電路的基本概念和基本定律

1、 要使電氣設(shè)備運行，只有依靠電流的作用。要使電氣設(shè)備運行，只有依靠電流的作用。而要使電流的產(chǎn)生，則需要構(gòu)成電路。本章主要而要使電流的產(chǎn)生，則需要構(gòu)成電路。本章主要介紹有關(guān)電路的概念、電路中一些物理量的概念介紹有關(guān)電路的概念、電路中一些物理量的概念和電路的基本定律。這是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。和電路的基本定律。這是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。實物接線圖實物接線圖 電路圖電路圖1-11-1 電路的基本概念電路的基本概念 我們要用電，則要通過電路來實現(xiàn)。所謂電路就是指我們要用電，則要通過電路來實現(xiàn)。所謂電路就是指電流的通路。電流的通路。 一個完整的電路包括一個完整的電路包括電源電源、用電器（負載）用電器（負載）、開關(guān)開

2、關(guān)（控制裝置）（控制裝置）和和連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線四部分。四部分。電源電源開關(guān)開關(guān)用電器用電器導(dǎo)線導(dǎo)線(1)(1)電源電源( (供能元件供能元件) )：為電路提供電能的設(shè)備和器件為電路提供電能的設(shè)備和器件( (如如電池、發(fā)電機等電池、發(fā)電機等) )。將其他形式的。將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。能量轉(zhuǎn)換成電能。(2)(2)負載負載( (耗能元件耗能元件):):也稱用電器，使用也稱用電器，使用( (消耗消耗) )電能的電能的設(shè)備和器件設(shè)備和器件( (如燈泡等用電器如燈泡等用電器) )。把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。 控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備( (

3、如開關(guān)等如開關(guān)等) )。也就是接能和斷開。也就是接能和斷開電路。電路。將電器設(shè)備和元器件按一定方式將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來連接起來( (如各種銅、鋁電纜線如各種銅、鋁電纜線等等) )。它是用來輸送和分配電能的。它是用來輸送和分配電能的。(4)(4)控制器件：控制器件：(3)(3)連接導(dǎo)線：連接導(dǎo)線： 電源分為直流電源與交流電源兩種。電源分為直流電源與交流電源兩種。 直流電：是指大小和方向都不隨時間而變化的電流。直流電：是指大小和方向都不隨時間而變化的電流。電流是由正極，經(jīng)導(dǎo)線、負載，回到負極，通路中，電流電流是由正極，經(jīng)導(dǎo)線、負載，回到負極，通路中，電流的方向始終不變。我們將輸出這

4、種電流的電源，稱為的方向始終不變。我們將輸出這種電流的電源，稱為“直直流電源流電源”。簡記為。簡記為dcdc，如：干電池、鉛蓄電池。，如：干電池、鉛蓄電池。 交流電：指大小和方向都隨時間做周期性變化的電交流電：指大小和方向都隨時間做周期性變化的電流流 。發(fā)電廠的發(fā)電機是利用動力使發(fā)電機中的線圈運轉(zhuǎn)，。發(fā)電廠的發(fā)電機是利用動力使發(fā)電機中的線圈運轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)180180發(fā)電機輸出電流的方向就會變換一次。我們將發(fā)電機輸出電流的方向就會變換一次。我們將輸出這種電流的電源稱為輸出這種電流的電源稱為“交流電源交流電源”。簡記為。簡記為acac，如：，如：家用家用220V220V電源。電源。 電路根據(jù)電源性

5、質(zhì)可分為直流電路和交流電路。電路根據(jù)電源性質(zhì)可分為直流電路和交流電路。 根據(jù)電流流通的路徑可分為內(nèi)電路和外電路。根據(jù)電流流通的路徑可分為內(nèi)電路和外電路。 電源內(nèi)部的電路稱為電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路內(nèi)電路，其電流是由電源的負極，其電流是由電源的負極流向正極。流向正極。 從電源一端經(jīng)過開關(guān)、負載和導(dǎo)線，再回到電源另一從電源一端經(jīng)過開關(guān)、負載和導(dǎo)線，再回到電源另一端的電路稱為端的電路稱為外電路外電路，其電流是由電源的正極流向負極。，其電流是由電源的正極流向負極。 內(nèi)電路和外電路構(gòu)成的閉合電路稱為內(nèi)電路和外電路構(gòu)成的閉合電路稱為全電路全電路。 我們常采用國家標準我們常采用國家標準GB/T4728GB/

6、T4728電氣簡圖用圖形符號電氣簡圖用圖形符號中所規(guī)定的圖形符號和中所規(guī)定的圖形符號和GB7519GB7519電氣技術(shù)中的文字符號制電氣技術(shù)中的文字符號制定通知定通知中的文字符號畫出表示電路實際連接情況的電路中的文字符號畫出表示電路實際連接情況的電路模型圖來分析和計算電路。模型圖來分析和計算電路。1-21-2 電路中的基本物理量電路中的基本物理量 電路的作用一是實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，一電路的作用一是實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，一是傳遞和處理信號。而不論電路的作用是什么，都要通是傳遞和處理信號。而不論電路的作用是什么，都要通過電流、電壓和電動勢來實現(xiàn)。過電流、電壓和電動勢來實現(xiàn)。一、電流與

7、電流密度一、電流與電流密度 1 1、電流、電流 電荷的定向運動稱為電流。它是一種客觀存在的物電荷的定向運動稱為電流。它是一種客觀存在的物理現(xiàn)象。物體中形成電流的內(nèi)因是物體內(nèi)部要有自由電理現(xiàn)象。物體中形成電流的內(nèi)因是物體內(nèi)部要有自由電荷；外因則是有電場（或者說是有電壓）作用于物體。荷；外因則是有電場（或者說是有電壓）作用于物體。這兩者缺一不可。這兩者缺一不可。 能夠在物體中作定向運動形成電流的電荷稱為自由能夠在物體中作定向運動形成電流的電荷稱為自由電荷，也叫載流子。電荷，也叫載流子。 由于不同的物質(zhì)內(nèi)部的載流子的數(shù)量是不同的，因由于不同的物質(zhì)內(nèi)部的載流子的數(shù)量是不同的，因此導(dǎo)電能力也不同。我們可

