第一章 直流电路基础知识

1、第二部分 电工基础第一章 直流电路基础知识考纲引领：1、理解电位、电压、电流、电动势概念及单位的换算 2、掌握电阻定律、欧姆定律、电功、电功率和最大功率，能熟练进行计算 3、了解库仑定律，及其库仑力的计算知识网络： 电流、电压 基本物理量 电位、电动势 电功、电功率 直流电路的基础知识 库仑定律基本定律 电阻定律 欧姆定律 最大功率输出定律考情分析：本章主要介绍了直流电路基础知识，概念性很强，考题多数出现在单项选择题和填空题中，所占比例不轻。因而复习时重在基础知识的理解和记忆。最近三年本章考试题型、分值分布 题型年份单项选择题填充题实验题计算题合计20128分9分0分0分17分20118分12

2、分0分0分20分20103分4分0分0分7分一、 直流电路基础知识1、 电路（1） 电路：用电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。（2） 电源：把其他形式的能量转化为电能的装置。（3） 用电器：把电能转变成其他形式能量的装置。（4） 状态：通路、开路、短路。（5） 电路图：用规定符号表示电路连接情况的图。2、 电流（1） 概念：电荷的定位移动形成电流。（2） 形成条件 自由移动电荷 导体两端必须保持一定的电位差（电压）（3） 大小和方向 大小（即电流强度）：单位时间内通过导体横截面的电量（公式：） 方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向。在外电路中，电流方向由高电位指向低电位；在电源内部，

3、电流方向由电源负极到正极。（4）单位：安塔（A）。 1安塔1×103毫安1×106微安3、电压、电位、电动势 电压与电位比较见表1，电压与电动势比较见表2表1 电压与电位比较物理量概 念与参考点关系单位电位电场中某点对参考点的电压，即VA=UAB（B为参考点）相对值，与参考点有关伏特（V）电压电场中两点间的电位差，即UABVAVB绝对值，与参考点无关伏特（V）表2 电压与电动势比较物理量概 念方 向单位电压衡量电场力做功能力大小的物理量，存在于电源的内、外部由高电位指向低电位伏特（V）电动势反映电源力做功能力大小的物理量，存在于电源内部由电源负极指向正极伏特（V）4、 电功

4、、电功率（1） 电功（电能）电功：电场力作用下电荷定向移动形成电流所做的功定义式：WUIt 常用公式：（只适用于电阻电路）单位：焦耳（J）常用单位：度（KWh） 1度3.6×106焦耳（2） 电功率：A、 电功率：电流在单位时间内所做的功B、 定义式：常用公式：（只适用于纯电阻电路）C、 单位：瓦特（w）常用单位：千瓦（Kw）二、 直流电路基本定律1、 库仑定律：（1） 内容：在真空中，两个点电荷间的作用力与两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比（2） 表达式： F单位：牛顿（N）（3） 静电恒量：K9×109 N/c2（4） 注意点：库仑定律只适用

5、于计算两个点电荷间的相互作用力。 库仑定律求点电荷间相互作用力时，不用把“+”、“”符号代入公式中，计算过程可用绝对值计算，其结果可用正、负电荷确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。2、焦耳定律（1）内容：电流流过导体所产生的热量与电流强度平方，导体的电阻及通电时间成正比。（2）表达式：Q=I2Rt Q单位：焦耳（J）（3）注意点：纯电阻电路：电功等于电热（W=Q） 非纯电阻电路：电功远远大于电热（W >>Q） 电流的热效应应产生电热3、 电阻定律：（1） 内容：在常温下，导体的电阻，与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，并与材料的性质有关。（2） 表达式： R的单位：欧姆

6、（）（3） 注意点：条件：常温下（2025）电阻率（）：其单位是“m”（欧米），值越大，导电性能愈差。值与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件（如温度）有关。4、欧姆定律（1）部分电路欧姆定律： 内容：电路中电流与电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比 表达式： 注意点：欧姆定律表达形式：或UIR，但不能用表达， 只是计算某个量值所引用的公式（3） 全电路闭合电路欧姆定律 内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比 表达式： 注意点：，当R增大时，I减小，I r减小，U外增大。当R（断路），I0，则U外=E，断路时端电压等于电源电动势。当R减小时，I增

