电工技术基础与技能（电类专业通用）

本书紧密结合工作岗位，与职业岗位对接；选取的案例贴近生活、贴近生产实际；将创新理念贯彻到内容选取、教材案例等方面。通过以技能训练这种方式，强化学生职业能力的养成，达到学生的就业观与自己的能力水平的对接；同时创设学与教，学生与教师互动的职业教学情境，使学生养成正确的学习方法；让学生充分运用现代“互联网 ”信息化、网络化、数字化资源，进行信息处理与分析，解决实际问题，在活动过程中学习知识、掌握技能。 

本书是职业教育“十三五”改革创新规划教材，依据*2009年颁布的《中等职业学校电工技术基础与技能教学大纲》，并参照相关的国家职业技能标准编写而成。
本书主要内容包括认识实训室与安全用电，认识基本电路，认识简单直流电路，认识复杂直流电路，认识电容和电感，认识磁场和电磁感应，认识电动机和变压器，认识单相正弦交流电路，认识三相交流电路。本书配套有电子教案、多媒体课件、习题库等丰富的网上教学资源，可免费获取。
本书可作为中等职业学校电类、机电类及相关专业学生的教材，也可作为岗位培训用书。

目录

 

项目1认识实训室与安全用电

 

任务1.1认识电工实训室

 

任务1.2认识常见的电工工具及仪表

 

任务1.3学会触电急救

 

项目小结

 

技能训练1MF47型万用表的组装与调试

 

达标检测

 

项目2认识基本电路与基本物理量

 

任务2.1认识基本电路

 

任务2.2认识判别电阻元件

 

任务2.3探究欧姆定律

 

任务2.4认识电功与电功率

 

项目小结

 

技能训练2组装简单电路

 

技能训练3学会使用直流电流表和电压表

 

达标检测

 

项目3认识简单直流电路

 

任务3.1探究串联电路

 

任务3.2探究并联电路

 

任务3.3探究混联电路

 

项目小结

 

技能训练4检查电阻性电路的故障

 

达标检测

 

项目4认识复杂直流电路

 

任务4.1探究基尔霍夫定律

 

任务4.2探究叠加定理

 

任务4.3探究戴维南定理

 

任务4.4探究两种电源模型的转换

 

项目小结

 

技能训练5汽车前照灯电路的测量与分析

 

达标检测

 

项目5认识电容和电感

 

任务5.1认识电容

 

任务5.2探究电容器特性

 

任务5.3认识电感

 

任务5.4探究电感器特性

 

项目小结

 

技能训练6利用万用表进行电容器的简易检测

 

达标检测

 

项目6认识磁场和电磁感应

 

任务6.1认识磁场

 

任务6.2探究电磁感应现象

 

任务6.3探究磁路欧姆定律

 

任务6.4认识自感与互感现象

 

项目小结

 

技能训练7探究电磁感应现象

 

达标检测

 

项目7认识电动机和变压器

 

任务7.1认识常见的电动机

 

任务7.2探究电动机的工作原理

 

任务7.3认识常见的变压器

 

任务7.4探究变压器的工作原理

 

项目小结

 

技能训练8检测与排除电动机故障

 

技能训练9检测与维护变压器

 

达标检测

 

项目8认识单相正弦交流电路

 

任务8.1认识正弦交流电

 

任务8.2认识单一参数交流电路

 

任务8.3探究RLC串联电路

 

任务8.4探究谐振电路

 

项目小结

 

技能训练10安装与测试日光灯电路

 

技能训练11安装照明电路配电板

 

达标检测

 

项目9认识三相交流电路

 

任务9.1认识三相交流电

 

任务9.2探究三相负载的连接

 

项目小结

 

技能训练12安装与测试三相异步电动机点动与连续控制电路

 

技能训练13安装与测试三相异步电动机正反转控制电路

 

达标检测

 