8、以根據(jù)物質(zhì)的導(dǎo)電能力把物此導(dǎo)電能力也不同。我們可以根據(jù)物質(zhì)的導(dǎo)電能力把物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三類。質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三類。 電流既是一種物理現(xiàn)象，又是一個用來衡量導(dǎo)體中電流既是一種物理現(xiàn)象，又是一個用來衡量導(dǎo)體中電流大小的物理量。電流大小的物理量。 電流在數(shù)值上等于單體時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面電流在數(shù)值上等于單體時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量。用符號的電荷量。用符號I I表示。表示。 對于直流電流，若在對于直流電流，若在t t秒時間內(nèi)通過某一橫截面的電秒時間內(nèi)通過某一橫截面的電荷量為荷量為Q Q庫，則電流庫，則電流I I可用公式表示為：可用公式表示為：I Q t=i Qt= 電

9、流的單位是安培，簡稱安，用電流的單位是安培，簡稱安，用A A表示。它是指表示。它是指1s1s內(nèi)內(nèi)通過某一橫截面的電荷量為通過某一橫截面的電荷量為1C1C時，電流就是時，電流就是1A1A。 電流常用的單位還有千安電流常用的單位還有千安kAkA、毫安、毫安mAmA和微安和微安A A。 電流單位換算電流單位換算 1A1A10103 3mA 1mAmA 1mA10103 3AA， 1kA1kA10103 3A A 直流電：又稱為穩(wěn)恒電流。是指大小和方向都不隨直流電：又稱為穩(wěn)恒電流。是指大小和方向都不隨時間而變化的電流。電流是由正極，經(jīng)導(dǎo)線、負載，回時間而變化的電流。電流是由正極，經(jīng)導(dǎo)線、負載，回到負極

10、，通路中，電流的方向始終不變。簡記為到負極，通路中，電流的方向始終不變。簡記為DCDC。 交流電：指大小和方向都隨時間做周期性變化的電交流電：指大小和方向都隨時間做周期性變化的電流流 。發(fā)電廠的發(fā)電機是利用動力使發(fā)電機中的線圈運轉(zhuǎn)，。發(fā)電廠的發(fā)電機是利用動力使發(fā)電機中的線圈運轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)180180發(fā)電機輸出電流的方向就會變換一次。我們將發(fā)電機輸出電流的方向就會變換一次。我們將輸出這種電流的電源稱為輸出這種電流的電源稱為“交流電源交流電源”。簡記為。簡記為ACAC。 我們通常規(guī)定以我們通常規(guī)定以正電荷運動的方向正電荷運動的方向作為電流的作為電流的實際實際方向方向。電流的方向在電路圖中用帶箭頭的

11、線段表示。電流的方向在電路圖中用帶箭頭的線段表示。 但在分析和計算電路時，常常會遇到電流方向難以但在分析和計算電路時，常常會遇到電流方向難以確定的問題，這時，我們可以先任意假定電流的參考方確定的問題，這時，我們可以先任意假定電流的參考方向。向。參考方向的參考方向的表示方法表示方法：（1 1）箭頭法）箭頭法（2 2）雙下標法）雙下標法abiI Iabab 或或I Iabab（abab）參考方向與實際方向的參考方向與實際方向的關(guān)系關(guān)系：i 0i 0，參考方向與實際方向一致，參考方向與實際方向一致i 0i 0u 0，參考方向與實際方向一致，參考方向與實際方向一致u 0u 0，參考方向與實際方向相反，

12、參考方向與實際方向相反在求電壓、電流之前必須事先規(guī)定好參考方向，否則在求電壓、電流之前必須事先規(guī)定好參考方向，否則求出的值無意義，并且電路中電流、電壓參考方向一旦標定，求出的值無意義，并且電路中電流、電壓參考方向一旦標定，在整個分析計算過程中就不允許再變更在整個分析計算過程中就不允許再變更電壓的測量電壓的測量 （1 1）對交、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表和直流電）對交、直流電壓應(yīng)分別采用交流電壓表和直流電壓表測量。壓表測量。 （2 2）電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。）電壓表必須并聯(lián)在被測電路的兩端。 （3 3）直流電壓表表殼接線柱上標明的）直流電壓表表殼接線柱上標明的“+”“+”“”記記號，

13、應(yīng)和被測兩點的電位相一致，即號，應(yīng)和被測兩點的電位相一致，即“+”+”端接高電位，端接高電位，“”端接低電位，不能接錯，否則指針端接低電位，不能接錯，否則指針要反轉(zhuǎn)，并會損壞電壓表。要反轉(zhuǎn)，并會損壞電壓表。 （4 4）合理選擇電壓表的）合理選擇電壓表的量程，其方法和電流表相同。量程，其方法和電流表相同。 2 2、電位、電位 電場中某點與參考點之間的電壓叫做該點的電位。用電場中某點與參考點之間的電壓叫做該點的電位。用符號符號表示。若選表示。若選o o點為參考點，則點為參考點，則a a點的電位為：點的電位為：Uao Wao Q=a = 也就是說電場中某點的電位等于電場力把單位正電荷也就是說電場中某

