第一章直流电路

1、第一章 直流电路11 电路及基本物理量12 电阻13 欧姆定律14 电功与电功率15 电阻的串联、并联和混联16 基尔霍夫定律电路电路电流流通的路径。直流电路直流电路直流电源供电的电路。 11 电路及基本物理量一、电路的组成及作用1电路的组成2电路的作用3电路的三种状态1电路的组成 电源电源为电路提供电能的设备。 负载负载又称用电器，其作用是将电能转变为其他形式的能。 导线导线起连接电路和输送电能的作用。 控制装置控制装置主要作用是控制电路的通断。电路的组成及作用电路的组成及作用2电路的作用一是进行电能的传输和转换；二是进行信息的传输和处理。3电路的三种状态 通路通路电路构成闭合回路，有电流流

2、过。 开路开路电路断开，无电流通过，也称断路断路。 短路短路电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。1电流的形成2电流的大小3电流的方向二、电流1电流的形成电荷的定向移动形成电流。2电流的大小单位时间内通过导体横截面的电荷量，即：tQI 电流测量注意事项电流测量注意事项万用表直流挡测电流万用表直流挡测电流3电流的方向 习惯上把正电荷移动的方向规定为电流的方向，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。直流直流大小和方向都不随时间变化 。交流交流大小和方向都随时间作相应变化。 直流电和交流电直流电和交流电电流参考方向0I0I1电压2电位3电动势三、电压、电位和电动势1电压 电压电压电场力将单位正电

3、荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。单位为伏特（V）。水压和水流水压和水流 关联参考方向关联参考方向如果已知电流参考方向，则电压参考方向最好选择与电流参考方向一致。当电压的实际方向与参考方向一致时，电压为正值；反之，为负值。2电位 电位电位电路中某一点与参考点之间的电压。单位为伏特（V）。 电压电压电路中任意两点之间的电位差，又称电位差电位差。3电动势 电动势电动势表示电源将正电荷从电源负极经电源内部移向正极的能力，符号为E，单位为伏特（V）。 电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。4电压的测量 （1）对交

4、、直流电压应分别采用交流电压表和直流电压表测量。 （2）电压表必须并联在被测电路的两端。 （3）直流电压表表壳接线柱上标明的“”“”记号，应和被测两点的电位相一致，即“”端接高电位，“”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。 （4）合理选择电压表的量程，方法和电流表相同。 万用表直压挡测电压万用表直压挡测电压万用表使用注意事项万用表使用注意事项MF47型万用表的使用型万用表的使用12电阻一、电阻与电阻率 电阻电阻导体在通过电流时对电流起的阻碍作用。电阻常用R表示，单位为欧姆（）。1 M=103 k 1 k=103 电阻率电阻率计算公式中的比例常数，单位为欧姆米，简称欧米（）。电

5、阻率的大小反映了物体的导电能力。SlR 电阻计算公式： 导体导体电阻率小、容易导电的物体。 绝缘体绝缘体电阻率大、不容易导电的物体。 半导体半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物体。二、电阻与温度的关系 热敏电阻热敏电阻利用某些材料对温度的敏感特性制成的电阻。 负温度系数负温度系数的热敏电阻电阻值随温度升高而减小的热敏电阻。 正温度系数正温度系数的热敏电阻电阻值随温度升高而增大的热敏电阻。三、用万用表测量电阻万用表电阻挡测电阻万用表电阻挡测电阻1常用电阻器的外形和符号2电阻器的主要指标3色环电阻的读法四、电阻器的选用1常用电阻器的外形和符号固定电阻器碳膜电阻器金属膜电阻器碳质电阻器热敏电阻器常

6、用电阻器常用电阻器 有机实心电位器推拉式电位器直滑式电位器碳膜电位器带开关电位器微调电位器可变电阻器2电阻器的主要指标 标称阻值标称阻值电阻器的标准电阻值。 允许偏差允许偏差电阻真实值与标称值之间允许的误差值。 额定功率额定功率也称标称功率标称功率，指在一定条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。实验13 欧姆定律一、部分电路欧姆定律二、全电路欧姆定律三、电流的热效应一、部分电路欧姆定律 部分电路部分电路只含有负载而不包含电源的一段电路。 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。RUI 二、全电路欧姆定律 全电路全电路含有电源的闭合电路，

7、包括用电器和导线等。 内电路内电路电源内部的电路。 内电阻内电阻电源内部的电阻，简称内阻内阻。 外电路外电路电源外部的电路。 外电阻外电阻外电路中的电阻。 全电路欧姆定律全电路欧姆定律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（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。内外UUIrIRErREI 电源端电压U与电源电动势的关系为U = EIr 电源外特性电源外特性电源端电压随负载电流变化的关系特性。 电源的外特性曲线电源的外特性曲线电源端电压随负载电流变化的关系特性曲线。（1）通路（2）开路（断路）（3）短路电路的三种状态：电路的三种状态：通路通路开路开路短路短路 【例11】设内阻r =

