1.1 电的认识（课件）《电工技术基础与技能》（电工版·第2版）同步精品课堂

1.1 电的认识 《电工技术基础与技能》（电工版·第2版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 能够准确阐述人类认识电的主要过程，清晰说出从古希腊发现摩擦起电，到 18、19 世纪重要科学家的关键发现与贡献。 全面理解电能的产生、输送和分配过程，详细说明不同发电方式。 熟练掌握交流电和直流电的区别，包括电流方向、电压变化、产生方式等本质特征，并能列举常见的应用实例。 学习目标 课前导入 同学们，大家想象一下，如果有一天全世界突然停电了，我们的生活会变成什么样？手机无法充电、电视不能播放、电梯停止运行，甚至连夜晚照亮房间的灯光都消失不见。电，在我们的生活中无处不在，它让城市的夜晚璀璨夺目，让各种电器为我们服务。但你们有没有想过，电是从哪里来的？人类又是如何一步步认识并利用电的呢？今天，就让我们一起走进电的世界，探索《电的认识》这一奇妙课程。 人类对电的认识经历了漫长而又曲折的过程。公元前6世纪，希腊人就发现并记载了琥珀与羊皮摩擦后可以吸引薄木片和碎布等轻小物体。 但直到 17 世纪，英国物理学家吉尔伯特才开始比较系统的研究，并将上述现象称为摩擦起电，如图 所示。 人类认识电的过程 18世纪，法国物理学家杜菲发现摩擦后的物体所带的电有两种性质:同种电相互排斥，异种电相互吸引，如图所示。 人类认识电的过程 美国学者富兰克林做了著名的风筝试验，如图所示。将系上钥匙的风筝用金属线到云层中，被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指，证明天空中存在的电与摩擦产生的本质相同，并因此发明了避雷针，这是人类应用电学知识的第一步。 化学电源出现后，人类可以获得比较稳定而持续的电流，并且可以实现对电压高低、电流强弱的控制，为进一步研究电流本身的规律创造了优越的条件。 1820年，奥斯特发现了电流的磁效应。同年，安培发现了载流平行导线间存在着相互作用力，还发现了电流使磁针方向偏转的规律，也就是安培定则。 人类认识电的过程 1862年，韦伯首次用带电粒子的移动来解释电流现象，1871年又提出“带正电的粒子围绕负电中心旋转”，使得认识电的范围缩小到了原子内部。 法拉第通过实验发现了电磁感应现象，确立了电磁感应定律，为电能的开发和利用开拓出一条崭新的道路。 人类认识电的过程 随后，欧姆发现了电流定律。基尔霍夫解决了分支电路问题，建立了基尔霍夫第一、第二定律。楞次指出感应电流方向所遵循的规律，建立了楞次定律。英国物理学家约翰·汤姆生经过大量实验发现“电子”。1909年美国物理学家密立根用油滴实验，测得电子的电荷值为 1.6x，证实了汤姆生关于电子性质的预言。 人类认识电的过程 经过科学家们不断探索和发现，人类对电的认识得以不断发展。电的作用越来越大，渗透到人类生活的每一个角落，现代生活、科学技术、工业、农业生产都离不开电。 电是一种能量，是人类能够利用的最方便、最清洁的终端能源。电能从生产到使用需要经过发电、输电、配电和用电四个环节，才能将其输送到工厂、住宅等用电场所。 1.电能的产生 大多数电厂都是用热能发电的，利用燃烧煤炭、石油、天然气等燃料产生热能，使锅炉水成为高温高压蒸汽，在蒸汽的推动下，汽轮机转动，带动发电机发电。热能发电的优点是能够提供大量的能源，可是对环境的污染比较严重。 电能的产生、输送和分配 因此，符合环保的发电方法正在不断开发和利用，例如，太阳能、风力、地热、水能、潮汐等，如图所示。这些发电方法不需要燃烧燃料，但目前还不能从这些能源中得到人类所需要的足够能量。 