14、點的電位等于電場力把單位正電荷從該點移到參考點所做的功。它的單位與電壓相同。從該點移到參考點所做的功。它的單位與電壓相同。 注意：注意：電場中某點的電位值是一個相對的量，與參考電場中某點的電位值是一個相對的量，與參考點的選擇有關(guān)。當(dāng)參考點改變時，該點的電位值也隨之改點的選擇有關(guān)。當(dāng)參考點改變時，該點的電位值也隨之改變。變。 我們一般規(guī)定參考點的電位為零。因此，高于參考點我們一般規(guī)定參考點的電位為零。因此，高于參考點的電位是正電位，低于參考點的電位為負電位。的電位是正電位，低于參考點的電位為負電位。 在電力系統(tǒng)中，我們選擇大地為參考點。在電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中，我們選擇大地為參考點。在電子設(shè)備中，

15、我們一般選擇金屬底板、機殼等公共點做為參考點。中，我們一般選擇金屬底板、機殼等公共點做為參考點。 a a 點電位點電位ab1 5Aab1 5A b b點電位點電位 在分析電子電路時，我們經(jīng)常要研究兩個點之間的電在分析電子電路時，我們經(jīng)常要研究兩個點之間的電位高低問題。因此就要用到電位差這個概念。電路中任意位高低問題。因此就要用到電位差這個概念。電路中任意兩點之間的電位差就等于這兩點的電位之差。兩點之間的電位差就等于這兩點的電位之差。a a-b b= U= Ua a-U-Ub b= - = = = U= - = = = Uabab W Waoao Q Q W Wbobo Q Q W Waoao-

16、W-Wbobo Q Q W Wabab Q Q 也就是說，電路中任意兩點之間的電位差就是該兩點也就是說，電路中任意兩點之間的電位差就是該兩點之間的電壓，故電壓又叫電位差。之間的電壓，故電壓又叫電位差。 引入電位的概念后，電壓的方向即由引入電位的概念后，電壓的方向即由高電位指向低電位高電位指向低電位。電壓與電位有什么區(qū)別嗎？兩者又有什么關(guān)系嗎？電壓與電位有什么區(qū)別嗎？兩者又有什么關(guān)系嗎？ 電路中任意電路中任意兩點間的電壓等于該兩點電位差兩點間的電壓等于該兩點電位差。 區(qū)別區(qū)別電壓：電壓：任意兩點任意兩點之間，之間，絕對絕對值，不隨參考點的改值，不隨參考點的改變而改變變而改變電位：電位：某一點和參

17、考點某一點和參考點之間，之間，相對相對值，隨參考點值，隨參考點的改變而變化的改變而變化 聯(lián)系聯(lián)系想一想想一想例例1 1 求右圖中求右圖中a a、b b、c c三點的電位。三點的電位。 顯然，電路圖中顯然，電路圖中O O點為參考點。點為參考點。根據(jù)電壓與電位的關(guān)系求各點電位。根據(jù)電壓與電位的關(guān)系求各點電位。VUVUVUUcocboaoaoaao32226,5 . 133965 . 11136b同理，例例2 2 電路如下圖所示，分別以電路如下圖所示，分別以A A、B B為參考點計算為參考點計算C C和和D D點的點的電位及電位及U UCDCD。10 V2 +5 V+3 I以以A A點點為參考電位時

18、為參考電位時I =10 + 53 + 2= 3 AC = 3 3 = 9 VD= 3 2= 6 VUCD = C D = 15 V以以B B點點為參考電位時為參考電位時D = 5 VC = 10 VUCD = C D= 15 V* * 電路中某一點的電位等于該電路中某一點的電位等于該點到參考點的電壓；點到參考點的電壓；* * *電路中各點的電位隨參考點選的不同而改變，但是任意電路中各點的電位隨參考點選的不同而改變，但是任意兩點間的電壓不變。兩點間的電壓不變。解解(1)(1)電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中各電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中各點的電位也將隨之改變；點的電位也將隨之

19、改變；(2)(2)電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而變，即與零電位參考點的選取無關(guān)。的不同而變，即與零電位參考點的選取無關(guān)。三、電動勢三、電動勢 在電場力的作用下，正電荷只能從高電位處移向低在電場力的作用下，正電荷只能從高電位處移向低電位處，而負電荷只能從低電位處移向高電位處。而電電位處，而負電荷只能從低電位處移向高電位處。而電源力則可以把正電荷從低電位處移向高電位處，或把負源力則可以把正電荷從低電位處移向高電位處，或把負電荷從高電位處移向低電位處。電荷從高電位處移向低電位處。 電源的內(nèi)部就有電源力。它使正電荷從電源的負極電源的內(nèi)部就有

20、電源力。它使正電荷從電源的負極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極，使負電荷從電源的正極經(jīng)經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的正極，使負電荷從電源的正極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源的負極，從而在電源兩端產(chǎn)生一定的電源內(nèi)部移到電源的負極，從而在電源兩端產(chǎn)生一定的電位差。電位差。 為了衡量電源力移動電荷對電荷所做的功的本領(lǐng)的為了衡量電源力移動電荷對電荷所做的功的本領(lǐng)的大小，我們引入的電動勢。大小，我們引入的電動勢。 所謂電動勢就是電源力將單位正電荷從電源的負極所謂電動勢就是電源力將單位正電荷從電源的負極移到正極所做的功。用符號移到正極所做的功。用符號E E來表示。來表示。E=WE=W電源力電源力/Q/Q 電動勢的單位是電動勢的單位是V

21、 V。 電動勢的方向是從低電位（電源負極）指向高電位電動勢的方向是從低電位（電源負極）指向高電位（電源正極）。（電源正極）。 在整個閉合回路中，在整個閉合回路中，正電荷在電場力的作用下，正電荷在電場力的作用下，從電源的正極經(jīng)過負載移從電源的正極經(jīng)過負載移向負極；在電源內(nèi)部，正向負極；在電源內(nèi)部，正電荷在電源力的作用下從電荷在電源力的作用下從電源的負極移向正極。電源的負極移向正極。 電源兩端的電位差，稱為電源的端電壓，它的方向電源兩端的電位差，稱為電源的端電壓，它的方向由電源的正極指向負極。由電源的正極指向負極。 電動勢與電壓的單位相同，但二者有區(qū)別：電動勢與電壓的單位相同，但二者有區(qū)別： 1

