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文檔簡介
1、前言l知識目標(biāo):l了解電流、電壓、電動勢的基本概念,掌握其單位及單位的換算;l了解電阻的概念和電阻與溫度的關(guān)系;l掌握歐姆定律,熟練應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算;l理解電能和電功率的概念,掌握焦耳定律,掌握電能、電功率的計(jì)算。l會使用直流電壓表、電流表135246基本物理量歐姆定律電路的連接電功和電功率電流的熱效應(yīng)、短路直流電路。內(nèi)容 1.1電路的組成1.直流電路 電路就是電流流過的路徑。它由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和開關(guān)等組成。 當(dāng)開關(guān)閉合時,電路中有電流通過,負(fù)載就可以工作,叫做接通電路,即合閘。當(dāng)開關(guān)斷開時,電路中沒有電流通過,負(fù)載停止工作,叫做斷開電路,即分閘。內(nèi)容(1)電源)電源 電源是電路的源
2、泉,它為電路提供電能?,F(xiàn)在應(yīng)用的電源有各種干電池電源、太陽能電源、風(fēng)力發(fā)電電源、火力發(fā)電電源、水力發(fā)電電源、核能發(fā)電電源等。(2)導(dǎo)線)導(dǎo)線 導(dǎo)線構(gòu)成電路的通路。因?yàn)橛猛静煌?,?dǎo)線的種類繁多,主要用于電力系統(tǒng)作為輸電導(dǎo)線。(3)開關(guān))開關(guān) 開關(guān)是控制電路通、斷的電器(設(shè)備),根據(jù)用途不同,其體積、形狀差別很大。用在電子儀器、設(shè)備上的有微型開關(guān);用在電力設(shè)備上的有耐高壓、大電流的高壓開關(guān),用在運(yùn)動設(shè)備上有接近開關(guān),用在一般設(shè)備上的有刀開關(guān)、空氣開關(guān)等。1.直流電路。內(nèi)容(4)負(fù)載)負(fù)載 負(fù)載是消耗電能的設(shè)備,電路通過負(fù)載,將電源的電能轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能、光能等其他形式的能,為人們所用。電路的負(fù)載
3、常用的有以電動機(jī)驅(qū)動的各種機(jī)械;以電阻加熱的電爐、電熱器、電吹風(fēng)、電烙鐵等;以發(fā)光為目的的各種電光源;在電子電路中的各種耗能器件,發(fā)射裝置等,都可以視為電源的負(fù)載。1.直流電路各類開關(guān)各類開關(guān)電路負(fù)載電路負(fù)載(a)低壓電路翹板開關(guān)(b)低壓電器斷路器電路符號(a)電動機(jī)(b)節(jié)能燈電路符號。內(nèi)容如圖所示為最簡單的電路。負(fù)載、連接導(dǎo)線和開關(guān)稱為外電路,電源內(nèi)如圖所示為最簡單的電路。負(fù)載、連接導(dǎo)線和開關(guān)稱為外電路,電源內(nèi)部的一段電路稱內(nèi)電路部的一段電路稱內(nèi)電路1.直流電路。內(nèi)容(1)電流)電流 導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下,做有規(guī)則的定向移動,就行成了電流。習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動的方向?yàn)殡娏鞣较?/p>
4、。因此在金屬導(dǎo)體中,電流的方向是和自由電子的實(shí)際移動方向相反的。(2)電流強(qiáng)度)電流強(qiáng)度 電流的大小用電流強(qiáng)度(簡稱電流)來表示,其數(shù)值等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量,通常用符號I表示,即2.基本物理量tQI 式中:I-電流強(qiáng)度 Q-通過導(dǎo)體截面的電荷量 t-通過電荷量Q所用的時間。內(nèi)容2.基本物理量電流強(qiáng)度的單位可用千安(KA)、安(A)、毫安(mA)表示,即直流電流的大小和方向都不隨時間變化,用大寫字母I表示。內(nèi)容(3)電位、電壓)電位、電壓電場中某點(diǎn)的電位,在數(shù)值上等于單位正電荷沿任意路徑從該點(diǎn)移至無限遠(yuǎn)處的過程中電場力所做的功。其單位為伏特,簡稱伏(V)。在電場中電位等于零的點(diǎn)叫做
