《电工技术基础与技能》 课件 第二章直流电路

《电工技术基础与技能》第二章电的世界是个奇妙的世界，在这个世界里，千里眼、顺风耳不再是神话。我们生活的方方面面都与电密切相关。当我们学习到这里，就叩响了电世界的大门，跨进这道门，会逐步引导我们感受精彩，收获成功。直流电路01电路的组成第一节电路的组成与电路摸型

直流电路一、电路组成的基本要素电路就是电流通过的路径，是人们按一定规则或要求将电子器材或设备连接起来构成的一个整体。电路通常由电源、负载、控制装置和连接导线四部分组成。电源：提供电能；负载：用电设备；控制装置（如开关、熔断器等）：进行电路的通断控制；连接导线：传输电能。01电路的组成第一节电路的组成与电路摸型

直流电路一、电路组成的基本要素电路就是电流通过的路径，是人们按一定规则或要求将电子器材或设备连接起来构成的一个整体。电路通常由电源、负载、控制装置和连接导线四部分组成。电源：提供电能；负载：用电设备；控制装置（如开关、熔断器等）：进行电路的通断控制；连接导线：传输电能。01电路的组成第一节电路的组成与电路摸型

直流电路一、电路组成的基本要素电路的作用：一是进行电能的传输和转换（比如照明电路）二是对电信号进行加工和处理（比如电视机电路）。01电路的组成第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、电路模型由于实物电路图的绘制比较麻烦，在进行电路分析时，用一些简单的特定符号来代替这些电子器材和设备的实物，这些特定的符号就是电子元件模型，简称电子元件。

电子元件是构成电路的基本单元，用电子元件模型绘出的电路称为电路模型。01电路的组成第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、电路模型表2-1常用电子设备和器材的电路模型符号02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路一、电池的重要参数1.额定电压

额定电压是指电池能够提供的额定输出电压值，不同电池的额定电压也不相同，常用的有1.2，1.5，3.3，9，12，15V等。2.容量

指它容纳电量的多少，一般用放电电流与放电时间的乘积来表示，常用有A•h(安时）或mA•h(亳安时）。例如某电池的容量是800mA•h，说明当它用800mA的电流放电时，能够使用1小时(如果用400mA的电流放电，则能够使用2小时）。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、根据电池的外形分类1.圆柱形电池是最常用的电池，电压值一般为每节1.5V，在一般的电子产品中使用，根据体积大小不同，由大到小依次分为1，2，5，7号。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、根据电池的外形分类2.方形电池这类电池也称为叠层电池，其电压值较高，常用的有9，15V等。这种电池适用于需要较高工作电压而工作电流需求较小的场合，如用在无线话简、万用表中。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、根据电池的外形分类3.纽扣形电池这类电池体积小、质量小、容量较小。根据输出电压不同有1.5，3V等多种，适用于一些耗电量不大的小型电子产品中，如电子表、助听器等。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路二、根据电池的外形分类4.薄片形电池太阳能电池是常见的薄片形电池，是一种环保能源，常用于计算器、家用电器（如电热水器）的户外太阳能供电等。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路三、根据充电性能分类1.一次性电池只能一次性使用，存储的电量用完就废弃的电池（要注意环保），也就是常说的干电池。一部分方形电池、纽扣形电池以及绝大部分圆柱形电池都属于一次性电池。02常用电池第一节电路的组成与电路摸型

直流电路三、根据充电性能分类2.充电电池可以通过充电器补充电能，从而重复使用的电池。充电电池一般在其壳上都有“充电电池”的字样标注或说明。下图所示是几种常见的充电电池。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路一、电动势在电路中，电源的作用是提供电能。在电源的正极聚集有大量的正电荷，电源的负极则聚集有大量的负电荷。电路正常工作时，正电荷由电源的正极出发，经开关负载（小灯泡）后回到电源的负极，负电荷的移动方向则与正电荷相反，如下图所示。随着时间的推移，会使大量的正电荷移动到动到电源的负极，而大量的负电荷移动到正极正极，这会导致电源不能持续向电路提供电能。为了为了解决这个问题，在电源的内部有一种非静电力，会源源不断地把电源负极的正电荷经其内部内部运送到正极（如左所示），而将负电荷源源不断地由电源正极运送到负极。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路一、电动势为了衡量电源内部这种对电荷运送能力的强弱，引入电动势的概念。电动势E等于非静电力运送电荷所做的功W与所运送的电荷量q的比值，即式中E——电源电动势，单位名称为伏［特］，符号是V；W——非静电力运送电荷所做的功，单位名称为焦［耳］，符号是J；q——电量，单位名称为库［仑］，符号是C。电动势是衡量电源做功能力大小的物理量，它只存在千电源的内部，电动势的方向由电源的负极经内部指向正极。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路二、电流概念：电荷的定向移动形成电流。大小：电流Ⅰ的大小等于流过导体横截面的电荷量q与所用时间t的比值,即式中t——时间，单位名称为秒，符号是s；

