第一章直流电路基础

1、第第1 1章章 直流直流电路基电路基础础第一节 电路及基本物理量一、电路的定义一、电路的定义1.学生列举一些日常生活中常 见的电路（案例）电路：电流流通的路径。结论2、电路的三部分组成：（实图）电源（信号源）：供给电路电能（电信号）负载：接受电能或电信号（使用电能）中间部分：控制及连接部分（如导线，开关、辅助元 件等） 如洗衣机、电饭锅等常见的家用电器实现对能量的传输和分实现对能量的传输和分配和使用配和使用 实现对信号的传递、和处理实现对信号的传递、和处理 3 3、电路的作用：、电路的作用： 如收音机、将接收的微弱无线如收音机、将接收的微弱无线电信号经过放大和处理后，再电信号经过放大和处理后，

2、再由扬声器、还原成语音信号。由扬声器、还原成语音信号。 如发电机把热能转换成电能，如发电机把热能转换成电能，通过变压器传送给用电单位通过变压器传送给用电单位。4、电路原理图（电路图）： 用图形符号表示电路连接情况的图。(b)电原理图(a)实际电路实际电路例如：表表1-1 1-1 部分电气图用图形符号部分电气图用图形符号 ( (根据国家标准根据国家标准GBA728)GBA728) 名 称 符 号 名 称 符 号 名 称 符 号 导 线 传声器 电阻器连接的导线 扬声器 可变电阻器 接地 二极管 电容器 接机壳 稳压二极管 线圈，绕组 开关 隧道二极管 变压器 熔断器 晶体管 铁心变压器 灯 运算

3、放大器 直流发电机 电压表 电池 直流电动机电路图电路图练习：画出下图的电路图练习：画出下图的电路图实际电路实际电路二、电路的工作状态二、电路的工作状态电路有三种工作状态如下 图所示：ab（a)闭路：电源与负载构成闭合回路，电源处于有载工作状态，电路中有电流流过。(b)短路：当a、b两点间用导线相连时，称电阻R1被短路。a、b间导线称为短路线，短路线中的电流叫短路电流。注注: :故障短路往往会造成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产生事故。(c)断路：开关S断开或电路中某处断开，切断的电路中没有电流流过，此时的电路称为开路。开路又叫断路，断开的两点间的电压称为开路电压。注：开路也分为

4、正常开路和故障开路。如不需要电路工作时，把电源开关打开为正常开路；而灯丝烧断，导线断裂产生的开路为故障开路，它使电路不能正常工作。小结：1、电路的定义2、电路有哪几部分组成3、电路原理图。案例案例1 手电筒电路是大家所熟悉的一种用来照明的最简单的用电器具，如图1.1所示。返回电路的组成电路的组成它由四部分组成：(1)干电池：它将化学能转换为电能；(2)小电珠：它将电能转换为光能； (3)开关：通过它的闭合与断开，能够控制小电珠的发光情况；(4)金属导线：提供了手电筒中其它元件之间的连接。返回 1 1、电流、电流 定义：电荷的定向运动定义：电荷的定向运动 2 2、电流是一个矢量既有大小又有方向电

5、流是一个矢量既有大小又有方向大小：大小：用用I来表示，是指单位时间内通过导体来表示，是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。横截面的电荷量。第第2 2节节 电路的基本物理量电路的基本物理量一、电流、电压及参考方向一、电流、电压及参考方向单位：单位：国际单位制（国际单位制（SISI）中，电流的单位为安培（）中，电流的单位为安培（A A）s/CA/时间电荷电流A101AmA 10A1A 10kA1633单位换算单位换算电流参考方向的表示方法：电流参考方向的表示方法：1 1、用实线箭头表示、用实线箭头表示2、双下标表示，如、双下标表示，如i iABAB，其参考方向是由，其参考方向是由A A指向指向B

