1 电路的基本概念

1、1.1电路的基本结构一、教学目标1、掌握电路的组成及电路图中常用符号。二、教学重点、难点分析重点：电路的组成难点：同重点三、教学过程.导入在日常生活中，我们会广泛接触到各种电路。手电筒就是一中非常简单的电路。如下图1所示： 电源开关导线负载图1.手电筒的实体电路电源负载ISUS+_R0中间环节RL+ U图2. 手电筒的电路模型在电学研究中，为了方便表示，我们用国家标准统一规定的图形符号来表示电源、导线、开关、灯泡等等。如图2所示。II.新课一、电路电路由实际元件构成的电流的通路。提问：在前面手电筒的例子中我们可看到，电路应该包含哪些部分呢？归纳总结：电路由电源、负载、连接导线、开关四部分组成。

2、（1）电源向电路提供能量的设备。它能把其它形式的能转换成电能。常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等。（2）负载即用电器，它是各种用电设备的总称。其作用是把电能转换为其他形式的能，为人们服务，如白炽灯、电动机、电加热器等。（3）连接导线它把电源与负载接成闭合回路，输送和分配电能。一般常用的导线时铜线和铝线。（4）开关用来控制电路的通断。以及保护器：保护电路的安全，使电路能正常工作，如开关、保险丝（熔断器）、继电器等。3电路的状态(1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。 (2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

3、(3) 短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。表1-1常用元件及符号电路的功能：（1）电力系统中的电路可对电能进行传输、分配和转换。（2）电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理电路图：用规定的图形符号表示电路连接情况的图III.小结电路构成IV.作业 电路的由哪几部分组成？1.2 电路中的基本物理量一、教学目标1、了解电流的概念；2、掌握电流的实际方向与参考方向的区别与联系；3、掌握电流的单位。二、教学重点、难

4、点分析重点与难点：1、掌握金属导电介质中电流的实际方向与参考方向的联系与区别。三、教学过程.复习电路组成及功能。II.新课一、电流定义：电荷的定向运动叫做电流（带点质子有规则的运动形成电流）。注意：金属导体中的自由电子在电场力的作用下作定向运动，电解液中的正、负离子在电场力的作用下向着相反方向的运动等叫做电流。电流是一个表示带电粒子定向运动的强弱的物理量，表征电流强弱的物理量为电流强度，它是一个标量。电流强度的定义：电流强度在量值上等于通过导体横截面的电荷量q和通过这些电荷量所用时间t的比值。用公式表示为（定义式）式中q通过导体横截面的电荷量，单位是库仑，符号为C；t 通过电荷量q所用的时间，

5、单位是秒，符号为s；I 电流强度，单位是安培，符号为A。在实际生活中，安培是一个很大的单位。所以，电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（）：（国际单位制）二、电流的方向规定正电荷定向运动的方向为电流方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子运动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子运动方向相同。注意：用箭头在电路图中标明电流的参考方向，最后根据计算结果的符号判断电流真实方向。结果为正，则电流实际方向与所设参考方向一致；结果为负，则电流实际方向与所设参考方向相反。在复杂电路中，电流的实际方向有时难以确定。为了便于分析计算，便引入电流参考方向的概念。所谓电流的参考方向，就是在分析计算电路时，先任意选

6、定某一方向，作为待求电流的方向，并根据此方向进行分析计算。若计算结果为正，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计算结果为负，说明电流的参考方向与实际方向相反。如图表示了电流的参考方向（图中实线所示）与实际方向（图中虚线所示）之间的关系。 (a) (b) 图 电流参考方向与实际方向III.例题讲解，巩固练习例1 如图所示，电流的参考方向已标出，并已知I1=1A，I2=1A，试指出电流的实际方向。解：I1=1A<0，则I1的实际方向与参考方向相反，应由点B流向点A。 I2=1A>0，则I2的实际方向与参考方向相同，由点B流向点A。 例1图例2：在5min时间内，通过导体横截面的电荷量为

7、3.6C，求电流是多少安，合多少毫安？解：根据电流的定义式解题点要：（1）注意带入数值的单位必须是国际标准单位； （2）注意电流强度单位安培、毫安、微安之间的换算关系。IV.小结（1）电荷的定向运动形成电流，电流的强弱用电流强度来表征。电流强度的量值根据电流强度定义式计算可得。其单位使用国际标准单位。（2）规定正电荷的运动方向为电流方向。在金属导体中，自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，自由电子带负电，所以金属导体中电流方向与带电粒子运动方向相反；在电解液中，在电场力作用下正、负离子定向移动形成电流，电流方向与正离子运动方向一致。（3）电流的参考方向。在一般的电路计算中，我们无法事先确定电