参考文献

前言
本书是职业教育“十三五”改革创新规划教材，依据*2009年颁布的《中等职业学校电工技术基础与技能教学大纲》，并参照相关的国家职业技能标准编写而成。通过本书的学习，可以使学生掌握实训室与安全用电，基本电路，简单直流电路，复杂直流电路，电容和电感，磁场和电磁感应，电动机和变压器，单相正弦交流电路，三相交流电路等知识与技能。本书在编写过程中吸收企业技术人员参与教材编写，紧密结合工作岗位，与职业岗位对接； 选取的案例贴近生活、贴近生产实际； 将创新理念贯彻到内容选取、教材案例等方面。本书通过设计不同的项目，让学生多角度、多方位学习电工技术基础与技能，共有9个项目，32个任务： 每个项目的学习过程都是以完成项目的具体要求进行的，体现以工作过程为导向的教育理念。同时项目中增加了技能训练和达标检测，提高学生的技能水平，对学生进行知识检测。本书在编写时努力贯彻教学改革的有关精神，严格依据教学大纲的要求，努力体现以下特色。1. 以能力为本位，重视实践能力培养，突出“做学合一”的职教特色（1） 以人才市场调查和职业能力分析为基础，贯彻以就业为导向、以能力为本位、以素质为基础、以企业需求和学生发展为目标的思想，注重国家规范、行业标准、生产实践。根据行业专家对专业所涵盖职业岗位群进行的工作任务和职业能力分析，以专业共同具备的岗位职业能力为依据，遵循学生认知规律，紧密结合职业资格证书的要求，确定本课程的教学项目和教学任务。（2） 本书编写紧扣新大纲要求，内容立足体现为专业培养目标服务，定位科学、合理、准确，力求降低理论知识点的难度； 改变过去重理论轻实践、重知识轻技能的现象，注重专业实践教学环节，强化实践技能训练，使学生达到既有操作技能，又懂得电工知识，实现“练”有所思，“学”有所悟，满足专业培养的需要。（3） 本书内容力求达到科学、实用、创新，注重“通用性教学内容”与“特殊性教学内容”的协调配置，结构上体现“理实一体”的思想，做到通俗易懂、标准新、内容新、指导性强，突出实践性和指导性，拉近现场与课堂教学的距离，丰富学生的感性认识，突出了“做中学、做中教”的职业教育特色。2. 以工作项目为结构，工作任务为载体，创新编写体例（1） 以国家职业资格标准为依据，确定培养目标的知识点和技能点； 以项目方式为结构，以工作过程为导向，以工作任务为载体，将围绕工作任务的基本知识、专业知识和实践知识构成基本项目、任务； 通过完成一个个基本项目、任务来达到教学目标。（2） 本书编写时，每个工作项目给出项目描述，确定对应的知识、能力、素养目标，列出工作任务，教学过程由工作任务目标分析、相关知识学习、知识拓展、技能训练、任务测评、项目小结、达标检测等环节组成。通过知识拓展突出了电工技能的新技术、新知识、新工艺和新材料等内容。（3） 本书围绕项目的完成过程展开课程内容，适合采取任务驱动、学做一体的教学方法，融理论教学、实践教学、生产、技术服务于一体，将现场需求与实践应用引入教学内容，激发学生的学习兴趣。让学生在专业技能的训练过程中形成良好的工作习惯和工作方法。3. 以学生为中心，注重学生职业素养、职业能力的培养（1） 体现“以学生为中心”的教育理念，紧扣学生实际，面向学生个性发展需要，从学生的职业素养、职业基础、职业能力、职业习惯和职业规范等方面组织教学内容，在项目实施中创造相互交流、相互探讨的学习氛围，力求达到学生“学得懂、学得进、学得会”，培养学生的分析能力和自学能力。（2） 通过技能训练的方式，强化学生职业能力的养成，达到学生的就业观与自己的能力水平的对接； 同时创设学与教，学生与教师互动的职业教学情境，使学生掌握正确的学习方法； 让学生充分运用现代“互联网 ”信息化、网络化、数字化资源，进行信息处理与分析，解决实际问题，在活动过程中学习知识、掌握技能。本书建议学时为96学时，具体学时分配见下表。

项目建议学时项目建议学时项目建议学时
项目18项目412项目710项目212项目510项目812项目310项目612项目910总计96
本书由尚川川、庞新民担任主编，孙英祥、张立永担任副主编，参加编写工作的还有朱珊珊、陈菲、纪雷、隋雨君、毛峰、崔丽丽等。本书在编写过程中参考了大量的文献资料，在此向文献资料的作者致以诚挚的感谢。由于编写时间仓促及编者水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评、指正。了解更多教材信息，请关注微信订阅号： Coibook。
编者2016年9月

评论

项目3认识简单直流电路
知识目标

（1） 能熟悉串联电路、并联电路、混联电路的特点； （2） 能掌握串联、并联电路中电压、电流、功率的关系； （3） 能掌握混联电路分析的步骤。
能力目标

（1） 能分析实际的串联电路、并联电路、混联电路； （2） 能对串联电路、并联电路进行等效运算； （3） 能识别混联电路中的串联与并联。
素养目标

（1） 能养成严谨细致、一丝不苟、实事求是的科学态度和探索精神； （2） 能形成严谨认真的工作态度，具备工作岗位的安全操作意识。
项目导入测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表，直流电主要应用于各种电子仪器、电解、电镀、直流电力拖动等方面。日常生活中的汽车、电动自行车等交通工具的电源都是直流电源，如图31所示。生活中我们经常遇到一些串、并联电路，诸如公路上的路灯，家庭用电器的连接等，本项目我们学习一下串、并联电路的特点及应用。

