任务一 电的认识（课件）《电工技术基础与技能》上好课（电工版·第2版）

任务一　 电的认识 图1-2　看电视 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 1 /// 任务分析 生活中，当我们打算收看《新闻联播》时，一般会这样操作：先把电视机电源插头插进插座，按下电视电源开关，再拿起遥控器，就能观看节目了，如图1-2所示。 这时我们或许会好奇：为什么接通电源就能用电？“电”究竟是什么？又从何而来？在本任务中，我们就先来认识“电”。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 2 /// 一、人类认识电的过程 图1-3　摩擦起电 图1-4　同种电相互排斥，异种电相互吸引 相关知识 人类对电的认知，走过了一段漫长且曲折的历程。公元前6世纪，希腊人便发现并记录下：琥珀经羊皮摩擦后，能够吸引薄木片、碎布这类轻小物体。 直到17世纪，英国物理学家吉尔伯特才开启较为系统的研究，将这一现象命名为“摩擦起电”，如图1-3所示。 18世纪，法国物理学家杜菲发现，摩擦后的物体所带的电具备两种特性：同种电相互排斥，异种电相互吸引，如图1-4所示。 图1-5　富兰克林的风筝试验 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 3 /// 图1-6　伏打电堆 美国学者富兰克林曾完成著名的风筝实验，如图1-5所示。他将系有钥匙的风筝用金属线送入云层，被雨水淋湿的金属线将空中的闪电引至指尖，以此证明天空中的电与摩擦生电本质一致，并据此发明了避雷针，这是人类应用电学知识的开端。 18世纪后期，意大利物理学家伏打发明了被称为“伏打电堆”的电池，如图1-6所示。它将银板、锌板与盐水浸泡过的硬纸板按特定顺序叠为柱体，当用导线连接两端导体时，导线中便会产生持续电流。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 4 /// 化学电源的作用及早期电磁现象发现 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。 电流本质探索与电磁定律确立 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。 电路定律与电子的发现及验证 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1.6×10-19C，证实了汤姆生关于电子性质的预言。 二、电能的产生、输送和分配 电是一种能量形式，更是人类可利用的最便捷、最清洁的终端能源。电能从生产到投入使用，需历经发电、输电、配电、用电四大环节，最终输送至工厂、住宅等各类用电场景。 1．电能的产生 绝大多数电厂通过热能发电：燃烧煤炭、石油、天然气等燃料产生热能，将锅炉水转化为高温高压蒸汽，推动汽轮机转动，进而带动发电机产生电能。 正因如此，各类环保发电方式正持续被开发与应用，比如太阳能、风能、地热能、水能、潮汐能等，如图1-7～图1-10所示。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 5 /// 图1-7　火力发电 图1-8　太阳能发电 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 6 /// 图1-9　风力发电 图1-10　水力发电 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或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。为了保证供电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。电力系统如图1-11所示。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 7 /// 图1-11　电力系统 在电力系统中，发电厂产生的电能首先经升压变电站抬升电压。在输电功率恒定的前提下，输电电压越高，线路中的电流就越小，此举既能缩小导线横截面积、节约耗材，又能大幅降低输电过程中的电能损耗。 当高压电被输送至用电区域后，为保障用电安全、适配各级用电设备的电压等级要求，还需通过降压变电站将电压降至合理数值，再经配电变压器分配至各类用户。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 8 /// 图1-12　交流电的形式 三、交流电和直流电 1．交流电 交流电（Alternating Current，AC），指大小和方向随时间呈周期性变化的电压或电流，用符号“～”标示。其随时间变化的形态丰富多样，涵盖正弦波、三角波、方波等（如图1-12所示），其中最基础的形式为正弦电流。交流电由交流发电机产生，后者可分为单相交流发电机与三相交流发电机两类。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 9 /// 2．直流电 直流电（Direct Current，简称DC），指大小与方向均不随时间发生周期性变化的电压或电流，常用符号“－”标识。它的生成途径多样：可由直流发电机产生，也能通过特定电子线路将交流电转换而来，还可借助化学反应生成，如图1-13所示。 图1-13　直流电的产生 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 10 /// 练习试电笔的使用 1．了解试电笔的结构与功能 试电笔是检测导线、电器及电气设备是否带电的常用电工工具，分为氖泡式和感应式两类。其中氖泡式试电笔有钢笔式、螺丝刀式两种，其外形与内部结构如图1-14（a）、（b）所示；感应式试电笔如图1-15所示。 2．掌握试电笔的使用方法 使用试电笔检测时需采用正确姿势，如图1-16所示：以拇指和中指握住电笔绝缘部位，食指按压在笔端金属帽上。 技能训练 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 11 /// 图1-14　氖泡式试电笔 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 12 /// 图1-15　感应式试电笔 图1-16　试电笔的使用 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 13 /// 测试前的检查要求 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。 测试前，先在已知电源上测试电笔的氖管是否正常发光，确认试电笔良好。 使用时的操作规范 使用试电笔时，禁止用手触及试电笔的金属探头。 使用试电笔时，必须用手触及试电笔尾端的金属部分。 测试时的发光情况判断 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；若氖管仍然不亮或微亮，才能最终确定测试体不带电或电压不够高。 电工技术基础与技能（第2版） 　 　 /// 14 /// 图1-17　直流电源的插孔 图1-18　交流电源的插孔 4．用试电笔测试带电体 （1）图1-17所示为实训室提供的直流电源的插孔。测试直流电压，注意观察氖管的发光情况。 （2）图1-18所示为实训室提供的交流电源的插孔。测试交流电压，注意观察氖管的发光情况。 本任务结束 $