第1章 直流电路与交流电路

电灯、电视、电冰箱、电饭锅、电磁炉、计算机、空调等，这些给人们生活带来便利的电器，你是否考虑过是什么让它们得以正常工作的？上述所有使用电源的电器都需要电，正是电给人们的生活带来极大的方便。所以，让我们从电的基本概念开始，了解和掌握电的知识，让它更好地为我们服务。

【本章学习目标】

了解电路的基本概念，区分直流电与交流电，掌握直流电的计算方法，掌握常用电工仪表技能。

【教学目标】

1.知识目标：了解电路的组成及电路的基本概念，掌握常见电路元件的外形和符号，会运用电路基本知识分析生活中的实际问题。

2.能力目标：正确使用常用电工仪表进行电路参数测量。

【教学重点】

电路的基本概念，电路的计算方法，常用电工仪表的使用技能。

【教学难点】

电路的计算方法和常用电工仪表的使用技能。

【教学方法】

读书指导法、分析法、演示法、练习法。

1.1 电路的基本概念

1.1.1电路的组成

电路是电流的通路。电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总体，它提供了电流通过的闭合路径。最简单的电路实例为手电筒，如图1-1所示。

用导线把（干）电池、开关（按键）、（小）灯泡连接起来，就为电流流通提供了路径。所以电路的组成可分为电源、负载和中间环节三个部分，如图1-2所示。

（1）电源。电源是供应电能的设备，如干电池、发电厂等。

（2）负载。负载是取用电能的设备，如电灯（小灯泡）、电动机等。

（3）中间环节。中间环节是连接电源和负载的部分，起传输、分配电能，控制电路通、断，保护或传递信息的作用，如开关S（按键）、输电线（导线）等。

1.电路的三种状态

电路的工作状态分通路、开路和短路三种状态。

（1）通路。通路也叫闭路，指电路处于连通状态而形成回路，电路中有电流流过。例如，接通开关灯亮时，电路就有通路，如图1-3所示。

（2）开路。开路也叫断路，指电路处于断开状态，电路中没有电流流过。例如，不接通开关灯不亮时，电路就处于开路状态，如图1-4所示。

（3）短路。短路指电路中的电流不经过负载而是通过导线直接形成回路，如图1-5所示。一般情况下短路时电流很大，会损坏设备和造成事故，应尽量避免。

2.电路的作用和分类

第一类作用是进行能量的转换、传输和分配，如图1-6所示。

第二类作用是进行信号的传递与处理。例如，电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成图像和声音，如图1-7所示。

电路根据电源性质不同，可分为直流电（DC）和交流电（AC）。通直流电的电路称为直流电路，通交流电的电路称为交流电路。

日常生活中的交流电（AC）是指正弦交流电，它的电流的大小和方向随时间而变，因为交流电压u是按正弦函数变化的波形，与数学上学习过的正弦波曲线一致，所以称为正弦交流电。

1.1.2电路的基本物理量

电路中的物理量是用来表示电路状态特点和能量转换关系的，电路中的物理量主要有电流、电压和电功率。

1.电流

电流是由电荷的定向移动而形成的，习惯上规定用正电荷的移动方向表示电流的实际方向。电流的大小和方向均不随时间变化的电流叫恒定电流，简称直流（DirectCurrent，DC）。在外电路，电流由正极流向负极；在内电路，电流由负极流向正极。

电流的单位是安培（A），简称安。此外，电流的单位还有千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA），其换算关系为：1kA=1000A，1A=1000mA，1mA=1000μA。

2.电压

电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B所做的功WAB称为A、B间的电压，用UAB表示，它是表征电场力做功能力的物理量。电压在数值上等于电场中两点之间的电位差，电路中某点的电位就是该点与参考点之间的电压。

电压的单位为伏特（V），简称伏。计算较大的电压时用千伏（kV），计算较小的电压时用毫伏（mV）。其换算关系为：1kV=1000V；1V=1000mV。

电压的实际方向规定为从高电位点指向低电位点，即由“+”极指向“-”极，因此，在电压的方向上电位是逐渐降低的，如图1-8所示。

3.电功率

在直流电路中，根据电压的定义，电场力所做的功是W=QU。把单位时间内电场力所做的功称为电功率，则有P=UI。

功率的单位是瓦特（W），简称瓦。对于大功率，采用千瓦（kW）或兆瓦（MW）作为单位，对于小功率则用毫瓦（mW）或微瓦（μW）作为单位。其换算关系为：1MW=1000kW，1kW=1000W，1W=1000mW。

当已知设备的功率为P时，在时间t内消耗的电能为W=Pt，电能就等于电场力所做的功，单位是J（焦耳）。在电工技术中，往往直接用W·s（瓦特秒）作为单位，实际上则用kW·h（千瓦小时）作为单位，俗称1度电。1kW·h=3.6 ×106 W·s。