22、1、物理意義不同：電動勢是用來衡量電源力做功本、物理意義不同：電動勢是用來衡量電源力做功本領(lǐng)的大小，而電壓是用來衡量電場力做功本領(lǐng)的大小。領(lǐng)的大小，而電壓是用來衡量電場力做功本領(lǐng)的大小。 2 2、方向不同：電動勢的方向是由低電位指向高電位，、方向不同：電動勢的方向是由低電位指向高電位，即電壓升的方向；而電壓的方向是由高電位指向低電位，即電壓升的方向；而電壓的方向是由高電位指向低電位，即電壓降的方向。即電壓降的方向。 3 3、電動勢只存在于電源內(nèi)部，而電壓存在于電源兩、電動勢只存在于電源內(nèi)部，而電壓存在于電源兩端，也存在于電源外部。端，也存在于電源外部。電動勢和電壓的關(guān)系：電動勢和電壓的關(guān)系：E

23、 EU U電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時E=UE=UE EU U電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時E=-UE=-U物理量的實際正方向物理量的實際正方向1-31-3 電阻與電導(dǎo)電阻與電導(dǎo)一、電阻與電導(dǎo)一、電阻與電導(dǎo) 1 1、電阻：當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，要受到阻礙作用。不、電阻：當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，要受到阻礙作用。不同的導(dǎo)體對電流的阻礙作用是不同的。電阻就是反映導(dǎo)體同的導(dǎo)體對電流的阻礙作用是不同的。電阻就是反映導(dǎo)體對電流產(chǎn)生阻礙作用大小的一個物理量。對電流產(chǎn)生阻礙作用大小的一個物理量。 定義：某段導(dǎo)體兩端的電壓和通過這段導(dǎo)體的電流的定義：某段導(dǎo)體兩端的電壓

24、和通過這段導(dǎo)體的電流的比值，叫做這段導(dǎo)體的電阻，用符號比值，叫做這段導(dǎo)體的電阻，用符號R R來表示。即：來表示。即： R=U/IR=U/I。 電阻的單位是歐姆，簡稱歐，用符號電阻的單位是歐姆，簡稱歐，用符號表示。表示。 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是1V1V，導(dǎo)體內(nèi)通過的電流為，導(dǎo)體內(nèi)通過的電流為1A1A時，時，這段導(dǎo)體的電阻就是這段導(dǎo)體的電阻就是11。常用的單位還有千歐、兆歐。常用的單位還有千歐、兆歐。 2 2、電阻定律、電阻定律 電阻是導(dǎo)體的固有參數(shù)，它的大小與導(dǎo)體的幾何尺寸電阻是導(dǎo)體的固有參數(shù)，它的大小與導(dǎo)體的幾何尺寸和導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)，而與導(dǎo)體兩端的電壓和流過導(dǎo)體和導(dǎo)體的材料性

25、質(zhì)有關(guān)，而與導(dǎo)體兩端的電壓和流過導(dǎo)體的電流大小無關(guān)。的電流大小無關(guān)。 電阻定律：在一定的溫度下，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長電阻定律：在一定的溫度下，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長度成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與導(dǎo)體的材料性度成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。質(zhì)有關(guān)。 對于長度為對于長度為L L，截面積為，截面積為S S的導(dǎo)體。的導(dǎo)體。 R=R= 式中：式中：L L：導(dǎo)體的長度，單位：米（：導(dǎo)體的長度，單位：米（m m） S S：導(dǎo)體的橫截面積，單位平方毫米（：導(dǎo)體的橫截面積，單位平方毫米（mmmm2 2） ：電阻率，它是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量，在：電阻率，它是與材料性質(zhì)有關(guān)的物理量

26、，在2020下長度為下長度為1m1m、截面積為、截面積為1mm1mm2 2的導(dǎo)體的電阻值。的導(dǎo)體的電阻值。單位為歐單位為歐米米(m) m) SL)(12112ttRRR 3 3、電阻與溫度的關(guān)系：、電阻與溫度的關(guān)系： 導(dǎo)體電阻的大小隨溫度的變化而變化，一般的金導(dǎo)體電阻的大小隨溫度的變化而變化，一般的金屬材料，電阻隨溫度的升高而增大。屬材料，電阻隨溫度的升高而增大。 把溫度升高把溫度升高11時，電阻所產(chǎn)生的變動值與原電阻時，電阻所產(chǎn)生的變動值與原電阻的比值，稱為電阻溫度系數(shù)，用字母的比值，稱為電阻溫度系數(shù)，用字母表示，單位是表示，單位是1/ 1/ 如果在溫度如果在溫度t t1 1時，導(dǎo)體的電阻為

27、時，導(dǎo)體的電阻為R R1 1；在溫度；在溫度t t2 2時，時，導(dǎo)體的電阻為導(dǎo)體的電阻為R R2 2； 電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)= 4 4、電導(dǎo)、電導(dǎo) 電阻的倒數(shù)叫做電導(dǎo)，用符號電阻的倒數(shù)叫做電導(dǎo)，用符號G G來表示。即來表示。即G=1/RG=1/R。 也就是說，導(dǎo)體的電阻越小，它的電導(dǎo)就越大。也就是說，導(dǎo)體的電阻越小，它的電導(dǎo)就越大。導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就越好。導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就越好。 電導(dǎo)與電阻一樣，都是反映物體的導(dǎo)電能力，只電導(dǎo)與電阻一樣，都是反映物體的導(dǎo)電能力，只是表示方法不同而已。是表示方法不同而已。 電導(dǎo)的單位是西門子，簡稱西，用符號電導(dǎo)的單位是西門子，簡稱西，用符號S S表示。表示。