I——电流，单位名称为安［培］，符号是A，常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(µA)，它们的关系为：01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路二、电流方向：正电荷定向移动的方向为电流的方向。1.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。2.电流是标量。tIO直流电流脉动电流交流电流大小和方向都不随时间变化大小变化，方向不变大小和方向都随时间变化tIOtIO01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路二、电流3.在电路中要形成电流必须具备两个条件。（1）一是有自由移动的带电粒子。（电路是闭合的）（2）二是电路两端有电压存在。例：已知在2分钟内通过某灯泡灯丝的电量为12C，求流过灯丝的电流。

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路三、电压在没有外在因素影响时,导体中电荷的运动是杂乱无章的,要使电荷定向移动形成电流,必须在导体两端加上电压。这与水的流动相似,要让水通过水管从甲地流到乙地(比如从一楼流上二楼),必须要给水加上水压(由高往低流时,水自身的重力在水管中可形成流动所需要的水压)。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路三、电压

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路三、电压常用的电压单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(µV)，它们的关系为：1kV=1OOOV1V=1OOOmV1mV=1OOOµV01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路三、电压方向：正电荷在电场力作用下运动的方向。即由高电位指向低电位表示方法：1.箭头表示。AB

2.“+”“-”号表示

注：电压是标量，其方向只表示电位的高低。存在位置：电源的内外部01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路三、电压电动势与电压的区别:

含义不同。电动势是衡量电源内部非静电力做功能力大小的物理量，而电压是衡量电源外部电路中电场力做功能力大小的物理量。

存在位置不同。电动势只存在于电源内部，而电压既存在于电源的外部，也存在于电源的内部。

方向不同。电动势的方向是由负极指向正极，而电压的方向是由正极指向负极。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路四、电位讨论电位问题时，首先要选参考点（即零电位点）。选择某一点为参考点，则该点电位为零。概念:电场中电场力将正电荷由a点移到参考点所做W与被移动电荷q的比值。

：a点的电位，单位名称和符号同电压。

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路四、电位电位与电压的区别

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路四、电位

解：由题意可得：

以b为参考点，

同理：

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路四、电位

解：由题意可得：

01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路五、电能概念：电场力在一段时间内所做的功称为电功，数值上就等于电路所消耗的电能。

单位：焦耳，符号是J。通常电能也以耗电量的形式来表示，其单位是千瓦时（KW.h），俗称度。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路六、电功率概念：电场力在单位时间内所做的功称为电功率，简称功率，用符号P表示，其表达式为

W——电功，单位名称为焦[耳]，符号是J；t——做功所用的时间，单位名称为秒，符号是s;P——电功率，单位名称为瓦[特]，符号是W。01电路的基本物理量第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路六、电功率例题1：某灯泡的功率为100W，试求（1）通电3min，该灯泡会消耗多少电能？（2）1kw.h电可供该灯泡照明多长时间？

