周绍敏版《电工基础》第二章电子教案名师制作优质教学资料

1、第二章简单直流电路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. 了解万用表的基本构造和基本原理，掌握万用表的使用方法。5. 掌握电阻的测量方法。6. 学会分析计算电路中各点电位。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。序号内学容时1第一节电动势闭合电路的欧姆定律22 第二节 电池组3 第三节 电阻的串联4第四节 电阻的并联25 第五节 电阻的混联6 第六节 万用表的基本原理7实验 2.1练习使用万用表28实验 2.2电流表改装电压表29第七

2、节电阻的测量210实验 2.3用惠斯通电桥测电阻211第八节电路中各点电位的计算212实验 2.4电压和电位的测定213 本章小结与习题14本章总学时16第一节电动势闭合电路的欧姆定律一、电动势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 通常用符号E 或 e(t)表示， E 表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势 )，e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特，记做V 。电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设 W 为电源中非静电力 (电源力 )把正电荷量 q 从负极经过电源内部移送

3、到电源正极所作的功，则电动势大小为EWq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 r 表示电源的内部电阻，R 表示电源外部联接的电阻 (负载 )。 闭合电路欧姆定律的数学表达式为E RI rI或EIrR外电路两端电压U =RI =ErI =RE ，显Rr然，负载电阻 R 值越大，其两端电压U 也越大；当 R >> r图 2-1 简单的闭合电路时 (相当于开路 )，则 U = E；当 R << r 时(相当于短路 )，则 U = 0 ，此时一般情况下的电流(I = E/r )很大，电源容易烧毁。【例

4、 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 = 0.2 A；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 I 2 = 0.3 A；试求电源的电动势E 及其内阻r。解： 根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组ER1I 1rI 1(当 S 合到位置 1 时)ER2 I 2rI 2(当 S 合到位置 2 时)解得： r = 1， E = 3 V。本例题给出了一种测量直流电源电动势E 和内阻 r 的方法。三、负载获得最大功率的条件图 2-2例题 2-1容易证明：在电源电动势E 及其内阻r 保持不变时， 负

5、载 R 获得最大功率的条件是R = r，此时负载的最大功率值为PmaxE 24R电源输出的最大功率是PEME 2E 22Pmax2r2R图 2-3 电源输出功率与外电路 (负载 )电阻的关系曲线【例 2-2】如图 2-4 所示，直流电源的电动势E=10V、内阻 r = 0.5，电阻 R1=2，问：可变电阻 RP 调至多大时可获得最大功率 Pmax？解：将 (R1r)视为电源的内阻， 则 RP = R1r = 2.5时， RP 获得最大功率PmaxE210 W4 RP图 2-4例题 2-2第二节电 池 组一、电池的串联如图 2-5 所示串联电池组，每个电池的电动势均为E、内阻均为r 。如果有 n

6、 个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为图 2-5串联电池组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。图 2-6并联电池组二、电池的并联如图 2-6 所示并联电池组，每个电池的电动势均为 E、内阻均为r。如果有 n 个相同的电池相并联，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。第三节电阻的串联一、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 :R RRRn=122.分压关系

7、：U 1U 2U nUIR1R2RnR3.功率分配：P1P2PnPI 2R1R2RnR特例：两只电阻R1、 R2 串联时，等效电阻R=R1R2 , 则有分压公式U 1R1U ，U 2R2UR1R2R1R2二、应用举例【例 2-3】有一盏额定电压为U1= 40 V、额定电流为 I = 5 A的电灯，应该怎样把它接入电压U = 220 V 照明电路中。解：将电灯 (设电阻为 R1)与一只分压电阻R2 串联后，接入U = 220 V 电源上，如图 2-8所示。解法一：分压电阻 R2 上的电压为U2 =UU1 = 22040= 180 V，且 U2 = R2I，则图 2-8例题 2-3U 2180R2

8、36I5解法二：利用两只电阻串联的分压公式U1R1U，且R1U 18 ，可得R1R2IR2UU 136R1U 1即将电灯与一只 36分压电阻串联后，接入U = 220V 电源上即可。【例 2-4】有一只电流表，内阻Rg = 1 k ，满偏电流为 Ig = 100A ，要把它改成量程为Un = 3 V 的电压表， 应该串联一只多大的分压电阻R？解： 如图 2-9 所示。该电流表的电压量程为Ug = RgI g = 0.1 V ，与分压电图 2-9 例题 2-4阻 R 串联后的总电压 U n = 3 V，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U gRg

9、U n ，则RgRU nU gU n1 Rg( n 1)Rg 29 kRRgU gU g上例表明，将一只量程为U g、内阻为 Rg 的表头扩大到量程为Un，所需要的分压电阻为 R = (n1) Rg，其中 n= (U n/Ug) 称为电压扩大倍数。第四节电阻的并联一、电阻并联电路的特点设总电流为I、电压为U、总功率为P。1. 等效电导 :G=1G2Gn1111G即R1R2RnR2. 分流关系：R1I1 = R2I2 = = RnIn = RI = U3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = = RnPn = RP = U2特例：两只电阻R1、 R2 并联时，等效电阻R1 R2R，则有分流公式R1R2R2I， I2R1II 1R1 R2R1R2图 2-10电阻的并联二、应用举例【例 2-5】如图 2-11 所示，电源供电电压 U = 220 V ，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 220 V 、功率40 W 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