电工基础 参考资料 项目4“爱心”彩灯电路的安装学习资料.doc

项目4 “爱心”彩灯电路的安装学习资料 4.2.1 1. 电路 电路是由若干电气设备或元器件按一定方式用导线联接而成的电流通路，通常由电源、负载及中间环节等三部分组成。 电源是将其它形式的能量转换为电能的装置，如发电机、干电池、蓄电池等。 负载是取用电能的装置，通常也称为用电器，如白炽灯、电炉、电视机、电动机等。 中间环节是传输、控制电能的装置，如连接导线、变压器、开关、保护电器等。 图4-7 爱心彩灯电路示意图 爱心彩灯电路组成如图4-7所示，L0-L15为电路的负载，直流电源或者所接电池为电路的电源，开关S及连接导线为中间环节。 实际电路的结构形式多种多样，但就其功能而言，可以划分为电力电路（强电电路）、电子电路（弱电电路）两大类。电力电路主要是实现电能的传输和转换。电子电路主要是实现信号的传递和处理。 2．电路模型 在电路的分析计算中，人们往往将实际的元器件理想化，只考虑其主要的电磁性能，而忽略其次要因素，称这样的二端元件为理想元件。由理想元件构成的电路，称为电路模型。（简称电路）。并用国标规定的符号表示。手电筒电路的电路模型如图4-8所示。 图4-8 爱心彩灯电路电路模型 4.2.2 1. 电场与电场强度 电场是物质的一种特殊形态，是电荷周围存在的一种传递相互作用力的媒介。 电荷在电场中受到的力称为电场力，如电荷qB在qA产生的电场中受到的力称为qB受到的电场力。 电场强度是描述电场力的性质的物理量，放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它电量的比值，叫这点的电场强度，简称为场强。场强表达式如下式所示： 其物理意义为：单位电量的电荷在电场中受到的电场力。这是物理中常用的一种方法，类似于单位时间物体的位移表示物体运动快慢。 场强是描述电场性质的物理量，只由电场决定，与检验电荷无关。例如在A点场强EA=FA / q，EA与q的大小无关，与q是否存在无关。不能理解为EA与FA 成正比，与q成反比。 同一电荷在不同电场中或在同一电场不同位置所受电场力的大小和方向均可能不同，电荷q放在电场A处所受电场力为FA，放置B处受电场力为FB，若FA＞FB，到A处电场比B处强。 场强是矢量，其大小按定义式E=F/q计算即可，其方向为正电荷的受力方向为该点场强方向，其单位为N/C。 电场强度和电场力是两个不同的物理量，就像速度和位移是完全不同的两个概念。场强是表示电场的性质的物理量，电场力是电荷在电场中受的电场的作用力。还应在大小、方向、单位等诸方面加以比较，它们的关系是或E=F/q。 2．电流与电流强度 （1）电流与电流强度 电荷的有规则的定向运动就形成了电流。电流的大小用电流强度（简称电流）来表示。电流强度在数值上等于单位时间内通过导线某一截面的电荷量，用符号i表示。则： （4.1） 式中dq为时间dt内通过导线某一截面的电荷量。 大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流电流，采用大写字母I表示，则 （4.2） 式中q为时间t内通过导线某一截面的电荷量。 电流的单位是安培（简称安），用符号A表示；电荷量的单位为库仑（简称库），用符号C表示；时间的单位为秒，用符号s表示。当电流很小时，常用单位为毫安（mA）或微安（μA）；当电流很大时，常用单位为千安（kA）。它们之间的换算关系为： 1A=1000mA=103mA 1A=1000000A=106μA 1kA=1000A=10 （2）电流的实际方向与参考方向 电流不但有大小，而且还有方向。在简单电路中，如图4-9所示，可以直接判断电流的方向。即在电源内部电流由负极流向正极，而在电源外部电流则由正极流向负极，以形成一闭合回路。但在较为复杂的电路中，如图4-10所示的桥式电路中，电阻R5的电流实际方向有时难以判定。 由此可见，在分析、计算电路时，电流的实际方向很难预先判断出来，交流电路中的电流实际方向还在不断地随时间而改变，也没有必要在电路图中标示其实际方向。为了分析、计算的需要，引入了电流的参考方向。 图4-9简单电路 图4-10复杂电路 在电路分析中，任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向就称为电流的参考方向（如图4-11中用实线表示的I5），有时又称为电流的正方向，当然，所选定的参考方向并不一定就是电流的实际方向。当电流的参考方向与实际方向相同时，电流为正值。反之，若电流的参考方向与实际方向相反，则电流为负值。这样，电流的值就有正有负，它是一个代数量，其正负可以反映电流的实际方向与参考方向的关系。因此电流的正、负，只有在选定了参考方向以后才有意义。 电流的参考方向一般用实线箭头表示，既可以画在线上，如图4-