.测量电功的工具:电能表 4.电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒). 利用W=UIt计算时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量.还有公式:=I2Rt 电功率(P):表示电流做功的快慢.国际单位:瓦特(W);常用:千瓦 公式:式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A) 利用计算时单位要统一,①如果W用焦,t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时,t用小时,则P的单位是千瓦. 10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R 11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压.另有:额定电流 12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率. 13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压.另有:实际电流 14.实际功率(P):用电器在实际电压。
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