1-2 电流和电压（课件）《电工基础》上好课（劳动版·第6版)）

《电工基础》(劳动版)第六版 上好课—中职专业课 第一章 电路基础知识 1-2 电流和电压 教学目标 知识目标 1.理解电流、电压、电位、电动势的基本概念。 2.掌握电流的方向规定、参考方向的含义。 能力目标 1.能根据电流、电压的参考方向和计算结果，判断其实际方向。 2.能区分直流电流表、电压表的使用方法。 情感目标 1.树立标准化、规范化的职业意识，养成严谨的电路分析习惯。 2.体会电工测量的规范性要求，培养精益求精的职业素养。 教学引入 它的内部隐藏着怎样的秘密？ 大家看，这是什么？ 按下开关，它就能发光。 那到底是什么让它发光的呢？ 其实，是电荷在导线里定向移动形成了电流，电流流过灯泡，将电能转化为了光能。 今天，我们就来探索“电流”的奥秘。 教学引入 它的内部隐藏着怎样的秘密？ 再看这个熟悉的场景——手机充电。 充电器是如何将电能“输送”到手机电池里的呢？ 这背后需要一个关键的“驱动力”，它就是—— 电压 (Voltage) 简单来说，电压是电路中形成电流的原因。 教学引入 它的内部隐藏着怎样的秘密？ 揭开“电”的神秘面纱 无论是手电筒发光，还是电风扇转动，它们的核心都是利用了“电”的能量。 这些能量的传输和转换，都离不开两个非常重要的物理量—— 电流 电荷的定向移动，形成电流 电压 驱动电荷定向移动的“动力” 教学引入 它的内部隐藏着怎样的秘密？ 知识讲授——电流 核心定义：电荷的定向移动形成电流 形成电流的两个必要条件： 1. 电路中存在自由电荷(如金属导体中的自由电子) 2. 导体两端存在电压(电位差) 知识讲授——电流的方向 核心规定 在物理学中，科学家们明确规定： 正电荷定向移动的方向，就是电流的方向。 电子移动的方向与电流方向是相反的。 记 忆 口 诀 “正电移动为方向， 电子流动反着跑” 简单一句话，区分不混淆 知识讲授——电流的大小 定义 Definition 电流的大小称为电流强度，在物理学中常将其简称作“电流”。 其严格定义为：单位时间内通过导体横截面的电荷量。 公式 Formula I = Q / t ● I：电流强度 (单位：安培, A) ● Q：电荷量 (单位：库仑, C) ● t：时间 (单位：秒, s) 物理意义 Meaning 电流强度直观反映了单位时间内通过导体横截面的电荷数量。 它是物理学中用来衡量电流强弱的核心物理量。电流越大，说明相同时间内流过的电荷越多。 知识讲授——电流的单位 国际单位：安培 (A) 定义：1 安培 = 1 库仑 / 秒 (1A = 1C/s) 常用单位 • 毫安 (mA)：1mA = 10⁻³ A • 微安 (μA)：1μA = 10⁻⁶ A 单位换算 • 1 A = 1000 mA • 1 mA = 1000 μA 💡 记忆技巧 安 · 毫安 · 微安，相邻两级相差1000倍。 知识讲授——直流和交流 直流电 (DC) 定义：电流的方向不随时间变化。 •稳恒直流电：大小和方向都不随时间变化 (如：干电池、蓄电池供电)。 •脉动直流电：大小随时间变化，但方向始终保持不变。 知识讲授—— 交流电 定义：电流的大小和方向都随时间做周期性的变化。 •常见应用：我们日常生活中使用的电网电力，即家庭和工业用电。 知识讲授——电流的参考方向 为什么需要参考方向？ 在分析复杂电路时，元件中某一电流的实际方向往往难以直接判断。 什么是参考方向？ 任意假定一个电流的流向，作为分析计算的依据，这个方向被称为参考方向。 通过计算结果判断实际方向： ● 若 I > 0：实际方向 与 参考方向一致 ● 若 I < 0：实际方向 与 参考方向相反 知识讲授——电流的测量 测量工具：电流表 (安培表) • 交流电流表：用于测量交流电。 • 直流电流表：用于测量直流电。 电路接法 电流表必须串联在被测电路中，以确保通过的电流与被测电路一致。 学生用直流电流表 知识讲授——电流的测量 每个电流表都有一定的测量范围，这个范围被称为量程。选择不当的量程，会导致读数误差大或损坏仪表。 量程选择 知识讲授——电流的测量 01. 串联接入 电流表必须串联在被测电路中。 这是电流表使用的第一原则。它必须成为电路路径中的一环，而不是一条支路。 02. 核心思考 Q: 为什么必须串联？ A: 因为在串联电路中，电流处处相等。 这样接入后，电流表显示的数值，就是电路中其他位置的电流值。 03. 避坑指南 严禁 并联 接入！ 如果将电流表直接并联在电源或用电器两端，相当于接入了一根导线，会导致电路发生短路，瞬间产生极大的电流，烧毁电流表甚至损坏电源！ 知识讲授——电压、电位和电动势 1. 电压 (Voltage) 🔍 定义：电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压。通常用符号Uab表示。 📏 单位：伏特 (V)，常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)等。 💡 通俗理解：电压如同“水压”，是电路中促使电荷定向移动形成电流的“动力”。 图：U型管水压对比示意 (高度差类比电压，水流类比电流) 知识讲授——电压的参考方向 ▍ 基本定义 电压是衡量电场力做功能力的物理量。其实际方向规定为：在电场中，由高电位 (+)指向低电位 (-)的方向。在复杂电路分析中，通常先假设电压的“参考方向”，再进行计算验证。 极性表示法 箭头表示法 双下标表示法 ▍ 关联参考方向 在一段二端电路或元件中，如果我们设定的电流参考方向恰好从电压“+”极流入，从“-”极流出，则称电压与电流为关联参考方向。反之则为“非关联参考方向”。 知识讲授——电位 定义 在电路中任意选定一点作为参考点（即零电位点），则电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位。 单位 伏特 (V) 为纪念物理学家亚历山德罗·伏特 （Alessandro Volta）而命名 参考点 • 原则上任意选择，工程中常以大地为参考点，符号为 “⊥”。 • 电位的正负：高于参考点为正 (+)，低于参考点为负 (-)。 知识讲授——电压与电位的关系 核心结论 电路中任意两点间的电压，在数值上等于这两点之间的电位之差。 💡 提示： 电位是“相对量”，与参考点的选择有关； 电压是“绝对量”，与参考点的选择无关。 数学表达 Uab= φa- φb •Uab：a、b两点之间的电压 •φa：电路中a点的电位 •φb：电路中b点的电位 逻辑推论 ① 若 φa> φb，则 Uab> 0 ② 若 φa< φb，则 Uab< 0 知识讲授——电动势 定义 Definition 非静电力克服电场力，将单位正电荷从电源负极内部移到正极所做的功，称为电源的电动势，用符号E表示。 单位 Unit 伏特 (V) 干电池内部结构示意：非静电力的载体 知识讲授——视频导入 知识讲授——电动势与端电压的关系 开路状态 Open-circuit State 当电源不接任何负载时，电路中没有电流通过。 端电压等于电动势 U = E 通路状态 Closed-circuit State 当电源接入电路且有电流通过时，由于电源内部存在内阻(r)，会产生一定的电压降。 端电压小于电动势 U < E 核心公式 Core Formula U = E - Ir •U: 电源两端的端电压 (V) •E: 电源的电动势 (V) •I: 电路中的总电流 (A) •r: 电源内部的电阻 (Ω) 知识讲授——电压的测量 核心测量工具-电压表 01 表盘符号 直流电压表通常标有“DC”或“-”符号，区分交流表。 