电能的产生、输送和分配 火力发电 太阳能发电 风力发电 水力发电 随着科学的进步，人类开始利用原子反应堆产生的核能发电。这种能源方式可以得到巨大的电能，但是一旦发生核泄漏，将会造成无法预计的危害。 电能的产生、输送和分配 1986年，苏联切尔诺贝利核电站发生世界上最严重的核事故，造成附近的士地、水源被严重污染，威胁着居民的生命和健康，成千上万的人被迫离开家园。据专家们估计，切尔诺贝利事故的后果将延续百年2011年，日本福岛核电站受地震影响，发生核泄漏。东京电力公司采用内视镜实施调查后:出，在高辐射量之下停留8分钟，就会导致人死亡。 2.电能的输送和分配 为了安全和节约发电成本，同时也为了减少对城市的污染，发电厂通常建在能源产地交通运输方便的地方，因此，需要通过高压输电线路远距离输送到用电地区。为了保证供的质量和供电的可靠性，国家采用电力系统集中管理、统一调度电的使用方式。 电能的产生、输送和分配 在电力系统中，首先通过升压变电站将发电厂产生的电压升高，因为当输送电的功率一定时，输电线的电压越高，通过输电线路的电流就越小，这样不仅可以减小输电线路导线的横截面面积、节省材料，而且可以降低电能损耗。 高压电输送到用电区域后，为了保证用电安全，以及适合各级用电设备的电压等级要求，还必须通过降压变电站将电压降低到合适的数值，再由配电变压器分配到各类用户。在配电过程中，通常将各动力配电线路和照明配电线路分开，这样可以减小局部故障带来的影响。 电能的产生、输送和分配 1.交流电 交流电指的是大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。交流电用符号“~”表示。 交流电随时间变化的形式可以是多种多样的，有正弦波、三角形波、方波等，它最基本的形式是正弦电流。现代生活中广泛使用的大部分电能都是交流电，如发电厂产生的电能、科学实验用电、生产、生活用电等。交流电是由交流发电机产生的，交流发电机可分为单相交流发电机和三相交流发电机。目前，发电厂利用三相交流发电机发电，而日常所用的单相交流电能够很方便地从三相交流电中取得。 交流电和直流电 交流电和直流电 计算机中的方波 正弦交流电 2.直流电 直流电指的是大小和方向不随时间作周期性变化的电压或电流。直流电用符号“一”表示。直流电可以由直流发电机产生，也可以通过相应的电子线路将交流电转换为直流电，还可以通过化学反应产生，例如，干电池、蓄电池和纽扣电池等。 交流电和直流电 1.了解试电笔的结构和功能 试电笔是用来检测导线、电器和电气设备是否带电的一种电工工具。试电笔可分氖泡式和感应式两种，氖泡式试电笔形式有钢笔式和螺丝刀式两种，其外形和内部结如图1-14(a)和(b)所示，感应式试电笔如图1-15所示。 练习试电笔的使用 2.掌握试电笔的使用方法 使用试电笔测试时，必须掌握正确的使用方法，如图所示。用拇指和中指握住电笔绝缘处，食指压在笔端金属帽上。 练习试电笔的使用 练习试电笔的使用 试电笔的探头是金属材质的，有足够的机械强度，并具有良好的导电作用。当探头接触被测带电体时，带电体与电笔、人体和大地之间形成电位差，产生电场，电笔中的管会在电场作用下发光。 练习试电笔的使用 3.掌握试电笔的使用注意事项 (1)测试前，首先要检查试电笔里有无安全电阻，试电笔是否损坏，有无受潮或进水现象，检查合格后才能使用。 (2)测试前，先在已知电源上测试电笔的氖管是否正常发光，确认试电良好。 (3)使用试电笔时，禁止用手触及试电笔的金属探头。 (4)使用试电笔时，必须用手触及试电笔尾端的金属部分。 