7、大，则U外减小，当R0，则U外=0，这种情况叫短路。此时，由于r很小，所以短路电流I很大，可能烧毁电源，甚至引起火灾。为此电路中必须有短路保护装置。5、 负载获得电大功率的条件（最大功率输出定理）（1） 内容：当负载R和电源内阻r相等时，负载获得最大功率（电源输出功率最大）（2） 表达式：当Rr时，（3） 注意点：R指的是负载，指的是研究对象典型例题例1 ：将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段，并联后接到原来的电源上（设电源电压保持不变），功率将变为 （ ）A、原来2倍 B、原来的4倍 C、原来的一半 D、原来的1/4倍答案：B分析：设原电炉的电阻丝电阻为R，剪成长度相等的两段后，每段电阻阻值

8、为 ，并联后的电阻为，当电源电压不变时，由得，即为原功率的4倍误区：剪成两段，长度变了，可能想到面积也变，导致后来的阻值为多少，却算不正确。例2：电路如图所示。已知：以0点为参考点，VA10V，VB5V，VC=5V,。（1）求UAB、UBC、UAC （2）若以B点为参考点，求各点电位和电压UAB、UBC、UAC答案：（1）UAB=VA-VB=10-5=5V UBC=VB-VC=5-(-5)=10V UAC=VA-VC=10-(-5)=15V （2）若以B点为参考点，则VB0 VA=UAB=5V VC=UCB=-VBC=-10V UAB=VA-VB=5-0=5V UBC=VA-VC=0-(-10

9、)=10V UAC=VA-VC=5-(-10)=15V分析：解本题的关键是要明确电压与电位的关系，即UAB=VA-VB,VA=UAB+VB误区：电位是相对的，电压是绝对的容易混淆例3、如图所示，当可调电阻R的触点左移时，电流表和电压表的读数将 （ ）A、 电流表读数将增大，电压表读数将增大B、 电流表读数将下降，电压表读数将增大C、 电流表读数将增大，电压表读数将下降D、 电流表读数将下降，电压表读数将下降答案：C分析：根据全电路欧姆定律，E和 r是电源本身的特性，不会随外电路发生改变的。当可调电阻R的触点左移时，即电阻R接入电路部分阻值减小，分母减小，电流增大，再根据UREIr可知，UR减小

10、。误区：学生会直接应用URIR 的概念去判断UR的变化。其答案是猜出来的。忽略了UREIr的公式例4:如图所示电路中，电源参数E20V，r1，R13，RP为可调电阻，问RP的阻值为多少时，它可以获得最大功率？RP消耗的最大功率为多少 ？答案：当RPR1+r1+34时， RP获得最大功率，分析：当负载电阻R和电源内阻r相等时，电源输出功率最大，同时负载获得最大功率 误区：形容对象是RP，即RP是（负载R），则内阻不仅仅是r，而是R+r，学生们常常搞错。例5：某校教学大楼有教室24间，每间教室装有“220V，40W”白炽灯6只， （1）求引入大楼照明线中的电流； （2）若平均每日用电3小时，每月以

11、30天计，每月耗电多少度？答案：（1）每个教室用电的功率是P=40W×6=240W 全楼用电的总功率P总=P×24=5.76Kw 又因为P总=UI，所以 （2）全楼月耗电量W=P总t=5.76×3×30=518.4kwh=518.4度分析:可由P=UI及并联电路中I=I1+I2+求出大楼照明线中的电流I,可由W=Pt求耗电量误区:单位换算不统一,造成结果错误例6：如图所示中，提供一只安培表，两个已知电阻R1，R2和一只单刀双掷S 。(1) 试将图a连接成一个可根据全电路欧姆定律测量来知电源电动势E及内阻r的电路;(2) 用安培表测量出的电流值与已知电阻R