8、0.2，电阻R = 9.8，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表的读数各为多少？解题过程解题过程14 电功与电功率一、电功二、电功率一、电功 电功电功电流所做的功，简称电功电功（即电能），用字母W表示。1 kWh = 3.6106JUItW 电功率电功率电流在单位时间内所做的功，用字母P表示，单位为瓦特（W）。二、电功率UItWP 纯电阻电路中：RURIUItWP22 电流的热效应电流的热效应电流通过导体时使导体发热的现象。也就是说，电流的热效应就是电能转换成热能的效应。RtIQ2三、电流的热效应 【例12】某电烤箱电阻为5，工作电压为22

9、0V，问通电15 min能放出多少能量？消耗的电能是多少度？解题过程解题过程四、负载的额定值 额定电流额定电流、额定电压额定电压和额定功率额定功率电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率。 额定工作状态额定工作状态电气设备在额定功率下的工作状态，也叫满载满载。 轻载轻载低于额定功率的工作状态。 过载过载高于额定功率的工作状态，也叫超载超载。 【例13】额定值为100/1W的电阻，两端允许加的最大直流电压为多少？允许流过的直流电流又是多少？解题过程解题过程五、负载获得最大功率的条件 负载电阻与电源的内阻相等，即R=r。rEREP4422max 负载与电源匹配负载与电源匹配负载电阻与

10、电源内阻相等。 【例14】已知电源电动势 E = 20V，内阻r = 1，电阻R1=4，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的功率是多少？解题过程解题过程15 电阻的串联和并联一、电阻的串联二、电阻串联电路的应用三、电阻的并联四、电阻的混联一、电阻的串联 串联电路串联电路把多个元件逐个顺次连接起来所组成的电路。 串联电路的特点：串联电路的特点： （1）电路中流过每个电阻的电流都相等。 （2）电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即U =U1U2Un （3）电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即R=R1R2Rn （4）电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即nnR

11、URURU2211应用：应用： 【例15】有一只万用表，表头等效内阻Ra = 10k,满刻度电流（即允许通过的最大电流）Ia = 50mA，如改装成量程为10V的电压表，应串联多大的电阻？解题过程解题过程二、电阻的并联 并联电路并联电路把多个元件并列地连接起来，由同一电压供电。 （1）电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。 （2）电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即 （3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即 （4）电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即nIIII21nRRRR111121nnRIRIRIIR2211并联电路的特点：并联电路的特点：

12、 （1）每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其他负载的使用。 （2）获得较小阻值的电阻。 （3）扩大电流表的量程。应用：应用：三、电阻的混联 混联电路混联电路既有电阻串联又有电阻并联的电路。 把电阻的混联电路分解为若干个串联和并联关系的电路，然后在电路中各电阻的连接点上标注不同的字母，再根据电阻串、并联的关系逐一化简、计算等效电阻，并作出等效电路图。电阻混联电路的分析和计算方法：电阻混联电路的分析和计算方法： 【例16】已知R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 1，求A、B间的等效电阻RAB等于多少？混联电路等效电阻的求法混联电路等效电阻的求法 【例1

13、7】已知R1=R2=R3=R，求A、D间的总电阻RAD。 解解 从电阻的连接关系中可看出，三个电阻为相互并联，所以3/321ADRRRRR16 基尔霍夫定律 复杂电路复杂电路不能用电阻串、并联化简求解的电路。 电路的基本术语电路的基本术语术语解释支路支路 电路中的每一个分支有源支路有源支路 含有电源的支路无源支路无源支路 不含电源的支路节点节点 3条或3条以上支路所汇成的交点回路回路 电路中任一闭合路径独立回路独立回路或网孔网孔 最简单的回路 基尔霍夫第一定律又称节点电流定律节点电流定律。它指出：在任一瞬间，流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即出进II一、基尔霍夫第一定律 【例18】I1 = 2A，I2 = -3A，I3 = -2A，试求I4。 解解 由基尔霍夫第一定律可知I1I2 + I3 I4 = 0代入已知值 2（3）+（2）I4 = 0可得 I4 = 3 A 基尔霍夫第一定律可以推广应用于任一假设的闭合面（广义节点）。IAIBIC = 0或 I = 0即流入此闭合面的电流恒等于流出该闭合面的电流。 二、基尔霍夫第二定律 基尔霍夫第二定律又称回路电压定律回路电压定律。它指出：在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。U = 0UAB + UBC + UCD + UDA = 0即 E1I1R1 E2