5、參考點(diǎn),凡電位高于零電位的點(diǎn),電位為正,凡電位低于零電位的點(diǎn),其電位為負(fù)。通常往往以大地作為參考點(diǎn)。 電場中兩點(diǎn)之間的電位差,稱為電壓,其表達(dá)式為: 2.基本物理量式中:A-電場力所做的功 Q-電荷量 U-兩點(diǎn)之間的電位差,即電壓。內(nèi)容2.基本物理量電壓的單位可用千伏(kV)、伏(V)、毫伏(mV)表示,即電場中各點(diǎn)的電位,隨著參考點(diǎn)的改變而不同,但是無論參考點(diǎn)如何改變,任意兩點(diǎn)間的電位差是不變的。電壓的正方向是從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)。內(nèi)容2.基本物理量(4)電動勢)電動勢在電場中,將單位正電荷由低電位移向高電位時外力所作的功稱為電動勢,其表達(dá)式為:式中:A-外力所作的功 Q-電荷量 t-電動
6、勢電動勢的正方向規(guī)定為由低電位指向高電位,即電位升高的方向。內(nèi)容(5)電流、電動勢和電壓的測量)電流、電動勢和電壓的測量電流的大小用電流表來測量,測量時將電流表串聯(lián)在被測的電路中。電流的大小用電流表來測量,測量時將電流表串聯(lián)在被測的電路中。表的“”端為電流的流入端;表的“”端為電流的流出端。根據(jù)表針?biāo)甘镜目潭?,讀出電流的大小。 2.基本物理量。內(nèi)容電動勢和電壓可用電壓表來測量,測量時將表的兩個接線端并聯(lián)在被測電壓的兩端 ,測量時表的“+”接線端接被測電壓的正極,“-”接線端接被測電壓的負(fù)極。根據(jù)表針?biāo)甘镜目潭龋x出電壓的大小。 2.基本物理量。內(nèi)容(6)電阻)電阻在電場力的作用下,電流在導(dǎo)
7、體中流動時,所受到的阻力,稱為電阻,在電場力的作用下,電流在導(dǎo)體中流動時,所受到的阻力,稱為電阻,用用“R”或或“r”表示。電阻常用的單位為:兆歐表示。電阻常用的單位為:兆歐(M)、千歐、千歐(k)、歐(、歐()2.基本物理量當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是1V,導(dǎo)體中的電流是1A時,這段導(dǎo)體的電阻為1 。內(nèi)容2.基本物理量實(shí)驗(yàn)證明,在一定的溫度下,截面積均勻、材料相同的一段金屬導(dǎo)體電阻的大小,與其長度成正比,與其截面積成反比,并與其材料有關(guān),這種關(guān)系稱為電阻定律,可用公式表示為式中:R-導(dǎo)體的電阻 L-導(dǎo)體長度 S-導(dǎo)體截面及 -電阻率。內(nèi)容2.基本物理量導(dǎo)體的電阻率是指在溫度為20時,長1m、截面為1m
8、m2的導(dǎo)體的電阻值。導(dǎo)體的電阻還與導(dǎo)體的溫度有關(guān)。一般金屬材料的電阻是隨溫度的升高而增加,但電解液導(dǎo)體是隨溫度的升高而降低考慮溫度影響時的電阻,應(yīng)為:式中:-導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù),即溫度每增加1時,導(dǎo)體電阻的變化值與原電阻的比值 R1-溫度為t1時的電阻值 R2-溫度升高到t2時的導(dǎo)體的電阻。內(nèi)容能很好傳導(dǎo)電流的物體叫導(dǎo)體,基本不能傳導(dǎo)電流的物體叫絕緣體,導(dǎo)能很好傳導(dǎo)電流的物體叫導(dǎo)體,基本不能傳導(dǎo)電流的物體叫絕緣體,導(dǎo)體能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)叫做半導(dǎo)體。體能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)叫做半導(dǎo)體。導(dǎo)體和絕緣體是相對的。若外界條件促使絕緣體內(nèi)部自由電荷增加導(dǎo)體和絕緣體是相對的。若外界條
9、件促使絕緣體內(nèi)部自由電荷增加(如如灰塵、水分、溫度等灰塵、水分、溫度等),就會使絕緣體向?qū)w方向轉(zhuǎn)化,失去絕緣體的,就會使絕緣體向?qū)w方向轉(zhuǎn)化,失去絕緣體的作用,這種現(xiàn)象就是平常所說的絕緣劣化。作用,這種現(xiàn)象就是平常所說的絕緣劣化。導(dǎo)體的電阻可用歐姆表來測量,絕緣體的絕緣電阻可用絕緣搖表導(dǎo)體的電阻可用歐姆表來測量,絕緣體的絕緣電阻可用絕緣搖表(兆歐兆歐表表)來測量。來測量。2.基本物理量。內(nèi)容歐姆定律是表示電壓(或電勢)、電流和電阻三者關(guān)系的基本定律。歐姆定律是表示電壓(或電勢)、電流和電阻三者關(guān)系的基本定律。如圖所示為部分電路:如圖所示為部分電路:3.歐姆定律部分電路實(shí)驗(yàn)證明,通過電阻的電流
10、與電阻兩端所加的電壓成正比、與電阻成反比,稱部分電路的歐姆定律,即:。內(nèi)容如果電路包括電源在內(nèi),稱為全電路。如果電路包括電源在內(nèi),稱為全電路。3.歐姆定律全電路在這樣的閉合電路中,電路中的電流與電源的電動勢成正比,與電路中負(fù)載電阻及電源內(nèi)阻之和成反比,稱為全電路歐姆定律,即:E-電源電動勢R,r0 -分別為負(fù)載電阻和電源的內(nèi)阻I-電路中流過的電流如果要考慮連接導(dǎo)線的電阻時,則總電阻中還要加上導(dǎo)線的電阻值。內(nèi)容電路的連接,有串聯(lián)和并聯(lián)及混聯(lián)三種形式電路的連接,有串聯(lián)和并聯(lián)及混聯(lián)三種形式。(1)串聯(lián)電路)串聯(lián)電路1.電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)凡是將電阻首尾依次相連,使電流只有一條通路的接法叫做電阻的串聯(lián)