8、流的流向，为了方便计算，可以先假定一个电流参考方向。得到计算结果后，可根据计算结果的正负来判定实际电流方向。V. 作业P-17 习题1一、教学目标1、理解电压、电位的概念概念；2、掌握电压的实际方向与参考方向的区别与联系；3、掌握电压的单位。二、教学重点、难点分析重点与难点：1、掌握电压的实际方向与参考方向的联系与区别。三、教学过程.复习电流的概念及参考方向。II.新课一、电压及其参考方向在电路中，电场力把单位正电荷（q）从a点移到b点所做的功（W）就称为a、b两点间的电压，也称电位差，记 对于直流，则为 电压的单位为伏特（V）。电压的实际方向规定从高电位指向低电位，其方向可用箭头表示，也可用

9、“+”“-”极性表示，如图所示。若用双下标表示，如表示a指向b 。显然。值得注意的是电压总是针对两点而言。 图2.5 电压参考方向的设定和电流的参考方向一样，也需设定电压的参考方向。电压的参考方向也是任意选定的，当参考方向与实际方向相同时，电压值为正；反之，电压值则为负。例3 如图所示，电压的参考方向已标出，并已知U1=1V，U2=1V，试指出电压的实际方向。解：U1=1V>0，则U1的实际方向与参考方向相同，由A指向B。 U2=1V<0，则U2的实际方向与参考方向相反，应由A指向B。 例3图二、 电动势电源力把单位正电荷由低电位点B经电源内部移到高电位点A克服电场力所做的功，称为

10、电源的电动势。电动势用E或e表示，即 （2-6）电动势的单位也是伏特（V）。电动势与电压的实际方向不同，电动势的方向是从低电位指向高电位，即由“”极指向“+”极，而电压的方向则从高电位指向低电位，即由“+”极指向“”极。此外，电动势只存在于电源的内部。三、电位在电路中任选一点作为参考点，则电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位。电位用符号或表示。例如A点的电位记为或。显然，。电位的单位是伏特（V）。电路中的参考点可任意选定。当电路中有接地点时，则以地为参考点。若没有接地点时，则选择较多导线的汇集点为参考点。在电子线路中，通常以设备外壳为参考点。参考点用符号“”表示。有了电位的概念后，电压

11、也可用电位来表示，即 （2-5）因此，电压也称为电位差。还需指出，电路中任意两点间的电压与参考点的选择无关。即对于不同的参考点，虽然各点的电位不同，但任意两点间的电压始终不变。例4 如图所示的电路中，已知各元件的电压为：U110V，U25V，U38V，U423V。若分别选B点与C点为参考点，试求电路中各点的电位。 解：选B点为参考点 ，则0 选C点为参考点，则或 图2.7 例2.3图1.6 电阻和电阻定律一、教学目标1、理解电阻的含义。2、了解电阻定律。3、了解电阻与温度的关系。二、教学重点、难点分析重点与难点：电阻定律是教学重点与教学难点。三、教学过程.导入在我们日常接触到的物质中，有的可以

12、导电，有的不能导电。根据物质导电能力的强弱，我们将物质分为导体、半导体、绝缘体。提问：同学们，我们常见的用于传输电能的物质都有哪些啊？答：铜、铁。总结：我们最常接触到的用于传输电能的导体都是用金属制成的，这些材料有铜、铁、银等等。实际上，电解液也是可以导电的。提问：同学们，我们常见的不能导电的物质都有哪些啊？答：略。除了能导电的导体与不能导电的绝缘体外，还有一些物质的导电能力介于这两者之间，我们叫它们半导体。半导体比较常见的有硅、锗等。从本质上来说，之所以存在导体、半导体、绝缘体的区别是由于物质对于电流的阻碍作用大小不同而造成的。为了表征物质对于电流的阻碍作用，电学中引入了电阻这个物理量。II

13、.新课一、电阻定义：表示物质对带电粒子定向移动存在阻碍作用的物理量称为电阻。本质：导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动。作定向运动的自由电子，要与在平衡位置附近不断振动的原子核发生碰撞，阻碍了自由电子的定向运动。这种阻碍作用使自由电子定向运动的平均速度降低，自由电子的一部分动能转换成分子热能。在一般条件下，任何物质都存在分子热运动，所以任何物体都有电阻。当有电流流过时，都要消耗一定的能量。（二）电阻定律经实验证明，在温度不变时，一定材料制成的导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的截面积成反比。这个实验规律叫做电阻定律。均匀导体的电阻可用公式表示为（式1-7）式中电阻率，其值由导体材料的性质决定