02电流、电压的参考方向第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路一、电流的参考方向在实际电路中，有时某支路的电流方向是难以确定的，为了使电路的分析和计算更方便，常常先给电路假设一个电流方向，这个方向就是电流的参考方向。如左图所示电路中，不知道流过灯泡的电流I的方向如何，可以先假设电流I的方向为ab，这个方向就可以作为我们分析电路的一个参考电流方向。02电流、电压的参考方向第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路一、电流的参考方向选取参考方向的目的主要是利于对电路进行分析和计算。经过分析或计算，如果得到的电流值是正值，说明实际的电流方向与参考方向相同；如果算出的电流值是一个负值，则说明实际电流方向与参考方向相反。02电流、电压的参考方向第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路二、电压的参考方向在对电路进行分析和计算时，也需要给电压选取参考方向，它也是一个假定的方向。如下图所示电路，不知灯泡两端电压的方向，则假定其方向为ab，这个方向就是灯泡两端电压的参考方向。如果计算出该电压是一个正值，则电压的实际方向与参考方向相同；如果计算出该电压是一个负值，则电压的实际方向与所选的参考方向相反。03测量直流电路中的电流、电压第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路一、测量直流电路中的电流直流电路中的电流可用电流表（安培表）来测量，下图所示为测量流过小灯泡的直流电流的电路。注意：(1) 电流表要选择合适的量程或挡位。(2)电流表串联接入被测电路时，保证电流从“+”接线柱(红色)流进，从“-＂接线柱(蓝色或黑色)流出。在实际使用中,常常用万用表代替电流表进行测量。03测量直流电路中的电流、电压第二节电路的基本物理量及其测量

直流电路二、测量直流电路中的电压直流电路中电压可用电压表(伏特表)来测量,下图所示为测量小灯泡两端直流电压的电路。注意：(1) 电压表要选择合适的量程或挡位。(2)电压表并联在被测电路的两端时，保证“+”接线柱(红色)接高电位端，“－”接线柱(蓝色或黑色)接低电位端。在实际使用中,常常用万用表代替电压表进行测量。01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路一、物质的分类导体：能导电的物体。如银、铜、铝等。绝缘体：不能导电的物体。如玻璃、胶木、陶瓷、云母等。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。如硅、锗等。01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路二、电阻器及其参数概念：当电流流过某种物质时，物质对电流有一定的阻碍作用，这个阻碍作用就是物质的电阻。不同的物质对电流的阻碍作用是不同的,所以可以用不同的物质制作成多种电阻器(简称电阻)。电阻是电路中应用最多的元件之一,常用的电阻有线绕电阻﹑碳膜电阻﹑氧化膜电阻、金属膜电阻等。常见的白炽灯﹑电烙铁、电炉丝等都是典型的电阻性器件。电阻器的主要参数有阻值、功率、误差以及材料等,见下页表格。01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路二、电阻器及其参数01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路三、导体电阻的计算在一定的温度下，导体的电阻值大小与导体的材料、长度和横截面积的大小有关，这种关系称为电阻定律。其表达式为：

注：不同材料的电阻率是不同的，电阻率小的材料是导体，电阻率大的材料是绝缘体。01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路三、导体电阻的计算

01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路四、电阻与温度的关系绝大多数导体的电阻值随着温度的升高而增大,下图能够清晰地反映这一点。01电阻器及其参数第三节电阻

直流电路五、超导现象物质在低温下电阻突然消失的现象称为超导现象。不同的物质会在不同的低温点(临界温度点)出现超导现象,例如水银的临界温度为-269℃左右。对超导特性的研究可以在工程技术上得到很好的利用,超导磁悬浮列车就是典型的例子。02线性电阻与非线性电阻第三节电阻

直流电路线性电阻与非线性电阻的概念及特点见下表。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路一、常用电阻器的识别常用电阻器的种类很多，其分类方法和特性也各不相同，下图是部分常用电阻器的外形图。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路一、常用电阻器的识别在使用电阻器时，关键是要能够识别其主要参数。电阻器最主要的参数是阻值、误差和功率，我们可以通过电阻器的参数标注来进行识别。电阻器参数的标注法有几种，见下表。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路一、常用电阻器的识别03电阻器的识别第三节电阻

直流电路一、常用电阻器的识别颜色对应的数字:银-2,金-1,黑0,棕1,红2,橙3,黄4,绿5,蓝6,紫7,灰8,白9。4环标注法的误差:金±5%,银±10%。5环标注法的误差:棕±1%,红±2%,绿±5%。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别特殊电阻是指一些由特殊材料构成的电阻或具有特殊功能和要求的电阻,如大功率电阻、高精度电阻、熔断电阻器(也称保险丝电阻)、可调电阻和电位器、电阻传感器等。

