模块一电路基本知识

1、会计学1模块一电路基本知识模块一电路基本知识知识点1、电路的概念和基本组成2、电路的工作状态3、电路中各基本物理量的概念技能点1、认识电路和电路中的元器件2、分清电路的工作状态3、会测量电路中的基本物理量一、电路一、电路n1.电路及其组成电路及其组成n电路：电流流通的路径电路：电流流通的路径n电路的组成：电源、开关、负载和导线。电路的组成：电源、开关、负载和导线。电源负载开关导线电源的能量转化各种形式的能转化为电能提供电能电源及其能量转化各种用电器用电器的能量转化电能转化为各种形式的能消耗电能n2.电路图电路图n 用电气符号描述电路连接情况的图，用电气符号描述电路连接情况的图，n称电路原理图，

2、简称称电路原理图，简称电路图电路图。电路图实物图常用电气图形符号n3.方框图方框图n 用功能块表明电路中各部分之间用功能块表明电路中各部分之间关系的图，称为方框图关系的图，称为方框图n 方框图n4.电路的功能电路的功能n 一是进行能量的转换、传输和分配一是进行能量的转换、传输和分配 二是二是 发 电 机升压变压器降压变压器用电设备输电线电能的传输示意图放大器1放大器2放大器3话筒扩音机电路示意图二、电路的基本物理量二、电路的基本物理量n引言：引言：n 电路中由电源产生电能，电能的多少用电电路中由电源产生电能，电能的多少用电动势、电压和电位来衡量。而电流又将电能传递动势、电压和电位来衡量。而电流

3、又将电能传递给负载，电流流过负载时因受到阻碍而损耗电能，给负载，电流流过负载时因受到阻碍而损耗电能，这个阻碍作用就是负载的电阻。这个阻碍作用就是负载的电阻。1、电流、电流类比 电流？ 水流？ 车流？水流：水的流动车流：车的流动电流：联想（1）电流的形成 电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。金属导体电子；导电液/气体正负离子（2）电流的方向 习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与电子移动的方向相反。（3）产生持续电流的条件：电源、电路闭合。 动画n 在分析和计算较为复杂的直流电路时，在分析和计算较为复杂的直流电路时，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定经常会遇到

4、某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的的问题，这时可先任意假定电流的参考方参考方向向，然后根据电流的参考方向列方程求解。，然后根据电流的参考方向列方程求解。n 如果计算结果如果计算结果I 0，表明电流的实，表明电流的实际方向与参考方向相同；际方向与参考方向相同；n 如果计算结果如果计算结果I 0，电压实际方向与参考方向相同 图b中，U=-2VR2R3，并联后的等效电阻为R。想一想：R1,R2,R3,R四个值哪个最大？哪个最小？两个电阻R1=10,R2=100k，若将R1和R2并联，在计算其等效电阻时，可将哪个电阻忽略不计？例例3 3 已知下图所示两个电阻的并联电路中，已知下图

5、所示两个电阻的并联电路中，U U=24V=24V，R R1 1=12=12,R2=6,求等效电阻求等效电阻R总总、总电流、总电流I总总和各电阻和各电阻上的电流上的电流。U总I总I1I2U1U2R1R212 6412 6246424462126 241212121121RR R =R+RU IAR U =U =U = VR I =IAR I =I -I =A 总总总总总总总总解： 等效电阻 总电流 =各电阻上电压 各电阻上电流例4 有一表头如下图所示，满刻度电流Is=50A，内阻rs=3k，若改装成量程为550A的电流表，应并联多大的电阻？AIIsIRIPAR-636550-5050050 10

6、3 100.150.15300500 10Rsss ssR I =I-I =A U =I r=V U R=I 解：并联电阻上分得的电流为电阻两端电压为表头两端电压并联电阻为3、电阻并联电路的应用、电阻并联电路的应用（1 1）凡是额定工作电压相同的负载都可采凡是额定工作电压相同的负载都可采用并联的工作方式用并联的工作方式。这样每个负载都是一个可。这样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。都不影响其他负载的使用。n （2 2）获得较小阻值的电阻。）获得较小阻值的电阻。n （3 3）扩大电流表的量程。）扩大电流表的量

7、程。小结小结n一、电阻串联电路一、电阻串联电路n1、电阻串联的概念、电阻串联的概念n2、电阻串联电路的特点、电阻串联电路的特点n3、电阻串联电路的应用、电阻串联电路的应用n二、电阻并联电路二、电阻并联电路n1、电阻并联的概念、电阻并联的概念n2、电阻并联电路的特点、电阻并联电路的特点n3、电阻并联电路的应用、电阻并联电路的应用练习练习n习题册习题册 课题三课题三课题三课题三 电阻的连接电阻的连接n三、电阻混联电路三、电阻混联电路n 1、概念：在电阻的连接中，既有串联又、概念：在电阻的连接中，既有串联又有并联的接法称为电阻的混联。如下图所有并联的接法称为电阻的混联。如下图所示示 对于电阻混联电路