图31汽车电瓶
任务3.1探究串联电路任务目标

（1） 能理解串联电路的基本特点； （2） 能掌握串联电路中电压、电流、功率的关系； （3） 能对串联电路进行实际等效运算。
3.1.1电阻串联将若干个电阻元件顺序地头尾相接连在一起的连接方式称为串联，组成的电路称为串联电阻电路。在串联电路中电流只有一条通路，开关控制整个电路的通断，各用电器之间相互影响。电阻串联电路如图32所示，其有如下特点。

图32电阻的串联
设总电压为U、电流为I、总功率为P。（1）  串联电阻电路中的各个电阻可以用一个电阻代替，这个电阻叫作串联电阻的等效电阻。它等于各个电阻之和： 
R=R1 R2 … Rn

（2） 流过串联元件的电流处处相等，电路中各电阻两端的电压与它的阻值成正比： 
I=I1=I2=I3，U1R1=U2R2=…=UnRn=UR=I

（3）  串联各元件电压降(功率)之和，等于串联电路总的电压(功率)，可视为分压关系： 
E=U=U1 U2 U3，P=P1 P2 P3

功率分配： 
P1R1=P2R2=…=PnRn=PR=I2

（4）  如果有n个相同的电池串联，每个电池的电动势均为E、内阻均为r，那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为
E串=nE，r串=nr

串联电池组的电动势是单个电池电动势的n倍，额定电流相同。
如果两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R=R1 R2，则有分压公式： 
U1=R1R1 R2U，U2=R2R1 R2U

利用串联分压的原理可以扩大电压表的量程，还可以制成电阻分压器，如电位器、可变电阻器等。3.1.2应用举例在电路中，若想控制所有电路，即可使用串联的电路，若电路中有一个用电器坏了，整个电路意味着处于断路状态，下面我们看一下它的应用。例31有一盏额定电压为U1=40V、额定电流为I=5A的电灯，应该怎样把它接入电压U=220V照明电路中？

图33

解将电灯(设电阻为R1)与一只分压电阻R2串联后，接入U=220V电源上，如图33所示。方法1分压电阻R2上的电压为
U2=U－U1=220-40=180（V），且U2=R2I，则
R2=U2I=1805=36（Ω）

方法2利用两只电阻串联的分压公式U1=R1R1 R2U，且R1=U1I=8Ω，可得
R2=R1U－U1U1=36（Ω）

即将电灯与一只36Ω分压电阻串联后，接入U=220V电源上即可。

图34
例32有一只电流表，内阻Rg=1kΩ，满偏电流为Ig=100μA，要把它改成量程为Un=3V的电压表，应该串联一只多大的分压电阻R？解如图34所示，该电流表的电压量程为Ug=RgIg=0.1V，与分压电阻R串联后的总电压Un=3V，即将电压量程扩大到n=Un/Ug=30倍。利用两只电阻串联的分压公式，可得Ug=RgRg RUn，则
R=Un－UgUgRg=UnUg－1Rg=(n－1)Rg=29（kΩ）

本例说明，将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un，所需要的分压电阻为R=(n-1)Rg，其中n=Un/Ug称为电压扩大倍数。知识拓展

电动代步车由蓄电池、电动轮毂、控制器、充电器四大件和车体部分组成，如图35所示。对于安全性有更高要求的生产厂家，则根据汽车的设计思路进行整体设计，整车一般分为电力供应系统、前桥、后桥、控制器、车架等几部分。由于当前锂电成本相对比较高，一般厂家采用铅酸电池，由多个12V电池串联成电池组，作为电力供应系统。根据国家相关规定，电动车的电压不得超过48V。

图35电动代步车

任务3.2探究并联电路任务目标

（1） 能理解并联电路的基本特点； （2） 能掌握并联电路中电压、电流、功率的关系； （3） 能对并联电路进行实际等效运算。
3.2.1电阻并联若将几个电阻元件都接在两个共同端点之间，这种连接方式称为并联，组成的电路为并联电阻电路。并联电路是使在构成并联的电路元件间电流有一条以上的相互独立通路，每一条电路之间互相独立无影响，