这里主要介绍熔断电阻器以及可调电阻和电位器。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别熔断电阻器是一种具有电阻器和熔断器双重作用的元件。在额定电流内,熔断电阻器起固定电阻的作用,当电路出现过电流时,熔断电阻器起熔断保护作用。在电路中,熔断电阻器的阻值一般都较小,熔断电阻器用字母“RF”表示。熔断电阻器分为一次性熔断电阻器和可恢复式熔断电阻器两种。1.熔断电阻器03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别可调电阻和电位器是电阻值可以调节和变化的电阻器。

可调电阻也称微调电阻,其电阻值可以通过小螺丝刀调节,在实际使用中,一经调定,一般不再随意调节其阻值。

电位器一般有调节电阻值的手柄,以便随时对其电阻值进行调整。有的电位器还带有开关功能。2.可调电阻和电位器03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别可调电阻和电位器是电阻值可以调节和变化的电阻器。

可调电阻也称微调电阻，其电阻值可以通过小螺丝刀调节，在实际使用中，一经调定，一般不再随意调节其阻值。

电位器一般有调节电阻值的手柄，以便随时对其电阻值进行调整。有的电位器还带有开关功能。可调电阻在电路图中常用字母“R”表示，电位器在电路图中常用字母“RP”表示。2.可调电阻和电位器03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别2.可调电阻和电位器03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别用万用表的电阻挡对可调电阻调进行检测，如下表。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路二、特殊电阻器的识别用万用表的电阻挡对电位器进行检测，如下表。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路三、电阻传感器的识别电阻传感器是将自然界中的一些物理量或物理现象的变化转变成电阻值变化的器件,常用于各种自动检测和控制设备(电路)中。

常见的电阻传感器有热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻等，见下页表。03电阻器的识别第三节电阻

直流电路三、电阻传感器的识别03电阻器的识别第三节电阻

直流电路三、电阻传感器的识别03电阻器的识别第三节电阻

直流电路三、电阻传感器的识别03电阻器的识别第三节电阻

直流电路三、电阻传感器的识别04电阻的测量第三节电阻

直流电路一、三种测量方法对电阻器的测量主要有三种方法:用万用表测电阻、用兆欧表测电阻、用电桥测电阻。这三种测量方法的特点如下表。04电阻的测量第三节电阻

直流电路二、用数字万用表测电阻检测电阻最常用的方法是用万用表进行检测,可以很容易地测出电阻的阻值。测量前先熟悉UT39E数字万用表的外表结构和电阻挡(也叫欧姆挡)。如左图所示,该数字万用表有五个电阻挡位,分别是:200Ω、2kΩ、20kΩ、2MΩ、200MΩ。04电阻的测量第三节电阻

直流电路二、用数字万用表测电阻用万用表测电阻的步骤和要点如下表。04电阻的测量第三节电阻

直流电路三、用兆欧表测绝缘电阻兆欧表是常用于测量设备绝缘电阻的仪表,其核心是一个手摇式发电机。常用的兆欧表根据电压不同可分为250,500,1000V等几种,兆欧表的外形如左图所示。04电阻的测量第三节电阻

直流电路用兆欧表检测设备绝缘电阻的步骤和要点如下表。三、用兆欧表测绝缘电阻04电阻的测量第三节电阻

直流电路四、用电桥测量电阻

1.电桥原理

04电阻的测量第三节电阻

直流电路四、用电桥测量电阻1.电桥原理

04电阻的测量第三节电阻

直流电路四、用电桥测量电阻2.用QJ-23型箱式电桥测电阻

QJ-23型箱式电桥下图所示,它可以测量阻值在1Ω--1MΩ的电阻。04电阻的测量第三节电阻

直流电路四、用电桥测量电阻2.用QJ-23型箱式电桥测电阻下图为QJ-23型箱式电桥的面板示意图。04电阻的测量第三节电阻

直流电路用QJ-23型箱式电桥测电阻的步骤和要点如下表。四、用电桥测量电阻2.用QJ-23型箱式电桥测电阻01欧姆定律第四节欧姆定律

直流电路一、部分电路的欧姆定律部分电路的欧姆定律是针对电路中某一个电阻性元件上的电压、电流与电阻值之间关系的定律。01欧姆定律第四节欧姆定律

直流电路一、部分电路的欧姆定律01欧姆定律第四节欧姆定律

直流电路二、全电路的欧姆定律全电路是指由电源和负载构成的一个闭合回路。全电路的欧姆定律是针对这个闭合回路的电源电动势、电流、负载电阻及电源内阻之间关系的定律。01欧姆定律第四节欧姆定律