28、二、常用電阻器二、常用電阻器 1 1、電阻器及其分類、電阻器及其分類 利用導(dǎo)體的電阻性能制成具有一定阻值的實體元件，利用導(dǎo)體的電阻性能制成具有一定阻值的實體元件，稱為電阻器，簡稱電阻。它是各種電路中經(jīng)常使用的基本稱為電阻器，簡稱電阻。它是各種電路中經(jīng)常使用的基本元件之一，主要用來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，作元件之一，主要用來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，作為分流器和分壓器以及消耗電能的負載電阻器。為分流器和分壓器以及消耗電能的負載電阻器。 電阻器的各類繁多，結(jié)構(gòu)形式各異。一般根據(jù)其工作電阻器的各類繁多，結(jié)構(gòu)形式各異。一般根據(jù)其工作特性及電路功能可分為固定電阻器、可變電阻器和敏感電特性及電路

29、功能可分為固定電阻器、可變電阻器和敏感電阻器三類。阻器三類。 1 1）固定電阻器：它的阻值固定不變，一般有線繞電）固定電阻器：它的阻值固定不變，一般有線繞電阻器、實心電阻器和薄膜電阻器三種。阻器、實心電阻器和薄膜電阻器三種。碳膜電阻碳膜電阻金屬氧化膜電阻金屬氧化膜電阻金屬膜電阻金屬膜電阻線繞電阻線繞電阻水泥電阻水泥電阻貼片式電阻貼片式電阻 2 2）可調(diào)電阻器：它的阻值可以在一定范圍內(nèi)變化，）可調(diào)電阻器：它的阻值可以在一定范圍內(nèi)變化，又稱為變阻器，具有三個引出端的常稱為電位器。又稱為變阻器，具有三個引出端的常稱為電位器。碳膜電位器碳膜電位器線繞式電位器線繞式電位器貼片式電位器貼片式電位器微調(diào)電位

30、器微調(diào)電位器帶開關(guān)電位器帶開關(guān)電位器 3 3）敏感電阻器：又稱為半導(dǎo)體電阻器。這種電阻器）敏感電阻器：又稱為半導(dǎo)體電阻器。這種電阻器的阻值對于某種物理量（如溫度、電壓、光通、機械力、的阻值對于某種物理量（如溫度、電壓、光通、機械力、磁通、濕度以及氣體濃度等）表現(xiàn)敏感，根據(jù)所對應(yīng)的表磁通、濕度以及氣體濃度等）表現(xiàn)敏感，根據(jù)所對應(yīng)的表現(xiàn)敏感的物理量的不同，可分為熱敏、壓敏、光敏、力敏、現(xiàn)敏感的物理量的不同，可分為熱敏、壓敏、光敏、力敏、磁敏、濕敏和氣敏七種主要類型。磁敏、濕敏和氣敏七種主要類型。光敏電阻光敏電阻壓敏電阻壓敏電阻氣敏電阻氣敏電阻濕敏電阻濕敏電阻磁敏電阻磁敏電阻保險電阻保險電阻力敏電阻

31、力敏電阻 2 2、電阻器的主要指標、電阻器的主要指標 電阻器的指標有標稱阻值、允許偏差、額定功率、最電阻器的指標有標稱阻值、允許偏差、額定功率、最高工作電壓、溫度特性、穩(wěn)定性等。其中標稱阻值、允許高工作電壓、溫度特性、穩(wěn)定性等。其中標稱阻值、允許偏差和額定功率是主要指標，一般都用數(shù)字或文字符號直偏差和額定功率是主要指標，一般都用數(shù)字或文字符號直接標注在電阻器的表面，或者用色環(huán)標注在表面。接標注在電阻器的表面，或者用色環(huán)標注在表面。 1 1）標稱阻值：成品電阻器上所標注的電阻值稱為標）標稱阻值：成品電阻器上所標注的電阻值稱為標稱阻值。國家規(guī)定了一系列數(shù)值作為產(chǎn)品的標準，這一系稱阻值。國家規(guī)定了一

32、系列數(shù)值作為產(chǎn)品的標準，這一系列值叫做電阻的標稱系列值。列值叫做電阻的標稱系列值。 2 2）允許偏差：指電阻器的實際阻值相對于標稱阻值）允許偏差：指電阻器的實際阻值相對于標稱阻值所允許的最大偏差范圍，它標示著產(chǎn)品的精度，常用百分所允許的最大偏差范圍，它標示著產(chǎn)品的精度，常用百分婁或字母表示。婁或字母表示。 3 3）額定功率：指在額定環(huán)境溫度下，電阻器長期連）額定功率：指在額定環(huán)境溫度下，電阻器長期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。續(xù)工作所允許消耗的最大功率。 3 3、電阻器的色環(huán)標示方法。、電阻器的色環(huán)標示方法。顏色顏色有效數(shù)字有效數(shù)字乘數(shù)乘數(shù)允許偏差允許偏差銀色銀色10 210金色金色10-15

33、黑色黑色0100棕色棕色11011紅色紅色210 22橙色橙色310 3黃色黃色4105綠色綠色510 40. 5藍藍61060. 25紫紫71070. 1灰灰8108白色白色910 9+5 -20 無色無色20棕棕 灰灰 棕棕 金金（第四環(huán)）（第四環(huán)）（第三環(huán)）（第三環(huán)）（第二環(huán)）（第二環(huán)）（第一環(huán)）（第一環(huán)） 色環(huán)電阻器色環(huán)電阻器18101=180 標稱值標稱值180 偏差偏差5%顏色顏色有效數(shù)字有效數(shù)字乘數(shù)乘數(shù)允許偏差允許偏差銀色銀色10 210金色金色10-15黑色黑色0100棕色棕色11011紅色紅色210 22橙色橙色310 3黃色黃色4105綠色綠色510 40. 5藍藍6106