8、的计算，只需根据电阻串、并联的规律逐步求解即可，但对于某些较为复杂的电阻混联电路，比较有效的方法就是画出等效电路图，然后计算其等效电阻。 三、电阻混联电路三、电阻混联电路n2 2、求解混联电路等效电阻的方法、求解混联电路等效电阻的方法画等效电路画等效电路图图n 步骤：步骤：n （1 1）在原电路中，给每个连接点标注一个字）在原电路中，给每个连接点标注一个字母母n（同一导线相连的各连接点只能用同一字母同一导线相连的各连接点只能用同一字母）n （2 2）按顺序将各字母沿水平方向排列）按顺序将各字母沿水平方向排列n （3 3）待求端字母置于始终两端）待求端字母置于始终两端n （4 4）将各电阻依次填

9、入相应的字母之间）将各电阻依次填入相应的字母之间n 例题 图中R1 = R2 = R3 = 2，R4 = R5 = 4，试求A、B间的等效电阻RAB。（1） 按要求在原电路中标出字母C，如下左图所示。（2） 将A、B、C各点沿水平方向排列，并将R1-R5依次填入相应的字母之间。R1与R2串联在A、C间，R3在B、C之间，R4在A、B之间，R5在A、C之间，即可画出等效电路图，如上右图所示。（3） 由等效电路可求出AB间的等效电阻，即：12121251251251253125312534AB125342244 42442244 4244RRRRRRRRRRRRRRRR 除上述方法外，其他的方法还

10、有利用电流的流向及电流的分、合，画出等效电路图方法；利用电路中各等电位点分析电路，画出等效电路等。 无论哪一种方法，都是将不易看清串、并联关系的电路，等效为可直接看出串、并联关系的电路，然后求出其等效电阻。练习：P20 6直流电桥平衡条件直流电桥平衡条件电桥是测量技术中常用的一种电路形式。电桥是测量技术中常用的一种电路形式。这里只介绍直流电桥。这里只介绍直流电桥。图中的四个电阻都称为桥臂，Rx是待测电阻。B、D间接入检流计G。调整调整R1、R2、R三个已知电阻，直至检三个已知电阻，直至检流计读数为零，这时称为流计读数为零，这时称为电桥平衡电桥平衡。电桥平衡时电桥平衡时B、D两点电位相等，即两点

11、电位相等，即n UAB = UAD UBC = UDC n因此因此 R1I1 = RxI2 R2I1 = RI2 n可得可得 R1R = R2Rx nn电桥的电桥的平衡条件平衡条件是：电桥对臂电阻的乘积相等。是：电桥对臂电阻的乘积相等。利用直流电桥平衡条件可求出待测利用直流电桥平衡条件可求出待测电阻电阻Rx的值。的值。 n为了测量简便，为了测量简便，R1与与R2之比常采用之比常采用十进制倍率，十进制倍率，R则用多位十进制电阻箱使测量则用多位十进制电阻箱使测量结果可以有多位有效数字，并且选用精度较结果可以有多位有效数字，并且选用精度较高的标准电阻，所以测得的结果比较准确。高的标准电阻，所以测得的

12、结果比较准确。小结小结n1、电阻混联的概念、电阻混联的概念n2、求解电阻混联电路等效电阻的方法、求解电阻混联电路等效电阻的方法n3、直流电桥电路的平衡条件、直流电桥电路的平衡条件课题四 电功和电功率学习目标1、理解电功和电功率的概念2、掌握电功和电功率的分析和计算 电 功 电 功电能转化为机械能电能转化为内能或光能 大量事例说明电流通过各种用电器能够把电能转化为了其它形式的能； 而电能转化为其它形式的能的过程实际上就是电流做功的过程。我们把电流所做的功叫做电功。 那电流做的电功有多少吗？一、电功一、电功n 电流所做的功，简称电流所做的功，简称电功电功（即（即电电能能），用字母），用字母W表示。

13、表示。n 电流在电流在一段电路上所作的功等于一段电路上所作的功等于这段电路两端的电压这段电路两端的电压U、电路中的电流、电路中的电流I和通和通电时间电时间t三者的乘积，即三者的乘积，即：nW = UItn 式中式中W、U、I、t的的单位分别用单位分别用J、V、A、s。 你知道电能的另一个单位吗？是实际生活中经常会提到的哦？n 电能的另一个常用单位是电能的另一个常用单位是千瓦时千瓦时（kWh）,即通常所说的即通常所说的1度电度电，它和焦耳的换，它和焦耳的换算关系为算关系为n n 1 kWh = 3.6106 J 想一想：对于电阻负载，你能写出电功的其它计算公式吗？22 U=IRU W=I Rt=

14、tR根据，可得二、电功率二、电功率 电流在单位时间内所作的功称为电流在单位时间内所作的功称为电功率电功率，用字，用字母母P表示，单位为表示，单位为W。 对于纯电阻电路，上式还可以写为对于纯电阻电路，上式还可以写为UItWpRUPRIP22或I一定，P与R成正比U一定，P与R成反比R一定，P与I2、U2成正比 根据全电路欧姆定律，在一个含电源的闭合电根据全电路欧姆定律，在一个含电源的闭合电路中，电源电动势等于外电路电压降与内电路电压路中，电源电动势等于外电路电压降与内电路电压降之和，即降之和，即n 22 E=U +U E=IR+Ir IE=I R+I r P=P+P 外内电源负载内阻或由上式可得