6、B实际方向：实际方向：规定为正电荷的运动方向。规定为正电荷的运动方向。参考方向：参考方向：假定的正电荷运动方向。（人为规定。）假定的正电荷运动方向。（人为规定。）实际方向的判定：实际方向的判定： i00, ,相同，相同，i 00, ,相同，相同，u00, ,相反。相反。 取电路中某一点为参考点，则电路中各点到参考取电路中某一点为参考点，则电路中各点到参考 点的电压称为电位。用点的电压称为电位。用“V”表示。表示。电位的单位与电压的单位相同。电位电位说明：说明：参考点的选择是任意的。规定参考点的电压参考点的选择是任意的。规定参考点的电压为为零零。用符号用符号“”表示。表示。工程上常选大地或机壳工

7、程上常选大地或机壳为参考点。为参考点。电压与电位的关系：电压与电位的关系：Uab=Va Vb 分别写出图中分别写出图中a a、b b、c c三点的电位及任三点的电位及任意两点之间的电压。意两点之间的电压。c c点选为参考点点选为参考点, ,各点电位为各点电位为两点之间的电压为两点之间的电压为Uab=Va VbUbc=Vb VcUac=Va VcVa =UsVb =UbcVc= 0解解: :例例: :几个名词解析：几个名词解析：正电位：电位比参考点高；正电位：电位比参考点高； 负电位：电位比参考点低负电位：电位比参考点低高电位点：电位较高的点；高电位点：电位较高的点； 低电位点：电位较低的点低电

8、位点：电位较低的点等电位点：电位相等的点。等电位点：电位相等的点。电位的测量：电位的测量： 确定电路中各点的电位时必须先选定参考点。确定电路中各点的电位时必须先选定参考点。参考点不同，各点的电位值将随之不同。参考点不同，各点的电位值将随之不同。 一个电路中只能选一个参考点。一个电路中只能选一个参考点。 参考点可以任意选定，但电路中任意两点之间参考点可以任意选定，但电路中任意两点之间的电压值不随参考点的改变而改变。即任意两点的电压值不随参考点的改变而改变。即任意两点之间的电压与参考点的位置无关。之间的电压与参考点的位置无关。三、电功与电功率三、电功与电功率电功电功(电能电能)：电场力对电荷所做的

9、功即电流所做的功。：电场力对电荷所做的功即电流所做的功。 （电流通过导体时电场力做的功） W =Uq=UIt 功（功（W）的单位为焦耳（）的单位为焦耳（J）注意：注意：电路中的电流做了多少功，就有多少电能转电路中的电流做了多少功，就有多少电能转 化为其他形式的能。化为其他形式的能。电功率：电流在单位时间内所做的功。用符号电功率：电流在单位时间内所做的功。用符号P或或p表示表示注意：注意：电功率是描述电流做功的快慢。电功率是描述电流做功的快慢。在在SISI中，功率的单位为瓦特，简称瓦（中，功率的单位为瓦特，简称瓦（W W）测量电功的仪表：测量电功的仪表：电能表（电表）电能表（电表）*家庭用电的计

10、算家庭用电的计算例：已知有一只额定功率例：已知有一只额定功率 PN =100W,额定电压额定电压UN=220V的灯泡，求：的灯泡，求：1）灯泡的额定电流。）灯泡的额定电流。2）灯泡工作）灯泡工作2h消耗的电能。消耗的电能。小结：小结：1、电流、电压、电位的定义、单位、电流、电压、电位的定义、单位2、电费的计算、电费的计算作业：作业：P23 三计算题（三计算题（2）电阻: 导体对电流的阻碍作用。表示符号为表示符号为“R R”，基本单位是，基本单位是。 作用：控制电压、电流，起分压，分流隔作用：控制电压、电流，起分压，分流隔离和信号幅度调节作用离和信号幅度调节作用单位换算1k =1000 1M =