练习试电笔的使用 (5)测试时，应特别注意氖管的发光情况。若氖管发光微弱，千万不可直接判断为带电体电压不够高，必须擦干净试电笔或重新选择测试点，反复测试:若管仍然不亮或微亮，才能最终确定测试体不带电或电压不够高。 练习试电笔的使用 课堂练习 1.以下哪种发电方式对环境的污染最小？（ ） A. 火力发电 B. 核能发电 C. 太阳能发电 D. 水力发电 答案：C 解析：太阳能发电是利用太阳能转化为电能，过程中不产生废气、废渣等污染物，对环境无污染。火力发电燃烧化石燃料会产生大量污染物；核能发电存在核废料处理等问题；水力发电对生态环境有一定影响 。 课堂练习 2.我国交流电的频率是（ ） A. 30Hz B. 50Hz C. 60Hz D. 100Hz 答案：B 解析：我国交流电的频率是 50Hz，即电流方向每秒改变 100 次。很多国家和地区使用 50Hz 或 60Hz 的交流电，不同频率适用于不同的用电设备和电力系统。 课堂练习 3.以下关于直流电的特点，描述正确的是（ ） A. 电流大小和方向都随时间变化 B. 电流大小不变，方向随时间变化 C. 电流方向不变，大小可能变化 D. 电流大小和方向都不随时间变化 答案：C 解析：直流电的电流方向不变，但电流大小可能是恒定的，也可能是变化的，如脉动直流电。电流大小和方向都随时间变化的是交流电。 课堂练习 4.当试电笔的氖管亮度较暗时，说明（ ） A. 被测电路电压较低 B. 被测电路电压较高 C. 试电笔损坏 D. 与电压高低无关 答案：A 解析：试电笔氖管的亮度与通过它的电流大小有关，而电流大小与被测电路电压有关。氖管亮度较暗，说明通过试电笔的电流较小，即被测电路电压较低，不是试电笔损坏，与电压高低有直接关系 。 课堂练习 5.以下哪种不是电能的输送方式？（ ） A. 架空线路 B. 地下电缆 C. 无线输电 D. 水力输送 答案：D 解析：电能的输送方式主要有架空线路、地下电缆以及正在发展的无线输电等。水力输送是输送水的方式，不是输送电能的方式。 课堂练习 6.发现电磁感应现象，为发电机的发明奠定基础的科学家是（ ） A. 牛顿 B. 爱因斯坦 C. 法拉第 D. 麦克斯韦 答案：C 解析：1831 年，法拉第发现电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这一发现为发电机的发明奠定了理论基础。牛顿主要在力学等方面有重大贡献；爱因斯坦提出相对论等；麦克斯韦建立了完整的电磁理论体系。 课堂练习 7.若试电笔检测插座时，氖管在两个孔都发光，可能的原因是（ ） A. 火线断路 B. 零线断路 C. 火线与零线接反 D. 插座损坏 答案：B 解析：正常情况下，试电笔接触插座的火线孔氖管发光，接触零线孔不发光。若两个孔氖管都发光，说明零线断路，使得电流通过用电器、零线到插座零线孔，经试电笔形成回路，导致氖管发光。火线断路则两个孔都不发光；火线与零线接反不会出现这种情况；插座损坏不一定导致这种现象。 课堂练习 8.下列电器中，使用直流电的是（ ） A. 家用电冰箱 B. 台式电脑主机 C. 手电筒（干电池供电） D. 家用空调 答案：C 解析：手电筒使用干电池供电，干电池输出的是直流电。家用电冰箱、台式电脑主机、家用空调一般接入家庭电路，使用的是交流电。 课后作业 电对比交流电和直流电，分别阐述它们在电流方向、电压变化、产生方式以及典型应用场景方面的差异。​ 详细说明试电笔由哪些部分组成，各部分在使用过程中分别起到什么作用？​ 小明在使用试电笔检测插座时，发现两个孔氖管都发光，请分析可能的原因，并说明遇到这种情况应采取哪些安全措施？ 课堂小结 $$