34、0. 25紫紫71070. 1灰灰8108白色白色910 9+5 -20 無色無色20精密色環(huán)電阻器精密色環(huán)電阻器標稱值標稱值430102=43k偏差偏差1%黃黃 橙橙 黑黑 紅紅 棕棕偏差偏差乘數(shù)乘數(shù)有效數(shù)有效數(shù)前三環(huán)為前三環(huán)為正確識別首環(huán)正確識別首環(huán)1 1 離端部近的為首環(huán)離端部近的為首環(huán)2 2 端頭任一環(huán)與其它較遠的一環(huán)為最后一環(huán)即誤差端頭任一環(huán)與其它較遠的一環(huán)為最后一環(huán)即誤差3 3 金銀在端頭的為最后一環(huán)金銀在端頭的為最后一環(huán)( (誤差誤差) )4 4 黑在端頭為倒數(shù)第二環(huán)黑在端頭為倒數(shù)第二環(huán), , 并且末環(huán)為無色并且末環(huán)為無色5 5 紫灰白一般不會是倍率紫灰白一般不會是倍率, ,即不

35、大可能為倒數(shù)第二環(huán)即不大可能為倒數(shù)第二環(huán)120K 120K 5% 5% 42 42 20% 20% 1.8K 1.8K 2% 2% 2.2K 2.2K 5% 5% 4.2M 4.2M 5% 5% 4 4、電阻器的選用、電阻器的選用 電阻器應(yīng)要根據(jù)其規(guī)格、性能指標以及在電路中的作電阻器應(yīng)要根據(jù)其規(guī)格、性能指標以及在電路中的作用和技術(shù)要求來選用。用和技術(shù)要求來選用。 電阻器的標稱阻值應(yīng)與電路的要求相符；額定功率應(yīng)電阻器的標稱阻值應(yīng)與電路的要求相符；額定功率應(yīng)比該電阻在電路中實際消耗的功率大比該電阻在電路中實際消耗的功率大1.51.52 2倍；允許偏差倍；允許偏差應(yīng)在要求的范圍之內(nèi)。應(yīng)在要求的范圍之

36、內(nèi)。 國產(chǎn)電阻器的型號命名方法國產(chǎn)電阻器的型號命名方法 第一部分為字頭符號，用字母第一部分為字頭符號，用字母“R”R”表示電阻器為產(chǎn)表示電阻器為產(chǎn)品主稱。品主稱。 第二部分用字母表示電阻器的電阻體材料。第二部分用字母表示電阻器的電阻體材料。 第三部分通常用數(shù)字或字母表示電阻器的類別，也有第三部分通常用數(shù)字或字母表示電阻器的類別，也有的電阻器用該部分的數(shù)字來表示額定功率。的電阻器用該部分的數(shù)字來表示額定功率。 第四部分用數(shù)字表示生產(chǎn)序號，以區(qū)別該電阻器的外第四部分用數(shù)字表示生產(chǎn)序號，以區(qū)別該電阻器的外形尺寸及性能指標。形尺寸及性能指標。 RXRX：繞線電阻器、：繞線電阻器、RSRS：實心電阻器、

37、：實心電阻器、RTRT：碳膜電阻器、：碳膜電阻器、 RJRJ：金屬膜電阻器：金屬膜電阻器國產(chǎn)電阻器的型號命名及含義國產(chǎn)電阻器的型號命名及含義 第一部分：第一部分：主稱主稱第二部分：第二部分：電阻體材料電阻體材料第三部分：類別或額定功率第三部分：類別或額定功率第四部分：第四部分：序號序號字字母母含義含義字字母母含義含義數(shù)字或數(shù)字或字母字母含義含義數(shù)字數(shù)字額定功額定功率率R R電阻器電阻器C C沉積膜或高沉積膜或高頻瓷頻瓷1 1普通普通0.1250.1251/8W1/8W用個位數(shù)或用個位數(shù)或無數(shù)字表示無數(shù)字表示2 2普通或阻燃普通或阻燃F F復(fù)合膜復(fù)合膜3 3 或或 C C超高頻超高頻0.250.

38、251/4W1/4WH H合成碳膜合成碳膜4 4高阻高阻I I玻璃釉膜玻璃釉膜5 5高溫高溫0.50.51/2W1/2WJ J金屬膜金屬膜7 7或或J J精密精密N N無機實心無機實心8 8高壓高壓1 11W1WS S有機實心有機實心曠神怡曠神怡特殊（如熔斷特殊（如熔斷型等）型等）T T碳膜碳膜G G高功率高功率2 22W2WU U硅碳膜硅碳膜L L測量測量X X線繞線繞T T可調(diào)可調(diào)3 33W3WY Y氧化膜氧化膜X X小型小型C C防潮防潮5 55W5WO O玻璃膜玻璃膜Y Y被釉被釉B B不燃性不燃性101010W10WRJ75RJ75（精密金屬膜電阻器）（精密金屬膜電阻器）RT10RT

39、10（普通碳膜電阻器）（普通碳膜電阻器）R R電阻器（第一部分）電阻器（第一部分）R R電阻器電阻器J J金屬膜（第二部分）金屬膜（第二部分）T T碳膜碳膜7 7精密（第三部分）精密（第三部分）1 1普通型普通型5 5序號（第四部分）序號（第四部分）0 0序號序號 RX28RX28（阻燃型線繞電阻器）（阻燃型線繞電阻器）RJ 90-B 0.5 RJ 90-B 0.5 （0.5W0.5W不然不然性金屬膜熔斷電阻器）性金屬膜熔斷電阻器）R R電阻器電阻器RJRJ金屬膜電阻器金屬膜電阻器X X線繞線繞9 9熔斷型熔斷型2 2阻燃型阻燃型0-B 0.50-B 0.5不燃性、額定不燃性、額定功率為功率為