12、1、R2,写出电动势E和内阻r的表达式 (a) (b)答案: (1)实验电路如图(b)所示 (2)电动势E和内阻r的表达式为 分析: 测电源电动势和内阻的方法比较多,根据图提供的实验器材,是用安培表和定值电阻测量电源电动势和内阻,应用公式E=I(R+r)测量2次即测得E和r误区: 知道方法,但在整理公式时,答案很难变正确【同步训练】单项选择题1、“12V,6W”的灯泡,接入6V电路中,通过灯丝的实际电流是 ( )A、0.25A B、0.5A C、1A D、2A2、我们常说“负载大”是指用电设备的 ( )A、电压大 B、电阻大 C、电流大 D、电能大3、若5S内通过导体横截面的电量为10C,则导

13、体中电流强度为 ( )A、10A B、5A C、2A D、0.5A4、已知: Va=10V, Vb=-3V,则b,a 两点电压Uba等于 ( )A、-7V B、7V C、13V D、-13V5、用一内阻为0.5,电动势为6V的直流电源向电阻值为5.5的负载供电,则电源端电压为 ( )A、6V B、5.5V C、5V D、06、将“220V，60W”的白炽灯接入36V的安全电源使用，则此灯 （ ）A、能正常工作 B、亮度暗些 C、会烧坏 D、不能用7、“220V，40W”的电灯泡甲与“36V，40W”的电灯泡乙通电各1小时，则耗电多的是 （ ）A、甲灯多 B、乙灯多 C、甲、乙一样多 D、无法判

14、断8、一台直流电动机，运行时消耗功率为2.8Kw，每天运行6小时，30天消耗的能量为 （ ）A、30度 B、60度 C、180度 D、504度9、已知真空中的两个点电荷Q1和Q2，相互间吸引力是F，Q1=3Q2，若将它们的距离变为原来的2倍，则它们的相互作用力是 （ ）A、 B、 C、 D、 10、一电阻两端加15V电压时，通过3A电流，若在两端加18V电压时，通过它的电流 （ ）A、1A B、3A C、3.6A D、5A11、若某电源开路电压为120V，短路电流为2A，则负载从该电源获得的最大功率为 （ ）A、60W B、240W C、400W D、600W12、如图所示电路中，要使R2获得

15、最大功率，R2的值应为等于 （ ）A、R0 B、R1 C、R1+R0 D、R1R013、有两根同种材料电阻丝，长度之比为1：2，横截面积之比为2：3，则它们电阻之比是 （ ）A、1：2 B、2：3 C、3：4 D、4：514、一直电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E及内阻r分别为 （ ）A、6V，6 B、6V，30 C、6V，0.2 D、6V，0.6 15、某一电路中，当负载电阻增大到原来的2倍，电流变为原来的3/5，则该电路原来内外电阻之比为 （ ）A、3/5 B、1/2 C、5/3 D、216、某直流电源在端部短路时，消耗在内阻上的功率是400W

16、，则此时电流能供电给外电路的最大功率是 （ ）A、100W B、200W C、300W D、400W17、如图所示电路中，电源输出最大功率时，电阻R2的值为 （ ）A、5 B、10 C、15 D、2018、电压的正方向是 （ ）A、高电位指向低电位 B、低电位指向高电位C、没有方向 D、无法确定19、电路中两点间的电压高，则说明 （ ）A、这两点间的电位都高 B、这两点间的电位差大C、这两点间的电位都大于零 D、与这两点的电位无关20、在电路中，电压与电动相同的是 （ ）A、物理意义相同 B、方向相同C、单位相同 D、存在的地方相同21、电源电动势为3V，内阻为0.1，当外电路断开时电路中的电

17、流和电源端电压分别为 （ ）A、0A、3A B、3A，1V C、0A，0V D、30A，0V22、与导体电阻值的大小无关的因素是 （ ）A、导体的材料 B、导体的工作温度C、导体的几何形状 D、导体的外加电压23、把一根阻值为R的电阻经两次对折后，作为一根导线使用，则电阻变为 （ ）A、1/16R B、1/4R C、 4R D、16R24、有些丰导体材料具有负温度系数，当环境温度升高时，其电阻值将 （ ）A、增大 B、减小 C、不变 D、无法确定25、有一未知电源，测得其端电压V=16V，内阻r=2，输出的电流I=2A，则该电源的电动势为 （ ）A、16V B、4V C、220V D、20V2

