内容正文:
专题一.认识电路(讲义)《电工技术基础与技能》高教版 专题复习讲练测
[考纲要求]
1. 了解电路所包含的基本元素及其作用。
2. 理解电路图中的符号表示和元件的连接方式。
3. 掌握电阻的特性及其随温度变化的规律及其实际意义。
4. 能够应用欧姆定律解决简单电路问题。
5. 掌握电功率的计算方法及能源转化过程。
[课时安排]
2课时
[知识梳理]
一、认识电路
由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路,称为电路。
1.电源:把其他形式的能量转换成为电能的装置称为电源。常见的直流电源有干电池、蓄电池和直流发电机等。
2.用电器:把电能转变成其他形式能量的装置称为用电器,也称负载,如电灯、电铃、电动机、电炉等。
3.导线:通常把电源与用电器及开关相连接的金属线称为导线,它将电源产生的电能输送到用电器,常用铜、铝等材料制成。
4.开关:开关起到把用电器与电源接通或断开的作用。
二、电路图
在设计、安装或修理各种设备和用电器的实际电路时,常要使用表示电路连接情况的图。这种用规定的图形符号表示电路连接情况的图,称为电路图,其图形符号要遵守国家标准。几种常用的电气图形符号如图1-1所示。
三、电流的形成
电荷的定向移动形成电流。要形成电流,首先要有能自由移动的电荷——自由电荷。但只有自由电荷还不能形成电流,例如,在未加外部电场时,导体中的大量自由电荷不断地做无规则的热运动,朝任何方向运动的概率都一样。从宏观上看,没有电荷的定向移动,因而也没有电流。如果把导体放进电场内,导体中的自由电荷除了做无规则的热运动外,还要在电场力的作用下做定向移动,形成电流。但由于很快就达到静电平衡状态,电流将消失,导体内部的场强变为零,整块导体成为等位体,如图1-2所示。
四、电阻温度计
随着温度的升高,使物质中带电粒子数目增多,更容易导电。导体的电阻究竟是增大了,还是减小了,要看哪一种因素的作用占主要地位。温度变化小时,金属导体电阻可认为是不变的。但当温度变化大时,电阻的变化就不可忽视。利用这一特性,可制成电阻温度计,如图1-4所示。
五、电功率
在一段时间内,电路产生或消耗的电能与时间的比值称为电功率。
用P表示电功率,那么 P=-W 或 P=UI ,式子中,P、U、I的单位分别为W(瓦)、V(伏)、A(安)。可见,一段电路上的电功率、与这段电路两端的电压和电路中的电流成正比。用电器上通常标明它的电功率和电压,称为用电器的额定功率和额定电压。如果给它加上额定电压,它的功率就是额定功率,这时用电器正常工作。根据额定功率和额定电压,可以很容易算出用电器的额定电流。例如、220V、40W的电灯的额定电流就是220A=0.18A。加在用电器上的电压改变,它的功率也随着改变。
六、导线
导线大致可分为带绝缘保护层和不带绝缘保护层两类。带绝保护层的导线称为绝缘导线,不带绝缘保护层的导线称为裸线。绝缘导线的种类有:橡铜线、橡铝线、塑铜线、塑铝线、橡套线、塑套线等。照明电路中使用的常用导线的外形如图1-7所示,主要品种有:氯丁橡皮绝缘导线,截面积有1mm²、1.5mm、2.5mm等,主要用于户内外照明电路干线。塑铜线和塑铝线,截面积有1mm²、1.5mm²、2.5mm²等,主要用于户内照明电路干线。塑料平行线和塑料绞型线,截面积有0.2mm²、0.5mm²、1mm²等,主要用作连接可移动电器的电源线。
七、电阻器
电阻器是一种消耗电能的元件,在电路中用于控制电压、电流的大小,或与电容器和电感器组成具有特殊功能的电路等。为了适应不同电路和不同工作条件的需要,电阻器的品种规格很多,按外形结构可分为固定式和可变式两大类,图1-8(a)、(b)所示分别为固定电阻器和可变电阻器的外形。固定电阻器主要用于阻值不需要变动的电路;可变电阻器,即电位器,主要用于阻值需要经常变动的电路;另外,微调电位器或微调电阻器,主要用于阻值有时需要变动但不必经常变动的电路。
[真题练讲]
1.(2019年浙江省统一考试) 电路中的主要组成部分是?
A. 电流、电压、电阻
B. 电池、电源、绝缘材料
C. 电流表、电压表、万用表
D. 套接头、插头、插座
解析:A. 电流、电压、电阻。电路中的主要组成部分包括电流、电压、电阻。
2.(2021年河南省统一考试)以下哪个是典型的电路图符号?