40、0.5W0.5W8 8序號序號 1-41-4 歐姆定律歐姆定律一、一段無源支路的歐姆定律一、一段無源支路的歐姆定律 1 1、歐姆定律的內(nèi)容、歐姆定律的內(nèi)容 在一段不含電源的支路中，歐姆定律指出：流過這在一段不含電源的支路中，歐姆定律指出：流過這段電路的電流與這段電路兩端的電壓成正比，與這段電段電路的電流與這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路的電阻成反比。用公式表示為：路的電阻成反比。用公式表示為：RUI 電壓單位為電壓單位為V V，電阻的單位，電阻的單位為為 ，則電流的單位為，則電流的單位為A A。 歐姆定律是電路的基本定律之一，它揭示了電路歐姆定律是電路的基本定律之一，它揭示了電路中的電流、

41、電壓、電阻三者之間的關(guān)系。中的電流、電壓、電阻三者之間的關(guān)系。 電流流過電阻時，總是沿電位降落的方向，所以電流流過電阻時，總是沿電位降落的方向，所以在電阻兩端產(chǎn)生的電壓通常稱為電壓降，簡稱壓降。在電阻兩端產(chǎn)生的電壓通常稱為電壓降，簡稱壓降。R RU UI I注意：注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標明正方向。用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標明正方向。IRUIRUIRUR RU UI IR RU UI I【解】【解】對圖對圖(a)(a)有有, , U U = =IRIR例：求出例：求出下圖電路中的電阻下圖電路中的電阻R R。對圖對圖(b)(b)有有, , U U = =IRIRIUR :3

42、26所以326IUR: 所以R RU U6V6V+ +2A2AR R+ +U U6V6V I I(a)(a)(b)(b)I I2A2A 2 2、線性電阻、線性電阻 電阻值不隨其兩端的電壓和流過的電流而改變的電電阻值不隨其兩端的電壓和流過的電流而改變的電阻叫做線性電阻。阻叫做線性電阻。 對線性電阻，因為對線性電阻，因為R=U/I=R=U/I=常數(shù)，因此，常數(shù)，因此，U U和和I I是正比是正比關(guān)系。關(guān)系。 陰值隨其兩端的電壓和通過的電流而改變的電阻叫陰值隨其兩端的電壓和通過的電流而改變的電阻叫做非線性電阻。做非線性電阻。 由線性電阻及其他線性元件組成的電路叫線性電路。由線性電阻及其他線性元件組成

43、的電路叫線性電路。 含有非線性元件的電路叫非線性電路。含有非線性元件的電路叫非線性電路。線性電阻伏線性電阻伏安特性曲線安特性曲線非線性電阻伏非線性電阻伏安特性曲線安特性曲線二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律 I Ia ba bE E r rR RS S外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路1 1、閉合電路的組成、閉合電路的組成2 2、閉合電路中的電勢變化、閉合電路中的電勢變化a ab bc cd dI Ia ba bE E r rR RS S在外電路，正電荷在恒定電場作用下：在外電路，正電荷在恒定電場作用下：正極正極 負極負極 在電源中，正電荷在非靜電力作用下在電源中，正電荷在非靜電力作用下: :負極負極

44、 正極正極電勢降低電勢降低電勢升高電勢升高電源內(nèi)阻上電源內(nèi)阻上 電勢降低電勢降低電路端電壓與電流的關(guān)系電路端電壓與電流的關(guān)系1 1 內(nèi)電壓：電源內(nèi)部電阻上的電壓內(nèi)電壓：電源內(nèi)部電阻上的電壓IrU 內(nèi)內(nèi)2 2 端電壓：電源正負極兩端的電壓端電壓：電源正負極兩端的電壓IrEU端3 3 端電壓與電流的關(guān)系圖：端電壓與電流的關(guān)系圖：IU端端0適用于任何電路適用于任何電路EIRr閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比外電路的電阻之和成反比I Ia ba bE E r rR RS S當(dāng)外電路是純電阻電路

45、時：當(dāng)外電路是純電阻電路時：IrEU端U U端端= IR= IR閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律例例 如圖所示如圖所示, , R R1 1=14=14、R R2 2=9,=9,當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S 切換到位置切換到位置1 1時時, ,電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為I I1 1=0.2A =0.2A ; ;當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S切換到位置切換到位置2 2時時, ,電流電流表的示數(shù)為表的示數(shù)為I I2 2=0.3A.=0.3A. 求求: :電源的電動勢電源的電動勢 E E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 r r. .A AR R1 1R R2 21 12 2解：解： 根據(jù)閉合電路歐姆定律得：根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E E

46、= = I I1 1R R1 1 + + I I1 1r rE E = = I I2 2R R2 2 + + I I2 2r r消去消去E E，解出，解出r r，得，得代入數(shù)值得：代入數(shù)值得：E E = 3V = 3V122121)(IIRRIIE 122211IIRIRIrr r =1=1三、電源的外特性三、電源的外特性 1 1、電源的外特性、電源的外特性 EIRr 由由 可得：可得：E=I(R+r)=IR+IrE=I(R+r)=IR+Ir=U+U=U+Ur r，該式被，該式被稱為電壓平衡方程。其中稱為電壓平衡方程。其中U Ur r是電源內(nèi)阻上的電壓降，稱是電源內(nèi)阻上的電壓降，稱為內(nèi)壓降；為