15、即上式表明，在一个闭合电路中，电源电动势发出的功率，等于负载电阻消耗的功率和电源内阻消耗的功率之和。这就是电路中的功率平衡。例例 一个一个100的电阻流过的电阻流过50mA的电流时，求电阻上的电流时，求电阻上的电压降和电阻消耗的功率，当电流通过时间为的电压降和电阻消耗的功率，当电流通过时间为1min时，电阻消耗的电能为多少？时，电阻消耗的电能为多少？10.05 1005(2)5 0.050.25(3)0.25 6015 U=IR=V P=UI=W W=Pt=J解：（）由欧姆定律得电压降 消耗的功率 消耗的电能三、负载的额定值三、负载的额定值n 电气设备安全工作时所允许的最大电电气设备安全工作时

16、所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为它们的流、最大电压和最大功率分别称为它们的额定电额定电流流、额定电压额定电压和和额定功率额定功率。n 电气设备在额定功率下的工作状态称电气设备在额定功率下的工作状态称为为额定工作状态额定工作状态，也称，也称满载满载；n 低于额定功率的工作状态称为低于额定功率的工作状态称为轻载轻载；n 高于额定功率的工作状态称为高于额定功率的工作状态称为过载过载或或超载超载。n 由于过载很容易烧坏用电器，所以一由于过载很容易烧坏用电器，所以一般不允许出现过载。般不允许出现过载。例例 额定值为额定值为100/1W的电阻，两端允许加的的电阻，两端允许加的最大直流电压为多少

17、？允许通过的直流电流又最大直流电压为多少？允许通过的直流电流又是多少？是多少？1001010.1102U P=RU= PRVP I=AU解：根据可得电阻两端允许加的最大支流电压为 电阻允许流过的最大直流电流为 四、负载获最大功率的条件四、负载获最大功率的条件n因为因为 P P电源电源=P=P内阻内阻+P+P负载负载n所以所以 P P内阻内阻增大时，增大时，P P负载负载就减小就减小n那么，怎样才能让负载获得最大功率呢？那么，怎样才能让负载获得最大功率呢？222()222222222 EE R P=I R=RR+rRrE RE R =R +2Rr+rR -2Rr+r +4RrE R =R-r +

18、4Rr负载的功率为：（）（） 由上式可知，当R=r时，分母最小，负载功率P才能得到最大值，最大值为22442E REE P=4RrrR 即 负载获得最大功率的条件是负载电阻等于电源内阻例例 电路如下图所示，电源电路如下图所示，电源E=20V，灯泡，灯泡HL的额定的额定值为值为10V/5W，电位器，电位器RP的最大阻值为的最大阻值为100。求。求（1）灯泡的额定电流和电阻）灯泡的额定电流和电阻（2）当电位器阻值为）当电位器阻值为60、20、0时，灯泡能否时，灯泡能否正常工作正常工作XERPHL50.51010200.5 P=UIPI=AUU R=I解：(1)由于 所以灯泡额定电流 灯泡电阻202

19、05602050.25205 0.251.2511111 1 RPR U =EVRP+R U I =AR P=U I =W （2）当=60 时，灯泡的实际电压实际电流实际功率灯泡实际功率小于额定功率，灯泡的亮度 不够，工作状态为轻载32020102020100.52010 0.55222222 RPRU =EVRP+R U I =AR P=U I =W （ ）当=20 时，灯泡的实际电压 实际电流实际功率灯泡的实际功率等于额定功率，灯泡可以正常发光，工作状态为满载。2020200202012020 120333333 R U =EVRP+R U I =AR P=U I =W （4）当RP=0

20、时，灯泡的实际电压实际电流实际功率灯泡的实际功率大于额定功率，灯泡烧坏， 功过状态为超载。小结小结n1、电功的概念及计算、电功的概念及计算n2、电功率的概念及分析计算、电功率的概念及分析计算n3、负载的额定值、负载的额定值n4、负载获得最大功率的条件、负载获得最大功率的条件练习练习n书本书本P24 n思考与练习思考与练习 1、2、32电压电压 电场力将单位正电荷从电场力将单位正电荷从a点移到点移到b点点所做的功，称为所做的功，称为a、b两点间的两点间的电压电压，用，用Uab表示。表示。 动画QAUabab参考点参考点n 参考点的电位等于零，即参考点的电位等于零，即 。参考点。参考点又称为又称为零电位点零电位点。高于参考点的电位是正电位。低。高于参考点的电位是正电位。低于参考点的电位是负电位于参考点的电位是负电位0o2)电动势 在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极b移到正极a所做的功叫做电源的电动势，用符号E表示。QAEba电动势的单位是V，其方向是由电源负极指向正极。EEIRU 还可以