《简单直流电路》PPT课件

第二章,简单直流电路,第二章简单直流电路,教学重点：,1理解电动势、端电压、电位的概念。2掌握闭合电路的欧姆定律。3掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。4.学会分析计算电路中各点电位。,教学难点：,1运用电阻串联分压关系与并联分流关系解决电阻电路问题、掌握扩大电压表与电流表量程的原理。2熟练分析计算电路中各点电位。,学时分配：,第二章简单直流电路,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,第二节电池组,第三节电阻的串联,第四节电阻的并联,第五节电阻的混联,第六节万用表的基本原理,第七节电阻的测量,第八节电路中各点电位的计算,本章小结,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,一、电动势,二、闭合电路的欧姆定律,三、负载获得最大功率的条件,一、电动势,电动势通常用符号E表示，电动势的国际单位制为伏特，记做V。,电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。,衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。,电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。,二、闭合电路的欧姆定律,图中R0表示电源的内部电阻，R表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为ERI+R0I或,【例2-1】如图2-2所示，当单刀双掷开关S合到位置1时，外电路的电阻R1=14，测得电流表读数I1=0.2A；当开关S合到位置2时，外电路的电阻R2=9，测得电流表读数I2=0.3A；试求电源的电动势E及其内阻R0。,图2-2例题2-1,R0,解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组,解得：R01，E3V。本例题给出了一种测量直流电源电动势E和内阻R0的方法。,三、负载获得最大功率的条件,容易证明：在电源电动势E及其内阻保持不变时，负载R获得最大功率的条件是R=R0，此时负载的最大功率值为,解:将(R1+R0)视为电源的内阻，则RPR1+R02.5时，RP获得最大功率,第三节电阻的串联,一、电阻串联电路的特点,二、应用举例,一、电阻串联电路的特点,图2-7电阻的串联,设总电压为U、电流为I、总功率为P。,1.等效电阻:RR1R2Rn,2.分压关系：,特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R=R1R2,则有分压公式,3.功率分配:,二、应用举例,解：将电灯(设电阻为R1)与一只分压电R2串联后，接入U220V电源上，如图2-8所示。,【例2-3】有一盏额定电压为U140V、额定电流为I5A的电灯，应该怎样把它接入电压U220V照明电路中。,图2-8例题2-3,解法一：分压电阻R2上的电压U2=UU1=(22040)V=180V，且U2=R2I，则,解法二：利用两只电阻串联的分压公式,可得,即将电灯与一只36分压电阻串联后，接入U=220V电源上即可。,第四节电阻的并联,一、电阻并联电路的特点,二、应用举例,设总电流为I，总电压为U，总功率为P。1.等效电导:G=G1G2Gn即,一、电阻并联电路的特点,图2-10电阻的并联,2.分流关系：R1I1=R2I2=RnIn=RI=U,3.功率分配：R1P1=R2P2=RnPn=RP=U2I,特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻,则有分流公式,【例2-5】如图2-11所示，电源供电电压U=220V，每根输电导线的电阻均为R1=1，电路中一共并联100盏额定电压220V、功率40W的电灯。假设电灯正常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。,二、应用举例,图2-11例题2-5,解:每盏电灯的电阻为R=U2/P=1210，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，功率,(1)当只有10盏电灯工作时，即n=10，则Rn=R/n=121，因此,(2)当100盏电灯全部工作时，即n=100，则Rn=R/n=12.1，,第五节电阻的混联,一、电阻混联电路分析步骤,二、解题举例,一、电阻混联电路分析步骤,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大体上可分为以下几个步骤：,1首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；2利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；3利用已知条件进行计算，确定电路的端电压与总电流；4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各部分的电压。,二、解题举例,【例2-7】如图2-13所示，已知R1R28，R3R46，R5R64，R7R824，R916；电压U224V。试求：(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与通过它的电流I9。,图2-13例2-7,(2)利用分压关系求各部分电压：UCD=RCDI=96V，,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(R5R6R9)R812REF、R3、R4三电阻串联后，再与R7并联，C、D两端等效电阻为RCD(R3REFR4)R712总的等效电阻RABR1RCDR228总电流IU/RAB（224/28）A8A,【例2-8】如图2-14所示，已知R10，电源电动势E=6V，内阻r0.5，试求电路中的总电流I。,图2-14例题2-8的等效电路,解:首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，并画出等效电路，如图2-15所示。四只电阻并联的等效电阻为ReR/42.5根据全电路欧姆定律，电路中的总电流为,图2-15例题2-8的等效电路,第八节电路中各点电位的计算,一、电位参考点(即零电位点),二、电位的定义,一、电位参考点(即零电位点),在电路中选定某一点A为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即VA0。电位参考点的选择方法是：,(1)在工程中常选大地作为电位参考点；(2)在电子线路中,常选一条特定的公共线或机壳作为电位参考点。,在电路中通常用符号“”标出电位参考点。,二、电位的定义,电路中某一点M的电位VM就是该点到电位参考点A的电压，也即M、A两点间的电位差，即VMUMA,计算电路中某点电位的方法是：(1)确认电位参考点的位置；(2)确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正、负极性；(3)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和：电阻元件电压降写成RI形式，当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。电源电动势写成E形式，当电动势的方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。,【例2-10】如图2-23所示电路，已知：E145V，E212V，电源内阻忽略不计；R15，R24，R32。求B、C、D三点的电位VB、VC、VD。,图2-23例题2-10,解:利用电路中A点为电位参考点(零电位点)，电流方向为顺时针方向：,B点电位：VB=UBA=R1I=15VC点电位：VC=UCA=E1R1I=(4515)V=30VD点电位：VD=UDA=E2R2I=(1212)V=24V,必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是绝对的，不随电位参考点的不同发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位则是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。,例如，在上例题中，假如以E点为电位参考点，则B点的电位变为VB=UBE=R1IR2I=27V；C点的电位变为VC=UCE=R3IE2=18V；D点的电位变为VD=UDE=E2=12V。,本章小结,一、闭合电路的欧姆定律,三、电阻的并联,四、电路中各点电位的计算,二、电阻的串联,负载R获得最大功率的条件是R=R0，此时负载的最大功率值为,一、闭合电路的欧姆定律,三、电阻的并联,1.等效电