電工基礎(chǔ)電的基本知識(shí)

1、緒論n電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用n一是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；一是進(jìn)行能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；n二是進(jìn)行信息的傳遞、處理和運(yùn)算。二是進(jìn)行信息的傳遞、處理和運(yùn)算。緒論n二、電能的優(yōu)越性n 1便于轉(zhuǎn)換；便于轉(zhuǎn)換；n 2便于輸送和分配；便于輸送和分配；n 3便于控制。便于控制。n三、電能的缺點(diǎn)三、電能的缺點(diǎn)n不便于存儲(chǔ)。不便于存儲(chǔ)。0緒論原子核 原子核中有質(zhì)子和中子，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。 繞原子核高速旋轉(zhuǎn)的電子帶負(fù)電。自然界物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：電子原子核 導(dǎo)體的外層電子數(shù)很少且距離原子核較遠(yuǎn)，因此受原子核的束縛力很弱，極易掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子，即導(dǎo)體的特點(diǎn)就是內(nèi)部具有大量的自由電子

2、。原子核 半導(dǎo)體的外層電子數(shù)一般為4個(gè)，其導(dǎo)電性界于導(dǎo)體和絕緣體之間。原子核 絕緣體外層電子數(shù)通常為8個(gè)，且距離原子核較近，因此受到原子核很強(qiáng)的束縛力而無法掙脫，我們把外層電子數(shù)為8個(gè)稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中不存在自由電子，因此不導(dǎo)電。 當(dāng)外界電場(chǎng)的作用力超過原子核對(duì)外層電子的束縛力時(shí)，絕緣體的外層電子同樣也會(huì)掙脫原子核的束縛成為自由電子，這種現(xiàn)象我們稱為“絕緣擊穿”。絕緣體一旦被擊穿，就會(huì)永久喪失其絕緣性能而成為導(dǎo)體。1、絕緣體是否在任何條件下都不導(dǎo)電？、絕緣體是否在任何條件下都不導(dǎo)電？2、半導(dǎo)體有什么特殊性？、半導(dǎo)體有什么特殊性？ 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體在外界條件

3、發(fā)生變化時(shí)，其導(dǎo)電能力將大大增強(qiáng)；若在純凈的半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力甚至?xí)黾由先f乃至幾十萬倍，半導(dǎo)體的上述特殊性，使它在電子技術(shù)中得到了極其廣泛地應(yīng)用。第一章 電的基本知識(shí)第一節(jié) 庫侖定律第二節(jié) 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度第三節(jié) 電流 本章講述電子學(xué)基本物理量，介紹庫侖定律、歐姆定律及電路基本工作狀態(tài)。本章是全書的理論基礎(chǔ)。第四節(jié) 電壓和電位第六節(jié) 電阻和電阻定律第七節(jié) 電路和歐姆定律第八節(jié) 電能和電功率第九節(jié) 電源的最大輸出功率第五節(jié) 電源和電動(dòng)勢(shì)電的基本知識(shí)1 物質(zhì)的最小單位是分子，物質(zhì)有化合物和單質(zhì)兩種，如水 HO2 二氧化碳 CO2 鐵Fe 炭C 氧 O O2 O32 分子是由原子

4、組成3 原子是由原子核和核外電子組成的4 原子核又是由中子和質(zhì)子組成的5 電子帶負(fù)電，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。6 通常管帶電的粒子（電子、質(zhì)子）叫電荷7 電荷具有同性相斥、異性相吸的作用。這種相斥和相吸是通過電場(chǎng)來作用的。8 物質(zhì)的電荷可以移動(dòng)，可以由一個(gè)物體移到到另外的一個(gè)物體，或移到物體的另一部分，在移動(dòng)過程中，電荷的總量不變。這就是電荷守恒定律。9 使物體帶電的方法是摩擦起電或感應(yīng)起電1-1 庫侖定律電荷：電荷： 自然界中存在兩種電自然界中存在兩種電荷，即正電荷和負(fù)電荷。荷，即正電荷和負(fù)電荷。電荷間相互作用：電荷間相互作用： 同性相斥，異性相吸。同性相斥，異性相吸。電荷量的單位：電荷量的