47、內(nèi)壓降；U U是電源的端電壓，也是負載兩端的電壓。是電源的端電壓，也是負載兩端的電壓。 也就是說，電源的電動勢等于內(nèi)壓降與電源端電壓也就是說，電源的電動勢等于內(nèi)壓降與電源端電壓之和。之和。 電源端電壓與電源電動勢的關(guān)系為：電源端電壓與電源電動勢的關(guān)系為： U=E-UU=E-Ur r=E-Ir=E-Ir 從上式也可以看出當(dāng)電源具有一定的內(nèi)阻時，其端從上式也可以看出當(dāng)電源具有一定的內(nèi)阻時，其端電壓總是小于電源的電動勢。電壓總是小于電源的電動勢。 我們把電源端電壓隨負載電流變化的關(guān)系稱為電源我們把電源端電壓隨負載電流變化的關(guān)系稱為電源的外特性。其關(guān)系曲線稱為外特性曲線。的外特性。其關(guān)系曲線稱為外特性

48、曲線。 結(jié)論結(jié)論：當(dāng)電源的電動勢與內(nèi)阻一定時，電源的端電：當(dāng)電源的電動勢與內(nèi)阻一定時，電源的端電壓將隨負載電流的變化而變化。壓將隨負載電流的變化而變化。 當(dāng)電阻當(dāng)電阻R R為無窮大，為無窮大，I=0 U=EI=0 U=E（最高）（最高） 當(dāng)電阻當(dāng)電阻R R變小，變小，I I 增大增大 U U減小減小 當(dāng)電阻當(dāng)電阻R R變大，變大，I I 減小減小 U U增大增大 IU0EIR電路的三種不同狀態(tài)電路的三種不同狀態(tài)1. 1. 通路：通路： 開關(guān)開關(guān)SASA接到位置接到位置“3”3”時，電路處于通路狀態(tài)。時，電路處于通路狀態(tài)。電路中電流為電路中電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為：端電壓與輸出電流的關(guān)系為

49、：U U外外 = E= EU U內(nèi)內(nèi) = = E EIrIrrREI2. 2. 開路（斷路）：開關(guān)開路（斷路）：開關(guān)SASA接到位置接到位置“2”2”時，電路處時，電路處于開路狀態(tài)。于開路狀態(tài)。0I即：電源的開路電壓等于電源電動勢。即：電源的開路電壓等于電源電動勢。0 IrU內(nèi)EIrEU外3. 3. 短路：開關(guān)短路：開關(guān)SASA接到位置接到位置“1”1”時，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線時，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接相連。直接相連。電路中短路電流為電路中短路電流為由于電源內(nèi)阻一般都很小，由于電源內(nèi)阻一般都很小，所以短路電流極大。所以短路電流極大。此時電源對外輸出電壓此時電源對外輸出電壓rEI/短0rIEU

50、短當(dāng)當(dāng)R R0 0 0 0時，時，Is Is （燒毀電源）。（燒毀電源）。例：如圖所示電路，已知電源電動勢為例：如圖所示電路，已知電源電動勢為24V24V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為4 4，負載電阻為負載電阻為2020。求。求1 1）電路中的電流；）電路中的電流；2 2）電源的端電）電源的端電壓；壓；3 3）負載電阻上的電壓；）負載電阻上的電壓；4 4）內(nèi)壓降。）內(nèi)壓降。解：解：I=E/I=E/（R+rR+r） =24/=24/（4+204+20）=1A=1AU=E-IrU=E-Ir=24-1=24-14=20V4=20VU=IRU=IR=1=120=20V20=20VU Ur r=Ir=Ir=1=14=

51、4V4=4V1-51-5 電功與電功率電功與電功率一、電功一、電功 電流在電路中流動，通過負載時要對負載做功。做電流在電路中流動，通過負載時要對負載做功。做功的大小與流過負載的電流功的大小與流過負載的電流I I、負載兩端的電壓、負載兩端的電壓U U以及通以及通電時間電時間t t成正比，其計算公式為成正比，其計算公式為UItW 對于電阻電路，根據(jù)歐姆定律，上式可改寫為對于電阻電路，根據(jù)歐姆定律，上式可改寫為 或或RtIW2tRUW2 電功電功W W的單位是焦耳，簡稱焦，用符號的單位是焦耳，簡稱焦，用符號J J來表示。在來表示。在實際工作中，電功常用的單位還有千瓦時（實際工作中，電功常用的單位還有

52、千瓦時（kWkWh h），俗），俗稱稱“度度”。 它與焦耳之間的換算關(guān)系為它與焦耳之間的換算關(guān)系為 1kW1kWh =1000Wh =1000W3600s= J3600s= J 電功的多少可用電能表來計量。電功的多少可用電能表來計量。6106 . 3二、電功率二、電功率 1 1、電功率、電功率 在日常生活或工程中，不僅要了解電流做功的多少，在日常生活或工程中，不僅要了解電流做功的多少，還要知道電流做功的快慢。電流做功的快慢是用還要知道電流做功的快慢。電流做功的快慢是用“電功電功率率”來表示的。來表示的。 電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用符號電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，用符號P P

53、來表示，其公式為：來表示，其公式為：UItUIttWP 電功率的單位是瓦特，簡稱瓦，用符號電功率的單位是瓦特，簡稱瓦，用符號W W表示。若表示。若電流在電流在1s1s內(nèi)所做的功為內(nèi)所做的功為1J1J，則電功率就是，則電功率就是1W1W。 電功率可用功率表來測量。電功率可用功率表來測量。RIP2RUP2 2 2、功率平衡方程、功率平衡方程 由電壓平衡方程可得功率平衡方程：由電壓平衡方程可得功率平衡方程：內(nèi)外IUIUEIrEPPP 上式中上式中P PE E是電源產(chǎn)生的功率，叫做電源功率，是電源產(chǎn)生的功率，叫做電源功率，P Pr r是電源內(nèi)阻上的損耗功率，叫做內(nèi)損耗功率。是電源內(nèi)阻上的損耗功率，叫做內(nèi)損耗功率。P P是負是負載從電源取用的功率，叫做負載功率。載從電源取用的功率，叫做負載功率。 也就是說，電源產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)阻損耗的電也就是說，電源產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)阻損耗的電功率與