人民邮电出版社电工电子技术基础教案省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第1章电路基本知识1/501.1电路概念1.2电路中主要物理量1.3电阻1.4欧姆定律1.5电功与电功率1.6技能训练:验证欧姆定律接线及测量内容2/501.1电路概念1.1.1电路和电路组成1.1.2电路图3/501.1.1电路和电路组成

电流流经路径称为电路。通常电路由电源、负载和中间步骤（导线和开关）等基本部分组成。4/50电源电源是将其它形式能转换成电能装置。负载负载是将电能转换成其它形式能量装置。导线和开关导线是用来连接电源和负载元件。开关是控制电路接通和断开装置。5/501.1.2电路图交流电动机直流电动机

交流发电机

电灯

二极管

直流发电机

熔断器

电压表

抽头线圈

不连接导线

电流表铁芯线圈连接导线电容

线圈接地

电位器

电池

接机壳

电阻

开关

交直流电

交流电

直流电用国家统一要求图形符号画成电路模型图称为电路图。表1.1部分电工图形符号（摘自GB/T4728—）6/501.2电路中主要物理量1.2.1电流1.2.2电压和电位1.2.3电动势7/501.2.1电流（I）

1.电流概念电荷定向移动形成电流。电流方向：把正电荷定向移动方向要求为电流方向。在金属导体中，电流方向与自由电子实际定向移动方向相反。8/50

电流大小：取决于单位时间内经过导体横截面电量。单位：安培（A）、千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）1kA=103A=106mA=109μA9/50

在进行电路分析计算时，电流实际方向有时难以确定，为此能够预先假定一个电流方向称为参考方向（也称正方向），并在电路中用箭头标出。当电流实际方向与参考方向一致时，则电流为正值；反之，电流为负值。10/50

2.电流种类直流凡大小和方向都不随时间改变电流称为直流电流，用I表示。交流凡大小和方向都随时间改变电流称为交流电流，用i表示。11/50

【例1.1】已知流经某导体横截面电流为1.5A，问在多少时间内经过导体横截面电量为60C？12/501.2.2电压和电位

1.电压（U）电压是衡量电场力做功大小物理量。在电路中电场力把单位正电荷从a点移到b所做功，定义为a、b两点间电压。13/50单位：伏特（V）、千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）1kV=103V=106mV=109μV

电压参考方向可用箭头在图上表示，由起点指向终点；也可用双下标表示，前一个下标代表起点，后一个下标代表终点；电压方向还能够在起点标正号（+）、终点标负号（-）表示。14/50

电压为正值（U＞0），表明电压实际方向与参考方向一致电压为负值（U＜0），表明电压实际方向与参考方向相反15/50

2.电位（V）：假如在电路中选定一个参考点，则电路中某一点与参考点之间电压即为该点电位。单位：伏特（V）计算电位时，必须先任意选定电路中某一点作为参考点，并要求该点电位为零（参考点就是零电位点）。以下列图所表示，若取O点为参考点，则16/50

3.电压与电位关系：如上图所表示，因为Uao=Uab+Ubo，若取O点为参点，则Va=Uab+Vb故Uab=Va-Vb结论：电路中任意两点间电位之差就等于这两点之间电压，故电压又称电位差。17/50【案例1.2】电位、电压测定本案例经过电位值、电压值测定，验证电位相对性和电压绝对性。【操作步骤】（1）在试验线路板上按照下列图连线好电路。18/50

（2）检验电路连接无误后接通电源（通电前将稳压电源调至9V）。（3）用万用表进行测量（量程调至10V直流电压挡）。①以d点为参考点，分别测量a、b、c、d、g、h各点电位值及电压值Uhb、Uba、Ubc、Ucd、Uda、Uhg，将测量数据记入表1-2。②以a点参考点，重复步骤①。注意：测量电位时，用万用表黑表笔接参考点，用红表笔接被测点。若表针正向偏转，则电位值为正；若表针反向偏转，应调换表笔，然后读出数值，此时电位值为负值。测量电压时，应将万用表红、黑表笔并接在被测电路两点上，表针正向偏转，则电压值为正值；若发觉表针反向偏转时，应调换表笔，此时电压值为负值。19/50表1.2测量数据统计测量内容参考点

Va

Vb

VcVdVg

Vh

Uhb

Uba

UbcUcdUda

Uhgd点a点结论：（1）电位含有

，它大小与参考点选择

。（2）电压含有

，它大小与参考点选择

。20/50

【综合案例】

在下列图中，已知Uco=3V，Ucd=2V。试分别以d点和o点为参考点，求各点电位及d、o两点间电压Udo。21/50解：（1）以D点为参考点，即因为

所以

又因为

所以

（2）以O点为参考点，即

因为所以

因为

所以

22/501.2.3电动势（E）

在下列图中，为使水在C管中连续不停地流动，必须用水泵把B槽中水不停地泵入A槽中，以维持两槽间固定水位差，也就是要确保水管C两端有固定水压。电源与水泵作用相同，它把正电荷由电源负极搬到正极在电路中连续不停地流动。电源是利用非电场力把正电荷由电源负极搬到电源正极。23/50