图36电阻的并联

有一个电路元件短路则会造成电源短路。电阻并联电路如图36所示，其有如下特点。设总电流为I、电压为U、总功率为P。（1）  并联各电阻可等效为一个总电阻，等效电阻值的倒数等于各电阻值的倒数之和。或可以说等效电导等于各支路的电导的和。
G=G1 G2 … Gn即1R=1R1 1R2 … 1Rn

并联一个电阻的结果总是使等效电阻减小，且等效电阻比各并联电阻中的任一个都要小。（2）  并联各电阻承受同一电压，即各电阻上的端电压相等，电路中各电阻两端的电流与它的阻值成反比。
E=U=U1=U2=U3，R1I1=R2I2=…=RnIn=RI=U

（3） 流过并联各支路的电流之和，等于并联电路总电流，可视为分流关系：  
I=I1 I2 I3

功率分配： 

R1P1=R2P2=…=RnPn=RP=U2

（4）  如果有n个相同的电池并联，每个电池的电动势均为E、内阻均为r，那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为
E并=E，r并=r/n

并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的n倍，电动势相同。
如果两只电阻R1、R2并联时，等效电阻R=R1R2R1 R2，则有分流公式： 
I1=R2R1 R2I，I2=R1R1 R2I

3.2.2应用举例

图37
并联电路中一个用电器可独立完成工作，一个用电器坏了，不影响其他用电器。并联电路各处电流加起来才等于总电流，所以电路中电流消耗大。
例33如图37所示，电源供电电压U=220V，每根输电导线的电阻均为R1=1Ω，电路中一共并联100盏额定电压220V、功率40W的电灯。假设电灯在工作(发光)时电阻值为常数，试求： ①当只有10盏电灯工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL； ②当100盏电灯全部工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL。解每盏电灯的电阻为R=U2/P=1210Ω，n盏电灯并联后的等效电阻为Rn=R/n。根据分压公式，可得每盏电灯的电压： 
UL=Rn2R1 RnU

功率： 

PL=U2LR

(1) 当只有10盏电灯工作时，即n=10，则Rn=R/n=121Ω，因此
UL=Rn2R1 RnU≈216（V），PL=U2LR≈39（W）

(2) 当100盏电灯全部工作时，即n=100，则Rn=R/n=12.1Ω，因此
UL=Rn2R1 RnU≈189（V），PL=U2LR≈29（W）

例34有一只微安表，满偏电流为Ig=100μA、内阻Rg=1kΩ，要改装成量程为In=100mA的电流表，试求所需分流电阻R。解如图38所示，设n=In/Ig(称为电流扩大倍数)，根据分流公式可得Ig=RRg RIn，则

图38

R=Rgn－1

本题中
n=In/Ig=1000
R=Rgn－1=10001000－1≈1（Ω）

本例说明，将一只量程为Ig、内阻为Rg的表头扩大到量程为In，需要的分流电阻为R=Rg/(n-1)，其中n=In/Ig称为电流扩大倍数。

图39路灯
知识拓展路灯是给道路提供照明功能的灯具，如图39所示。早期的路灯在每根电线杆上装闸刀开关，需要工人每天开启关闭。随着技术的发展，改用若干路灯合用一个开关，构成并联电路。路灯按高度分高杆路灯、中杆路灯、道路灯、庭院灯、草坪灯； 按光源分钠灯路灯、LED路灯、节能路灯、新型索明氙气路灯； 按造型分中华灯、仿古灯、景观灯、单臂路灯、双臂路灯。近几年我国的路灯建设取得了飞速的发展，道路照明质量不断提高，高强度气体放电灯广泛使用，方便了群众生活，美化了城市环境。任务3.3探究混联电路任务目标

（1） 能掌握混联电路的分析步骤； （2） 能识别混联电路中的串联与并联； （3） 能对复杂混联电路进行等效与计算。
3.3.1分析步骤在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算可分为以下几个步骤： 首先理清电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图； 其次利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻； 然后根据已知条件进行计算，确定电路的总电压与总电流； 后根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或电压。在这些步骤中，重要也是难判断准确的一步就是电路图的分析，如果我们能把握其中一些重要的概念和方法，经过多次练习，是可以突破这一难点的。（1） 相同的点。用导线直接连接起来，相交而连接的点算作“相同的点”，有三部分以上导体(包括开关、导线、用电器、电压表)在此相连的点即为相交而连接的点。如图310所示，A、B、C、D、E、F等点都是这种性质的点，在该点上连接的任何一个导体都具有相同的电位。

图310电路图中“相同的点”