11、1000k =1000000 请仔细观察两只灯泡的照片请仔细观察两只灯泡的照片, ,说出它们有说出它们有哪些哪些不同之处不同之处 ? ?电阻定律1.内容： 同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关.2.表达式:SlR 是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。4 4、金属的电阻率随温度的升高而增大、金属的电阻率随温度的升高而增大电阻率电阻率( ( ) )3 3、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大1 1、反映材料导电性能的物理量、反映材料导电性能的物理量2 2、单位：欧姆

12、、单位：欧姆米米 锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小， 利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。超导现象超导现象:有些物质当温度降低到绝对零度附近有些物质当温度降低到绝对零度附近时它们的电阻率会突然变为零时它们的电阻率会突然变为零半导体半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等如改变温度、光照、掺入微量杂质等1、一段均匀导线电阻为4 ，将这段导线拉

13、长为原来的2倍，拉长后的导线的电阻是多大？16 2、铜与铝那种金属的导电性能更好？ 铜铜=1.710-8 铝铝=2.810-8铜 固定固定电阻器电阻器 碳碳膜膜电电阻阻金金属属膜膜电电阻阻金金属属氧氧化化膜膜电电阻阻实实芯芯碳碳质质电电阻阻线线绕绕电电阻阻 敏感敏感电阻器电阻器 热热敏敏电电阻阻光光敏敏电电阻阻压压敏敏电电阻阻可变可变电阻电阻金金属属玻玻璃璃釉釉电电阻阻电电位位器器高精密合金铂电阻高精密合金铂电阻千分之一合金箔电阻千分之一合金箔电阻排电阻排电阻水泥电阻水泥电阻 碳膜电阻碳膜电阻金属膜电阻金属膜电阻金属膜的外表多为金属膜的外表多为蓝色蓝色，碳膜的为碳膜的为土黄色土黄色或其它颜色。

14、或其它颜色。绕线电阻绕线电阻 大功率绕线电阻大功率绕线电阻敏感电阻（热敏、光敏、压敏）敏感电阻（热敏、光敏、压敏）1.热敏电阻2.光敏电阻3.压敏电阻可变电阻（电位器）可变电阻（电位器）特点：可变电阻的阻值是可以改变的；可变电阻通常有3个或更多的引脚； 1个可调的柄或螺丝；阻值与误差用数字和字母印刷在元件上；形形色色的可变电阻形形色色的可变电阻内部内部旋转式旋转式直滑式直滑式微调式微调式推拉式开关推拉式开关部分电位器实物照片部分电位器实物照片表表1.4表示各种颜色所代表示各种颜色所代表的意义。表的意义。色码法（色环标注法）色码法（色环标注法）表表1.4 色标法色标法熟记熟记颜颜色色棕棕红红橙橙

15、黄黄绿绿蓝蓝紫紫灰灰白白黑黑数数码码1234567890 1、对于四色环电阻：、对于四色环电阻：第一、第二色环各代表一位数字，第三道代表零第一、第二色环各代表一位数字，第三道代表零的个数（也可用倍乘数表示）。的个数（也可用倍乘数表示）。2、对于五色环电阻：、对于五色环电阻：第一、第二、第三色环各代表一位数字，第四色环第一、第二、第三色环各代表一位数字，第四色环代表零的个数（也可用倍乘数表示）。代表零的个数（也可用倍乘数表示）。电阻色环标注的方法电阻色环标注的方法棕棕 红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 紫紫 灰灰 白白 黑黑 金金 银银 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10-1 10-2第一

16、位数第一位数第二位数第二位数倍乘数倍乘数允许误差允许误差1 0 1021000 (1k )误差：金色误差：金色 +5% 银色银色 +10% 无色无色 +20% 棕色棕色 +1% 10%倍乘数倍乘数允许误差允许误差1 0 0 10210k 1% 本页有动画设置，自动播放。本页有动画设置，自动播放。 本页有动画设置，每点击鼠标，演示一步。本页有动画设置，每点击鼠标，演示一步。练习练习 棕棕 红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 紫紫 灰灰 白白 黑黑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 03 3 k 2.2 k 47 910 k 560 1 M 2.74 k 560 1 k 用三或四位数字表示电阻的标称阻