11、。凡是將電阻首尾依次相連,使電流只有一條通路的接法叫做電阻的串聯(lián)。在電阻串聯(lián)電路中,具有下列特點(diǎn):在電阻串聯(lián)電路中,具有下列特點(diǎn):串聯(lián)電路中各電阻流過的電流都相等,即串聯(lián)電路中各電阻流過的電流都相等,即I=I1=I2=I3總電壓等于各電阻上電壓降之和,即總電壓等于各電阻上電壓降之和,即U=U1+U2+U3總電阻總電阻R為各個負(fù)載電阻之和,即為各個負(fù)載電阻之和,即R=R1+R2+R3各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即各電阻上電壓降之比等于其電阻比,即U1/U2=R1/R24.電路的連接。內(nèi)容2.電源的串聯(lián)電源的串聯(lián)將前一個電源的負(fù)極和后一個電源的正極依次連接起來,即為電源的串將前一個電源的負(fù)極和
12、后一個電源的正極依次連接起來,即為電源的串聯(lián)。電源這樣連接可以獲得較大的電源電壓。聯(lián)。電源這樣連接可以獲得較大的電源電壓。串聯(lián)電源的總電勢為串聯(lián)電源的總電勢為 E=E1+E2+E3+En總內(nèi)阻為總內(nèi)阻為r0=r01+r02+r03+r0n串聯(lián)電源發(fā)出的總電流為:串聯(lián)電源發(fā)出的總電流為:4.電路的連接。內(nèi)容(2)并聯(lián)電路)并聯(lián)電路1.電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)將電路中若干個電阻并排連接起來的接法,稱為電阻的并聯(lián)。將電路中若干個電阻并排連接起來的接法,稱為電阻的并聯(lián)。4.電路的連接并聯(lián)電路。內(nèi)容電阻的并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):電阻的并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):各電阻兩端的電壓均相等,即U=U1=U2=U3電路總電
13、流等于電路中各支路電流之總和,即I=I1=I2=I3,可起到分流作用電路總電阻R的倒數(shù)等于各個支路電阻倒數(shù)之和,即1/R=1/R1+1/R2+1/R3,并聯(lián)負(fù)載愈多,電路的總電阻愈小,電源供給的電流愈大,即負(fù)荷愈重。 通過各支路的電流與各自電阻成反比,即I1/I2=R2/R1。4.電路的連接。內(nèi)容2.電源的并聯(lián)電源的并聯(lián)把所有電源的正極連接在一起,作為電源的正極,把所有電源的負(fù)極也把所有電源的正極連接在一起,作為電源的正極,把所有電源的負(fù)極也連接在一起,作為電源的負(fù)極,然后接到電路中,稱為電源的并聯(lián)。用連接在一起,作為電源的負(fù)極,然后接到電路中,稱為電源的并聯(lián)。用蓄電池作電源時,其并聯(lián)必須具備
14、兩個條件:一是每個電源的電勢必須蓄電池作電源時,其并聯(lián)必須具備兩個條件:一是每個電源的電勢必須相等,二是每個電源的內(nèi)電阻必須相同。這時,總電動勢仍等于一個電相等,二是每個電源的內(nèi)電阻必須相同。這時,總電動勢仍等于一個電源的電動勢,而流過外電路的電流等于流過各電源的電流總和。故在需源的電動勢,而流過外電路的電流等于流過各電源的電流總和。故在需要較大輸出電流時,常采用電源的并聯(lián)。要較大輸出電流時,常采用電源的并聯(lián)。4.電路的連接。內(nèi)容3.混聯(lián)電路混聯(lián)電路 電路中既有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián),稱為混聯(lián)電路,也叫復(fù)聯(lián)電。電路中既有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián),稱為混聯(lián)電路,也叫復(fù)聯(lián)電。對于混聯(lián)電路的計(jì)算,