18、6、在全电路中，负载电阻增大，端电压将 （ ）A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定27、如右图所示，当可调电阻R的触点上移时，电流表和电压表的读数将 （ ）A、电流表读数将增大，电压表读数将增大B、电流表读数将下降，电压表读数将增大C、电流表读数将增大，电压表读数将下降D、电流表读数将下降，电压表读数将下降28、在电路中，常说的过载情况是指 （ ）A、负载在额定功率下的工作状态 B、负载低于额定功率的工作状态C、负载高于额定功率的工作状态 D、负载无能量消耗的工作状态29、一台电动机的额定输出功率是10KW，这表明该电动机正常工作时 （ ）A、每秒钟消耗电能10KW B、每秒钟对外做功10

19、KWC、每秒钟电枢绕组产生10KJ的热量 D、每秒钟对外做功10KJ30、白炽灯A为“12V，12W”，白炽灯B不“6V，12W”，白炽灯C为“9V，12W”，它们都在各自的额定电压下工作，以下说法正确的是 （ ）A、3个白炽灯一样亮 B、3个白炽灯电阻相同C、3个白炽灯的电流相同 D、白炽灯C最亮31、如右图所示，已知电流I=2A，电压U=12V，则A和B两个网络的功率情况是 （ ）A、A是发出功率，B是吸收功率B、A是吸收功率，B是发出功率C、A、B都是发出功率D、A、B都是吸收功率32、一位同学家里的新电表用了几个月后的读数是980，这说明他家里用电已经消耗了 （ ）A、980J的电能

20、B、980KWh的功率C、980W的电功 D、980度的电能二、填充题1、某电流表满偏量程是10mA，已知一个电阻两端的电压为8.0V时，通过的电流为2mA。如果将这个电阻加上50V的电压，此时电阻上的电流大小是（ ），（ ）（填“能”或“不能”）再用这个电流表去测量通过该电阻的电流。2、按电阻率的大小不同，物质可分为（ ）、（ ）、（ ）。3、电流通过导体使导体发热的现象称为（ ）。4、有一条长为2000m，横截面积是2mm2的铜导线（电阻率为P铜=1.75×10-8 m），由电阻定律可求得其阻值R=（ ） 。5、某导体两端的电压是6V，在2min内通过该导体任一横截面的电量是15

21、C，则该导体的电阻为（ ）。6、有一个包括电源和负载电阻简单闭合电路，当外电阻的值增加到原来的2倍时，通过该电阻的电流变为原来的2/5，则内外电阻值之比r：R=（ ）。7有一个“400，0.25W”的电阻器，允许加在这个电阻器上的最大电压是（ ）V，允许通过的最大电流是（ ），给这个电阻器加上8V的电压时，它消耗的功率是（ ）W。8、额定值为“220V，0.25W”的白炽灯，灯丝的热态电阻的阻值为（ ），如果把它接到110V的电源上，它实际消耗的功率为（ ）。9、甲乙两电炉，额定电压都是220V，但甲的功率是1000W，乙的功率是2000W，那么，其中（ ）电炉的电阻较大。10、电功的国际单位

22、是（ ），电功率的国际单位是（ ）。11、发电机是把（ ）能转变成（ ）能的设备；电动机是把（ ）能转化为（ ）能的设备。12、在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为（ ）。13、有一个表头，满偏电流Ig=100A，内阻rg=1K，若要将其改装成量程为1A的电流表，需要并联（ ）欧姆的分流电阻。14、两个点电荷相互之间的作用力为F，如果两个点电荷的电量都变为原来的两倍，而距离也变为原来的两倍，则它们之间的相互作用力将是原来的（ ）倍。15、如下图：两个电阻的伏安特性 则Ra比Rb（ ）。Ra=（ ），Rb=（ ） 第15题 第16题 16、电路如图所示，将电路处于表中的所列状态下的电