14、，单位是欧姆米，符号为·m，可查表1-1（教材）；L导体的长度，单位是米，符号为m；S导体的截面积，单位是平方米，符号为；R导体的电阻，单位是欧姆，符号为。在国际单位制中，电阻的常用单位还有千欧（k）和兆欧（M）：1 k = 103 1 M = 103 k= 106 提问一：导体电阻的大小由哪些因素决定，写出导体电阻大小的决定式。答：略。提问二：导线一定是越长电阻越大吗？答：不一定。同种材质，截面积相同的导线，电阻才成与长度正比。提问三：长导线的电阻比粗导线大吗？答：略。三、电阻与温度的关系对金属导体而言，温度升高使分子的热运动加剧，而自由电子数几乎不随温度变化，电荷运动时碰撞运动次

15、数增多，受到的阻碍作用加大，导体的电阻增加。有些半导体，温度升高自由电荷数目增加所起的作用超过分子热运动加剧所起的阻碍作用，电阻减少。电阻随温度的变化关系可表示为（式1-8）式中R1导体在温度t1时的电阻；R2导体在温度t2时的电阻；导体的温度系数，单位为1/。III.例题讲解，巩固练习【例题1】一根铜导线长L=2 000 m ，截面积S = 22，导线的电阻是多少？解：查表可知铜的电阻率，由电阻定律可求得【例题2】有一根阻值为1的电阻丝，将它均匀拉长为原来的3倍，拉长后的电阻丝的阻值为（ ）。A1 B.3 C.6 D.9解：设电阻丝长为L，截面积S，则它的体积V=SL。在均匀拉长过程中，体积

16、V不变，L=3L，则S=S/3。由/得所以，正确的答案为D。IV.小结（1）电阻表示的是对物质中带电粒子定向移动的阻碍作用强弱。（2）在温度不变时，一定材料制成的导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的截面积成反比。这个实验规律叫做电阻定律。（3）注意电阻与温度的关系：A对于金属导体，温度越高，导体电阻越高；B有些半导体和电解液，温度越高，导体电阻越低。V. 作业P-15习题一 4（2）（3）（5）1.4 部分电路欧姆定律一、教学目标1、掌握欧姆定律，能应用欧姆定律解题。二、教学重点、难点分析重点：部分电路欧姆定律含义及其应用。难点：同重点三、教学过程（一）部分电路欧姆定律在电阻一定时，导体中的电流

17、跟这段导体两端的电压成正比，在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。把以上实验结果综合起来得出结论，即欧姆定律。部分电路欧姆定律可以用公式表示为（二）线性电阻与非线性电阻 图1-4线性电阻的伏安特性曲线电阻值R与通过它的电流I和两端电压U无关(即R = 常数)的电阻元件叫做线性电阻，其伏安特性曲线在IU 平面坐标系中为一条通过原点的直线。电阻值R与通过它的电流I和两端电压U有关(即R ¹ 常数)的电阻元件叫做非线性电阻，其伏安特性曲线在IU 平面坐标系中为一条通过原点的曲线。通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。由线性电阻组成的电路叫线性电路。阻值随电压、电流

18、的变化而改变的电阻，叫非线性电阻，含有非线性电阻的电路叫非线性电路。III.例题讲解，巩固练习【例题1】部分电路欧姆定路例题练习某段电路的电压是一定的，当接上10的电阻时，电路中产生的电流是1.5A；若用25的电阻代替10的电阻，电路中的电流为多少？解：电路中电阻为10时，由欧姆定律得用25的电阻代替10的电阻，电路中电流I为IV.小结欧姆定律：在电阻一定时，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比，在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。V. 作业P-15习题一 4（4）（6）1.8 电能和电功率一、教学目标1、理解电能和电功率的概念。2、理解电路中的功率平衡。二、教学重点、难点分

19、析电能、电功率的计算。三、教学过程.导入（1）.通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）（2）电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。电能机械能，如电动机。电能内能，如电热器。电能化学能，如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。II.新课（一）电能在电场力作用下，电荷定向运动形成的电流所做的功叫做电能。电流做功的过程就是将电能转换成其它形式的能的过程。电能可用以下公式计算（式1-11）式中U加在导体两端的电压，单位是伏特，符号为V；I导体中的电流，单位是安培，符号为A；t通电时间，单位是秒，符号为s；W电能，单位是焦耳，符号为J。上式表明，电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。对于纯电阻电路，欧姆定律成立，电能也可由下式计算。二、电功率电流在单位时间内所做的功叫做电功率。它是描述电流做功快慢的物理量。电功率的计算公式为（电功率定义式）（式1-12）式中W电流所做的功（即电能），单位是焦耳，符号为J；t完成这些功所用的时间，单位是秒，符号为s；P电功