在电源内部，电源力将单位正电荷从电源负极b移动到正极a所做功称为电源电动势。单位：伏特（V）方向：在电源内部由负极指向正极大小：等于电源电动势24/501.3电阻1.3.1导体电阻1.3.2电阻定律1.3.3电阻器主要指标和标志方法25/501.3.1导体电阻（R）导体对电流这种妨碍作用称为导体电阻。单位：欧姆（Ω）、千欧（kΩ）、兆欧(MΩ)1MΩ=103kΩ=106Ω26/501.3.2电阻定律

导体电阻不但与导体本身材料相关，而且与导体长度成正比，与导体横截面积成反比，这个结论称为电阻定律。

式中ρ——导体电阻率，单位为欧·米（Ω·m）,它是反应材料导电性能好坏物理量。27/50表1.3几个常见材料在20℃时电阻率材料名称电阻率（Ω·m）用途银1.6×10-8导线镀银铜1.7×10-8导线(主要导线材料)铝2.9×10-8导线钨5.3×10-8

白炽灯灯丝、电器触头铁1.0×10-7锰铜合金4.4×10-7标准电阻康铜合金5.0×10-7标准电阻镍铬合金1.0×10-6

电炉丝电木1010～1014绝缘体（制作电器）橡胶1013～101628/501.3.2电阻定律

【例1.2】试计算长度为100m，横截面积为2.5mm2铝导线在20℃时电阻值是多少？解：由表1.3能够查出铝电阻率为29/501.3.3电阻器主要指标和标志方法

1.电阻器主要指标标称阻值为了便于生产，同时考虑到能够满足实际使用需要，国家要求了一系列数值作为产品标准，这一系列叫电阻标称系列值。允许偏差电阻器标称阻值与实际阻值不完全相符，存在着误差（偏差）。当R为实际阻值、RH为标称阻值时，允许偏差表示式为：（R-RH）/RH。允许偏差表示电阻器阻值准确程度，惯用百分数表示。标称功率也称为额定功率，是指在一定条件下，电阻器长久连续工作所允许消耗最大功率。30/50

2.电阻器标志方法额定功率、阻值、偏差等电阻器性能指标普通用数字和文字符号直接标在电阻器表面上，也能够用不一样颜色表示不一样含义。色标法是用颜色表示元件各种参数并直接标注在产品上一个标志方法。31/50表1.5电阻值色标符号

颜色有效数字乘数允许偏差(%)

颜色

有效数字

乘数

允许偏差(%)

银色—10-2

±10黄色

4104

—金色—10-1

±5绿色5105

±0.5黑色0100

—蓝色

6106

±0.2棕色1101

±1紫色7107

±0.1红色2102

±2灰色

8108

—橙色3103

—白色9109

+50-20

32/50

阻值为26000Ω、允许偏差±5%电阻器，表示方法以下列图（a）所表示。阻值为17.4Ω、允许偏差为±1%电阻器，表示方法如上图（b）所表示。33/501.4欧姆定律1.4.1部分电路欧姆定律1.4.2全电路欧姆定律1.4.3电源外特征34/501.4.1部分电路欧姆定律

只含有负载而不包含电源一段电路称为部分电路。

导体中电流，与导体两端电压成正比，与导体电阻成反比，这个规律称为部分电路欧姆定律。35/50

【例1.3】当一个白炽灯接上4.5V电压时，其灯丝工作电阻值为1.5Ω。试问此时流经灯泡电流是多少？36/501.4.2全电路欧姆定律全电路是指含有电源闭合电路。在一个闭合电路中，电流与电源电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比，这个规律称为全电路欧姆定律。37/50

【例1.4】有一电源电动势E=3V，内阻r=0.4Ω，外接负载电阻R=9.6Ω，试求电源端电压和内压降。

解：由全电路欧姆定律,得故电源端电压内压降38/50

【例1.5】已知电池开路电压UK=1.5V，接上9Ω负载电阻时，其端电压为U=1.35V,试求电池内电阻r。39/501.4.3电源外特征

1.电源外特征电源端电压随负载电流改变关系特征称为电源外特征，其关系特征曲线称为电源外特征曲线。

2.电路三种状态(1)通路40/50

(2)开路(3)短路

电源短路是严重故障状态，必须防止发生。但有时在调试和维修电气设备过程中，有意将电路中某一部分短路，这是为了让与调试过程无关部分暂不通电流，或是为了便于发觉故障而采取一个特殊方法，这种方法也只有在确保电路安全情况下才能采取。电流I=0电源端电压U=E电流电源端电压U=041/50【综合案例】

在下列图所表示电路中，设电阻R1=14Ω，R2=9Ω。当开关S接到位置1时，由电流表测得I1=0.2A；接到位置2时，测得I2=0.3A。试求电源电动势E和内电阻r。42/50解：依据全电路欧姆定律，可列出联立方程：消去E，解得

E=I1R1+I1r

E=I2R2+I2r把r=1Ω代入E=I1R1+I1r，可得E=3V43/501.5电功与电功率

1.5.1电功1.5.2电功率1.5.3焦耳定律1.5.4负载额定值44/501.5.1电功（W）

电流所做功称为