23、压值填入表中所示电压 S1、S2断开S1合上，S2断开S1、S2合上UABUBCUCDUDA三、实验题1、电路如图所示（1）、M是（ ）表，B点接表的（ ）接线柱；N是（ ）表，D点接表的（ ）接线柱。（2）如已知电压表的读数为11V，电流表读数为0.5A，电源电阻为2 ，则电阻R的阻值为多少？（3）若电源不变，已知电阻R的阻值为10 ，则M表和N表的读数分别为多少？2、测量一个电源的电动势E和内阻r实验器材：安培表、伏特表、滑动变阻器RP、单刀单掷开关（1）连接实验原理图（2）简要写出实验步骤（3）写出计算电动势E和内阻r的表达式四、计算题1、有一导线，通过4A的电流，两端电压为2V，若把导

24、体拉长到原来长度的3倍，并以相同的电流，求两端的电压为多少？2、如图所示，已知R=10，当开关断开时，电压表的读数为50V，当开关合上时，电压表的读数为40V，试求：电源电动势和内阻值。3、 如图所示电路，已知电源电动势E=30V，内电阻不计，外电路电阻R1=10，R2=R3=40，求（1）S打开时，AB间的电压、R1上消耗的功率；（2）S闭合时，AB间的电压，R2上的电流、R1上2S内产生的热量。4、 如图所示，已知：R1=3，R2=5，当开关打在1位置时，电压表的读数为6V，当开关打在2位置时，电压表的读数为8V，试求电源的电动势和内阻值。5、一个“220V，1KW”的电热器，接在220V

25、的电源上，求通电1小时后，耗电多少度？产生热量多少焦耳？6、在电路中，已知某用电器的额定功率为2.2KW，额定电压为220V，问应不应该选用熔断电流为6A的熔丝？为什么？7、 如图所示，已知电源电动势E=12V，内电阻r=6，R1=4，当可变电阻R为某一个值时，电流表的读数为0.4A，求： （1）此时可变电阻R的阻值和它消耗的功率； （2）R为何值时，R消耗的功率最大？最大消耗功率为多少？此时，电源的输出功率是多少？ （3）若要使电源的输出功率最小，R又应该是何值？电源的最大输出功率是多少？（4）当电源的输出功率为最大时，R上消耗的功率又是多少？8、 有一台直流发电机，其端电压V=237V，内

26、阻r=0.6，输出电流I=5A。 求：（1）发电机的电动势E和此时的负载电阻R； （2）各项功率大小，并写出功率平衡式。9、 一台电动机，线圈电阻为0.5，额定电压为220V，额定电流为4A，在额定条件下工作30min。求：（1）电动机的额定功率； （2）电流通过电动机所做的功； （3）电动机发热消耗的功率； （4）电动机产生的热量； （5）有多少电能转化成了机械能。【历年高考试题】一、单项选择题1、在国际单位制中，电阻的基本单位为 （ ）（2008年高考题）A、欧姆 B、安培 C、西门子 D、库仑2、某具有内阻的直流电源与负载电阻构成的简单供电网如右图，当开关SA打开闭合时，电压表的读数分别

27、为12V、10V，RL=20；若在SA闭合时，电路中M、N二点间发生短路，则该短路电流为 （ ）（2008年高考题）A、3A B、30A C、25A D、无法计算3、0.03mA=（ ）A =（ ）A 。 （ ）（2008年高考题 ）A、5 5×10-5 B、5×102 5×10-5C、50 5×10-5 D、5×103 5×10-54、如右图所示方框A为有源二端网络，在a、b间接入电压表时，其读数为100V，在a、b间接10 电阻时，测得电流为5A，那么a、b两点间的开路电压为（ ），两点间等效电阻为（ ） 。 （）（2009年高考题）A、100V 10 B、200V 10C、100V 20 D、200V 205、关于电位的概念，下列说法正确的是 （