17、值用三或四位数字表示电阻的标称阻值第一位有效数第一位有效数第二位有效数第二位有效数倍乘数倍乘数10 10310000 (10k )倍乘数倍乘数1 3 3 103133k 两种形式的精度：两种形式的精度： 三号码三号码 四号码四号码 301 00 100 0 196 000 10 00 10 0 22 000 练习练习电阻器的测量方法：电阻器的测量方法：欧姆表测量欧姆表测量 万用表欧姆挡测量万用表欧姆挡测量万用表欧姆挡测量：万用表欧姆挡测量：第一步：将波段开关置于第一步：将波段开关置于欧姆挡欧姆挡适当量程适当量程第二步：将表笔短接后第二步：将表笔短接后调零调零第三步：第三步：测量测量 1k 0调

18、零正确的测量方法正确的测量方法 0 不正确的测量方法不正确的测量方法？因为造成了人体电因为造成了人体电阻与被测电阻并联阻与被测电阻并联 0 本页有动画本页有动画设置，每点击鼠设置，每点击鼠标，演示一步。标，演示一步。质量好的电阻器：质量好的电阻器： 标称值与实际值误差在允许的范围内标称值与实际值误差在允许的范围内质量不好的电阻器：质量不好的电阻器：1 1、烧断的情况：、烧断的情况： 电阻值呈无穷大（电阻值呈无穷大（但要注意档位的选择但要注意档位的选择）2、标称值与实际值相差太多、标称值与实际值相差太多 本页有动画本页有动画设置，每点击鼠设置，每点击鼠标，演示一步。标，演示一步。小结：小结：1、

19、电流电压的单位、方向、测量、电流电压的单位、方向、测量2、电压与电位的关系、电压与电位的关系3、参考点的电位、参考点的电位4、电阻的定义、单位、电阻定律、电阻的定义、单位、电阻定律5、电阻元件、电阻元件作业：作业：一、单位换算：一、单位换算：1、500= k 2、45M= 3、0.3A= mA二、写出下面两种电阻的电阻值二、写出下面两种电阻的电阻值几个有关的电路名词几个有关的电路名词节点：节点：三个或三个以上三个或三个以上支路连接点支路连接点支路：支路：电路中至少要有一个元件，且通过这些电路中至少要有一个元件，且通过这些元件的电流为同一电流的分支。元件的电流为同一电流的分支。 回路：回路：电路

20、中任一闭合路径电路中任一闭合路径 网孔：网孔：内部不包含支路的回路内部不包含支路的回路第第3 3节节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：abcd、ad、afed或或bc、 （共（共3条）条） 回路：回路：abcda、adefa、abcdefa （共（共3个）个）节点：节点：a、d (共共2个）个）网孔：网孔：abcda、adefa （共（共2个）个）练习练习支路：支路：节点：节点：回路：回路：网孔：网孔：练一练练一练图一图一图二图二支路：支路：6节点：节点：4回路：回路：6网孔：网孔：3支路：支路：7节点：节点：4回路：回路：10网孔：网孔：4 内容：内容：在任一时刻，流入任一节点的电流总和

21、等于在任一时刻，流入任一节点的电流总和等于流出该节点的电流总和，即流出该节点的电流总和，即一、基尔霍夫电流定律一、基尔霍夫电流定律( (KCL)KCL) I5I4I3I1aI2 I=0i=0 或或 31542IIIII由图示电路有由图示电路有 KCL KCL另一种说法另一种说法: :在任一时刻，流出在任一时刻，流出(或流入或流入)节点的节点的电流代数和恒为零。即电流代数和恒为零。即 i入入=i出出054321IIIII整理为整理为abI1I2I3E1E2R1R3R2如图如图:对节点对节点a, 应用应用KCL有：有：I1 I2 I3练一练练一练一般一般CIBICIE满足三极管电流分配关系满足三极