（2） 干路和支路的区分。靠近电源正负极近的相交而连接的点以内为干路，其余为支路。在图310中，(a)图的干路为B点经电源到D点的电路部分，(b)图的干路为A点经电源到F点的电路部分。（3） 分析电路时，电流表当导线，电压表放在后处理，分析前先拿掉它。在图310(b)中，电压表V1、V2所在支路可放在后分析。（4） 支路中的开关若处于断开状态，开关控制的支路则没有用，就可以去掉。
例35如图311所示，已知R1=R2=8Ω，R3=R4=6Ω，R5=R6=4Ω，R7=R8=24Ω，R9=16Ω； 电压U=224V。试求： 

图311

(1) 电路总的等效电阻RAB与总电流I。(2) 电阻R9两端的电压U9和通过它的电流I9。解(1) R5、R6、R9三者串联后，再与R8并联，E、F两端等效电阻为
REF=(R5 R6 R9)∥R8
=24∥24=12（Ω）

REF、R3、R4三者电阻串联后，再与R7并联，C、D两端等效电阻为
RCD=(R3 REF R4)∥R7=24∥24=12（Ω）

总的等效电阻
RAB=R1 RCD R2=28（Ω）
总电流
I=U/RAB=224/28=8（A）(2) 利用分压关系求各部分电压： 
UCD=RCDIΣ=96（V）
UEF=REFR3 REF R4UCD=1224×96=48（V）
I9=UEFR5 R6 R9=2（A），U9=R9I9=32（V）

例36如图312(a)所示，已知R=10Ω，电源电动势E=6V，内阻r=0.5Ω。试求电路中的总电流I。

图312

解首先理清电路中电阻串、并联关系，并画出等效电路，如图312(b)所示。四只电阻并联的等效电阻为
Re=R/4=2.5（Ω）

根据全电路欧姆定律，电路中的总电流为
I=ERe r=2（A）

3.3.2串、并联电路的识别1. 定义法若电路中的各元件是逐个顺次连接起来的，则电路为串联电路； 若各元件“首首相接，尾尾相连”并列地连在电路两点之间，则电路就是并联电路。2. 电流流向法电流流向法是电路分析中常用的一种方法。从电源的正极(或负极)出发，沿电流流向，分析电流通过的路径。若只有一条路径通过所有的用电器，则这个电路是串联的，如图313(a)所示； 若电流在某处分支，又在另一处汇合，则分支处到汇合处之间的电路是并联的，如图313(b)所示。

图313电流流向法

例37分析图314所示电路，开关闭合后，三盏灯的连接形式，并分析开关的作用。

图314

图315等效电路
分析用“电流流向法”来判断。在图314（a）所示的电路中，从电源的正极出发，电流依次通过了灯L1、L2和L3，电路中没有出现“分叉”，如图315分析等效电路的虚线所示，所以这三盏灯是串联的。在串联电路中，一个开关可以控制所有的用电器。为识别图314（b）所示电路的连接方式，可以先用虚线将电流通过的所有路径在图中画出来，如图316所示。

图316电流流向

由此可看出灯L1、L2和L3分别在三条支路上，所以这三盏灯是并联的。其中通过灯L1、L2的电流通过了开关S1，当开关S1断开时，灯L1、L2中没有电流通过，两灯熄灭，因此开关S1控制L1、L2两盏灯泡。开关S2在干路上，控制三盏灯。
如图317所示，分析等效电路时用“电流流向法”画出了图314（c）中的电流流向。如图317的虚线所示，电流有三条通路，且每一条通路上只有一个用电器，此电路为并联电路。开关S在干路上，控制三盏灯。

图317等效电路

3. 节点法节点法就是在识别电路的过程中，无论导线有多长，只要其间没有电源、用电器等，导线两端点均可以看成同一个点，从而找出各用电器两端的公共点。以图314（c）为例，先在图中将各接点处用字母表示出来，如图318(a)所示。

图318“节点法”等效电路

由“节点法”可知，导线的a端和c端看成一个点，导线的b端和d端看成一个点，这样L1、L2和L3的一端重合为一个点，另一端重合为另一个点，由此可知，该电路有三条支路，并由“电流流向法”可知，电流分三条叉，因此这个电路是三盏电灯的并联，等效电路如图318(b)所示。对于电路中有三个用电器，而只有两条电流路径的情况，那么就会有一个用电器在干路上，或者有两个用电器串联在一条支路上，这个电路一定是混联。这两种情况分别如图319（a）、（b）所示。

图319混联电路

4. 拆除法拆除法是识别较难电路的一种重要方法，它的原理就是串联电路中各用电器互相影响，拆除任何一个用电器，其他用电器中就没有电流了； 而并联电路中，各用电器独立工作，互不影响，拆除任何一个或几个用电器，都不会影响其他用电器。