02 接线柱 一般设有“+”和“-”两个极性接线柱，必须注意正负极接入。 03 常用量程 实验室常用双量程电压表，如“0-3V”和“0-15V”，需按需选择。 知识讲授——电压的测量 6C2型指针式直流电压表 实验室常用的多量程测量仪表，可通过转换开关选择不同的电压量程，读取被测电压值。 电流表 (Ammeter) 必须串联在被测电路中，用于测量电路中的电流大小。 电压表 (Voltmeter) 必须并联在被测电路两端，用于测量电路两端的电压。 知识讲授——电压的测量 正确接法 · 极性规范 电压表的“+”接线柱接被测电路的高电位端，“-”接线柱接低电位端，电流从“+”进、“-”出。 核心口诀 “正接高 负接低” 错误后果 · 反向偏转 若正负接线柱极性接反，指针会向刻度盘左侧反向偏转，容易导致指针弯折损坏。 知识讲授——电压的测量 使用规则 1：并联接入 电压表必须并联在被测电路或被测元件的两端。 💡 提示：如果电压表串联接入电路，由于其内阻极大，电路中的电流会非常小，导致电路无法正常工作，且电压表的示数接近电源电压。 核心思考 Q：为什么测量电压时，电压表必须并联？ A：根据并联电路的特点，电路中各支路两端的电压相等。只有将电压表与被测元件并联，才能保证电压表两端的电压等于被测元件两端的电压，从而实现准确测量。 传动部分 知识点背诵 电流方向的规定 电流强度的定义 I = Q / t 电压与电位的关系 Uab= Ua- Ub 单项选择题 Q1:在金属导体中，电流的实际方向是？（ ） A.与自由电子移动方向相同 B.与自由电子移动方向相反 C.无法确定 D.与正电荷移动方向相反 正确答案：B 电流方向是正电荷移动的方向。而金属导体中实际移动的是带负电的自由电子，所以电流方向与自由电子移动方向相反。 课后练习 单项选择题 2.关于电压和电位，下列说法正确的是？（ ） A. 电压的值与参考点有关 B. 电位的值与参考点无关 C. 两点间的电压等于这两点的电位之差 D. 以上说法都不对 正确答案：C 电位是相对量，其值取决于参考点的选择；而电压是绝对量，是两点间的电位差，与参考点无关。 课后练习 单项选择题 3.要测量一个小灯泡两端的电压，电压表应该如何连接？（ ） A. 串联在电路中 B. 并联在小灯泡两端 C. 直接接在电源两端 D. 以上都可以 正确答案：B 根据电压表的使用规则，测量某元件两端的电压时，必须将电压表并联在该元件的两端，以确保测量结果准确。 课后练习 单项选择题 4.已知电路中A点电位为 5V，B点电位为 -3V，则A、B两点间的电压 ？（ ） A. 2V B. -2V C. 8V D. -8V 课后练习 正确答案：C 电压定义为两点电位之差 UAB= φA- φB= 5V - (-3V) = 8V 1.简述电动势和端电压的区别与联系。。 课后练习 区别： 1.存在位置不同：电动势是电源内部的物理量，描述非静电力做功的本领；端电压是电源外部的物理量，是外电路两端的电压。 2.物理意义不同：电动势表示电源将其他形式能转化为电能的能力；端电压表示电场力在外部电路移动电荷做功的能力。 联系： 1.单位相同：两者单位都是伏特(V)，均是描述电路中电势差的物理量。 2.数值关系：通路状态：端电压 小于 电动势（U < E）；开路状态：端电压 等于 电动势（U = E） 课堂小结 1.完成教材课后习题，巩固电流、电压、电位、电动势的概念及计算。 2.绘制一段简单直流电路，设定电流、电压的参考方向，并根据计算结果判断实际方向。 3.完成电流表、电压表的使用实操练习，记录测量过程中的注意事项。 课后作业 感谢观看 Lavf62.3.100 Lavf62.3.100 $