A. *
B. #
C. △
D. ◦
解析:A. *。典型的电路图符号常用简单的几何形状表示元件。
3.(2023年江苏省统一考试)电流是由什么产生的?
A. 质子
B. 电子
C. 中子
D. 元素
解析:B. 电子。电流是由电子在导体中的移动而产生的。
4.(2021年浙江省统一考试)温度升高会导致金属导体电阻值的变化,通常情况下,随着温度升高,金属导体的电阻值会?
A. 减小
B. 保持不变
C. 增大
D. 变成零
解析:C. 增大。通常情况下,金属导体的电阻值会随温度升高而增大。
5.(2020年浙江省统一考试)欧姆定律表示为?
A. V = IR
B. P = VI
C. P = I^2R
D. V = I/R
解析:A. V = IR。欧姆定律表示为 V = IR,其中 V 表示电压,I 表示电流,R 表示电阻。
[限时练讲]
1. 伏安特性曲线描述的是电路中的?
A. 电阻变化规律
B. 电压和电流关系
C. 电流大小变化
D. 电阻消耗规律
解析:B. 电压和电流关系。伏安特性曲线描述了电路中电压与电流之间的关系。
2.电能是指电荷在电场中具有的?
A. 动能
B. 热能
C. 动力
D. 能量
解析:D. 能量。电能是指电荷在电场中具有的能量。
3.电功率的单位是?
A. 安培
B. 伏特
C. 瓦特
D. 欧姆
解析:C. 瓦特。电功率的单位是瓦特(W)。
4.焦耳定律描述的是电阻产生的热量与电流强度和电阻值之间的关系,其表示式为?
A. Q = I/R
B. Q = IV
C. Q = I^2R
D. Q = IR^2
解析:C. Q = I^2R。焦耳定律表示式为 Q = I^2R。
5. 一个电路中串联了两个电阻,分别为20Ω和30Ω,通过电流2A,求总电阻是多少?
A. 25Ω
B. 50Ω
C. 10Ω
D. 100Ω
解析:B. 50Ω。两个电阻器串联时,总电阻为 R_total = R1 + R2,代入数据计算得到 R_total = 20Ω + 30Ω = 50Ω
6.电阻器的主要作用是?
A. 提供电能
B. 限制电流
C. 提供电压
D. 改变电阻
解析:B. 限制电流。电阻器的主要作用是限制电路中电流的大小。
7.电阻为100Ω的元件通过电流4A,在t秒内产生的热量为Q = 800J,则t的值是多少秒?
A. 20s
B. 40s
C. 10s
D. 5s
解析:A. 20s。根据焦耳定律公式 Q = I^2 * R * t,代入数据计算得到 t = 800J / (4A)^2 * 100Ω = 20s。
8.电能和电功率的概念是什么?简述它们在电路中的应用。
解析:电能是电荷在电场中具有的能量,电功率是单位时间内消耗的电能。在电路中,电能用来描述电荷在电场中的能量变化情况,而电功率则表示单位时间内电路消耗电能的速率。
9.什么是焦耳定律?简要描述焦耳定律表达的内容及其应用领域。
解析:焦耳定律描述了电阻产生的热量与电流强度平方成正比、与电阻值成正比的关系。在电路中,焦耳定律可以用来计算电路中产生的热量。
10.超导现象是什么?简述超导现象在实际应用中的意义。
解析:超导现象是指某些物质在超低温下表现出零电阻的特性。在实际应用中,超导技术可以应用于磁共振成像、磁悬浮等领域,具有重要的科学研究和工程应用价值。
11.电阻器的作用是什么?简要说明电阻器在电路中的应用。
解析:电阻器用来限制电路中电流的大小,调节电路中的电阻值。在电路中,电阻器可以用来调节电路的电流强度,保护电路中其他元件不受过大电流损坏。
12.导线和绝缘材料在电路中的作用有哪些?简述它们在电路中的作用及选择原则。
解析:导线用于传导电流,绝缘材料用于隔离电路元件及保护用户安全。选择导线时应考虑导电性能和耐热性能,选择绝缘材料应考虑绝缘性能和耐用性。
[学法建议]
重点复习知识点:
1. 电路的状态:通路(闭路)、开路(断路)、短路(捷路)
2.电流的大小等于通过导体横截面的电荷与所用时间的比值。如果在时间ι内通过导体横截面的电荷为q,那么,电流I=q/t
3.欧姆定律I=U/R或U=RI,I表示通过导体的电流,U表示导体两端的电压,R表示导体的电阻
4.电功率:在一段时间内,电路产生或消耗的电能与时间的比值
5.带绝缘保护层的导线称为绝缘导线,不带绝缘保护层的导线称为裸线。
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