22、管电流分配关系IAAIBICBIABIBCICA关于正负号问题：关于正负号问题： 图中电流图中电流i1= =5 5A，i2=4 4A，i3=3 3A，求求i4。根据根据KCLKCL有有i2+i4= i1 +i3 i4= i1+i3 i2 =5)+(3 )(4) = 6 A解解: :注意：括号内数字前的正负号是参考方向相对实注意：括号内数字前的正负号是参考方向相对实际方向确定的。际方向确定的。例例: :AI=0I=?试求试求: :二、电源电动势二、电源电动势 1、电源 在电路中，电源以外的部分叫外电路，电源以内的部分叫内电路。2、电路中电流的方向、电路中电流的方向1、在外电路：从电源的正极回到电

23、源的负极。、在外电路：从电源的正极回到电源的负极。2、在电源的内部：从电源的负极流到正极。、在电源的内部：从电源的负极流到正极。3. 电源电动势电源电动势 在内电路中，有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位，这种力叫做电源力，也叫非静电力。 衡量电源力做功能力大小的物理量叫做电源电动势。 在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极）反抗电场力所做的功W 与被移动电荷的电荷量q 的比值就是电源电动势，简称电动势。用E或e表示，即电动势的方向： 1、电源内部电源力由负极指向正极，因此电动势的方向规定为由电源的负极（低电位）指向正极（高电位）。 2、电压与电动势数值上相同，但方

24、向相反，即UAB =-E 图图115 E和和UAB方向的不同方向的不同 图图116 电动势的表示方法电动势的表示方法【例例13】如图如图118所示，已知电动势所示，已知电动势E3V，试写出电压，试写出电压U的数值。的数值。解：图（解：图（a）中，电压与电动势规定正方向相反时）中，电压与电动势规定正方向相反时U=E3V， 图（图（b）中，电压与电动势规定正方向相同时）中，电压与电动势规定正方向相同时U=E=3V。图图118 简单的电路简单的电路【例题例题】端电压端电压电源的端电压：电源两端的电压电源的端电压：电源两端的电压路端电压：外电路两端的电压。路端电压：外电路两端的电压。U=E-IRiIR

25、i是电源内电压是电源内电压电源的端电压电源的端电压U随电路随电路的电流的增大而下降的电流的增大而下降I=0,U=E电源短路时，电源短路时，U=0rRE二、基尔霍夫电压定律二、基尔霍夫电压定律( (KVL)KVL)内容：在任一时刻，沿电路中的任一回路，电阻两端电压内容：在任一时刻，沿电路中的任一回路，电阻两端电压的代数和等于电源电动势的代数和，即的代数和等于电源电动势的代数和，即根据根据KVL有：有： I1R1=E1根据根据KVL有：有：I1R1+I2R2=E1练一练练一练根据根据KVL有：有：I1R1+I2R2=E1+E2练一练练一练根据根据KVL有：有：I1R1I2R2=E1E2想一想想一想

26、 回路的绕行方向从电源的负极回路的绕行方向从电源的负极穿入电源时，该电动势穿入电源时，该电动势E取取+，反之取，反之取- R的电流方向与回路的绕行方向一致，的电流方向与回路的绕行方向一致，该电阻上的电压该电阻上的电压IR取取+，反之取，反之取-。注意注意总结总结列回路电压方程时，电压与电动势都是指代数和，必须注意正、负号的确定，其步骤如下：（1）假设各支路电流的参考方向和回路的绕行方向。（2）将回路中的全部电阻上的电压RI 写在等式左边，若通过电阻的电流方向与回路的绕行方向一致，则该电阻上的电压取正，反之取负。（3）将回路中的全部电动势E 写在等式右边，若电动势的方向（由电源负极指向电源正极）与回路的绕行方向一致，则该电动势取正，反之取负。ABEFA 的回