直流电路二、全电路的欧姆定律01欧姆定律第四节欧姆定律

直流电路二、全电路的欧姆定律练习：如图所示电路，已知E=12V,r=1Ω,R=119Ω。求开关S分别处于1、2、3位置时电压表和电流表的读数。解：当S处于1时，电路呈短路状态。

当S处于2时，电路呈开路状态。

I=0U=E=12V当S处于3时，电路呈通路状态。

02电阻消耗的功率第四节欧姆定律

直流电路电阻是耗能元件,它消耗的电功率为它两端的电压与流过它的电流的乘积,即根据欧姆定律,公式可以变化为:式中P——电阻上消耗的功率;

U——电阻两端的电压;

I——流过电阻的电流;

R——电阻的阻值。02电阻消耗的功率第四节欧姆定律

直流电路03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路一、电阻的串联概念：由两个或两个以上电阻依次连接组成的无分支电路称为电阻串联电路。03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路一、电阻的串联03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路一、电阻的串联03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路二、电阻的并联

03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路二、电阻的并联03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路二、电阻的并联03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路三、电阻的混联概念：既有电阻串联又有电阻并联的电路叫电阻混联电路。电阻混联电路图03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路三、电阻的混联例题1：分析下图所示电路在开关S接通与断开时各电阻的连接关系。S断开时（a）(b)(c)03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路三、电阻的混联例题1：分析下图所示电路在开关S接通与断开时各电阻的连接关系。S接通时（a）(b)(c)03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路三、电阻的混联分析电阻混联电路由三步组成,如下表。03电阻的连接方式第四节欧姆定律

直流电路三、电阻的混联01支路、节点、回路和网孔的概念第五节基尔霍夫定律

直流电路如下图所示电路中,支路、节点、回路和网孔的概念见下表。02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路第一定律：节点电流定律内容：对电路中的任意一个节点，流进该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。一、基尔霍夫定律的内容

另一种表述：对电路的任意一个节点，流入该节点的电流代数和等于零。

02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路第一定律：节点电流定律一、基尔霍夫定律的内容说明：1.标出的电流方向为参考方向；2.如果参考方向为全部流进（或流出）节点，则电流之和为0；3.如果电路的总节点数为n，则独立的节点电流方程只有（n-1）个；4.定律也适用于假象的封闭面。02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路第二定律：回路电压定律内容：对电路中的任意一闭合回路，沿任一方向绕行一周，各段电压的代数和等于零。一、基尔霍夫定律的内容对abcea回路:对aecda回路：

02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路第二定律：回路电压定律说明：1.对于电阻上的压降，若电流方向与绕行方向相同则取正，相反则取负。2.对于电源，若绕行方向是从其正极到负极则取正，否则取负。3.每一个回路都可以列出一个电压方程，但独立的电压方程个数等于网孔数。一、基尔霍夫定律的内容02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路第二定律：回路电压定律基尔霍夫第二定律可推广于不闭合的假想回路，将不闭合两端点间电压列入回路电压方程。一、基尔霍夫定律的内容02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路二、基尔霍夫定律的应用02基尔霍夫定律第五节基尔霍夫定律

直流电路二、基尔霍夫定律的应用01电压源第六节电源的模型

直流电路概念：理想电压源是指内阻为0，可以输出恒定电压的电压源，也称恒压源。一、理想电压源

理想电压源理想电压源在现实中是不存在的。01电压源第六节电源的模型

直流电路概念：实际电压源是用恒定电动势(E)和内阻(r)串联起来表示的电源。二、实际电压源实际电源实际电压源

02电流源第六节电源的模型

直流电路概念：理想电流源是指能够输出恒定电流的电源，也称恒流源。一、理想电流源理想电流源理想电流源在现实中是不存在的。02电流源第六节电源的模型

直流电路

二、实际电流源实际电流源

01戴维宁定理的内容第七节戴维宁定理

直流电路概念：具有两个引出端的电路称为二端网络。二端网络分有源二端网络和无源二端网络，见下表。一、二端网络01戴维宁定理的内容第七节戴维宁定理

直流电路内容：对于外电路，线性有源二端网络可以用一个实际电压源来代替，