15、要根據(jù)電路的具體情況應(yīng)用有關(guān)串聯(lián)和并聯(lián)的對于混聯(lián)電路的計(jì)算,要根據(jù)電路的具體情況應(yīng)用有關(guān)串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)來進(jìn)行。一般步驟為:特點(diǎn)來進(jìn)行。一般步驟為:求出各元件串聯(lián)和并聯(lián)的等效電阻值,再計(jì)算電路的總電阻值;由電路總電阻值和電路的端電壓,根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路的總電流; 根據(jù)元件串聯(lián)的分壓關(guān)系和元件并聯(lián)的分流關(guān)系,逐步推算出各部分的電壓和電流。4.電路的連接。內(nèi)容(1)電功)電功電流所做的功叫做電功,用符號電流所做的功叫做電功,用符號A表示。表示。電流的大小與電路中的電流、電壓以及通電時間成正比,用公式表示為電流的大小與電路中的電流、電壓以及通電時間成正比,用公式表示為A=UIt=I2Rt式中式中
16、 U-電路兩端的電壓電路兩端的電壓 I-電路電流電路電流 R-電路的電阻電路的電阻 t-通電時間通電時間電功及電能量的單位名稱是焦耳,單位符號是電功及電能量的單位名稱是焦耳,單位符號是J,另一單位名稱是千瓦時,另一單位名稱是千瓦時,單位符號為單位符號為kWh。它們之間的關(guān)系是。它們之間的關(guān)系是1kWh=3.6兆焦兆焦5.電功和電功率。內(nèi)容(2)電功率)電功率電流在單位時間內(nèi)所做的功叫做電功率,用字母電流在單位時間內(nèi)所做的功叫做電功率,用字母P表示。用公式表示為表示。用公式表示為P=A/t=UI=I2R=U2/R式中式中 A-電功電功 t-做功的時間做功的時間 U-電壓電壓 I-電流電流 R-電
17、阻電阻電功率的單位名稱為瓦特,單位符號位電功率的單位名稱為瓦特,單位符號位W,功率較大時,用,功率較大時,用“千瓦千瓦”或或“兆瓦兆瓦”作單位,寫作作單位,寫作“kW”、“MW”。5.電功和電功率。內(nèi)容(1)電流的熱效應(yīng))電流的熱效應(yīng) 電流通過導(dǎo)體時,由于自由電子的碰撞,電能就不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,這種電流通過導(dǎo)體會產(chǎn)生熱的現(xiàn)象,稱為電流的熱效應(yīng)。電與熱的轉(zhuǎn)化關(guān)系為:Q=I2Rt=W式中 I-導(dǎo)體中通過的電流 R-導(dǎo)體的電阻 t-電流通過導(dǎo)體的時間 W-消耗的電能 Q-導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量6.電流的熱效應(yīng)、短路。內(nèi)容(2)短路)短路如果電源通向負(fù)載的兩根導(dǎo)線不經(jīng)過負(fù)載而相互直接接通,就發(fā)生了電如果電源通
18、向負(fù)載的兩根導(dǎo)線不經(jīng)過負(fù)載而相互直接接通,就發(fā)生了電源被短路的情況。這時電路中的電流可能增大到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過導(dǎo)線所允許的源被短路的情況。這時電路中的電流可能增大到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過導(dǎo)線所允許的電流限度。電流限度。短路會造成電氣設(shè)備的過熱,甚至燒毀電氣設(shè)備,引起火災(zāi)。同時,短短路會造成電氣設(shè)備的過熱,甚至燒毀電氣設(shè)備,引起火災(zāi)。同時,短路電流還會產(chǎn)生很大的電動力,造成電氣設(shè)備損壞。嚴(yán)重的短路事故甚路電流還會產(chǎn)生很大的電動力,造成電氣設(shè)備損壞。嚴(yán)重的短路事故甚至還會破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。所以對運(yùn)行中的電氣設(shè)備應(yīng)采取一定的保護(hù)措施,至還會破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。所以對運(yùn)行中的電氣設(shè)備應(yīng)采取一定的保護(hù)措施,例如安裝自動開關(guān)、熔斷器等,當(dāng)發(fā)生短路故障時,這些裝置可將短路例如安裝自動開關(guān)、熔斷器等,當(dāng)發(fā)生短路故障時,這些裝置可將短路點(diǎn)及時切除,以限制短路造成的破壞。點(diǎn)及時切除,以限制短路造成的破壞。6.電流的熱效應(yīng)、短路。內(nèi)容1電阻兩端電壓為10V時,電阻為10,當(dāng)電壓升至20V時,電阻值將為20。 ( )2“110V,40W”的燈泡在220V的電源上能正常工作。( )3若選擇不同的零點(diǎn)位點(diǎn)時,電路中各點(diǎn)的電位將發(fā)生變化,但電路中任意兩點(diǎn)的電壓卻不會改變。( )4幾個電阻并
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