5、單位： 庫侖庫侖，用字母，用字母C表示表示1庫侖電量相當(dāng)于庫侖電量相當(dāng)于6.241461018個(gè)電子所帶的電荷總量。個(gè)電子所帶的電荷總量。 庫侖定律 在真空中兩個(gè)電荷間作用力跟它們的電量的乘在真空中兩個(gè)電荷間作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用積成正比，跟它們間的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。靜止電荷之間的這種力的方向在它們的連線上。靜止電荷之間的這種作用力就叫做靜電力或庫侖力。作用力就叫做靜電力或庫侖力。221rqqkF 庫侖定律 的公式表示式中式中 q1，q2點(diǎn)電荷電荷量，單位是點(diǎn)電荷電荷量，單位是C； r 兩點(diǎn)電荷間的距離，單位是兩點(diǎn)電荷間的距

6、離，單位是m； k 靜電恒量，靜電恒量，k9109 m2/C2; F 靜電力，單位是靜電力，單位是N.221rqqkF 例題例題1 1 兩個(gè)點(diǎn)電荷電荷量?jī)蓚€(gè)點(diǎn)電荷電荷量q1q14 410106 6C C，q2q21.21.210106 6C C，在真空中的距離，在真空中的距離r r0.4m,0.4m,求兩個(gè)點(diǎn)電荷求兩個(gè)點(diǎn)電荷間作用力的大小及方向。間作用力的大小及方向。解：解：NNrqqkF27. 04 . 0102 . 11041092669221 作用力的作用力的方向方向在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上。因在兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線上。因?yàn)槭菫槭峭N電荷同種電荷，所以作用力為斥力。，所以作用力為斥力。應(yīng)用庫侖定

7、律求解應(yīng)用庫侖定律求解注意事項(xiàng)：n庫侖定律只適用于計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力，非點(diǎn)電荷間的相互作用力，庫侖定律不適用。n應(yīng)用庫侖定律求點(diǎn)電荷間相互作用力時(shí)，不用把表示正、負(fù)電荷的“”、“”符號(hào)帶入公式中，計(jì)算過程中可用絕對(duì)值計(jì)算，其結(jié)果可根據(jù)電荷的正、負(fù)確定作用力為引力或斥力以及作用力的方向。 1-2 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)：一、電場(chǎng)： 存在于電荷周圍空間，對(duì)電荷有作用力的存在于電荷周圍空間，對(duì)電荷有作用力的特殊特殊物質(zhì)物質(zhì)，叫做電場(chǎng)。，叫做電場(chǎng)。 電場(chǎng)的兩個(gè)重要特性：電場(chǎng)的兩個(gè)重要特性： 1、位于電場(chǎng)中的任何位于電場(chǎng)中的任何帶電體帶電體，都受到電場(chǎng)，都受到電場(chǎng)力的作用。力的作用。 2、位于

8、帶電體在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用位于帶電體在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用而移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電場(chǎng)做功，這說明電場(chǎng)具而移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電場(chǎng)做功，這說明電場(chǎng)具有能量。有能量。二、電場(chǎng)強(qiáng)度定義：定義：檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)所受電場(chǎng)力檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)所受電場(chǎng)力F與檢驗(yàn)與檢驗(yàn) 電荷的電荷量電荷的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的的比值叫做該點(diǎn)的電電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用符號(hào)，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用符號(hào)E表示。表示。 qFE 變電站變電站 220kv220kv電線下面會(huì)把頭發(fā)立起來電線下面會(huì)把頭發(fā)立起來電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式qFE 式中：式中：F檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力，單位為牛頓，符號(hào) 為N； q檢驗(yàn)電荷的電荷量，單位是庫侖，符號(hào)為

9、 C； E電場(chǎng)強(qiáng)度，單位是伏特每米，符號(hào)為 V/m。 注意：n（1）電場(chǎng)強(qiáng)度單位： V/mn（2）大?。弘妶?chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力。n（3）方向：規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受到的電場(chǎng)力的方向。 如圖如圖12，計(jì)算，計(jì)算A點(diǎn)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。的場(chǎng)強(qiáng)。22AAAArQkqrqQkqFE 由此可知由此可知，EA與與FA方向相同，方向相同， EA的大小的大小之和之和Q、rA有關(guān)，與檢驗(yàn)電荷電荷量有關(guān)，與檢驗(yàn)電荷電荷量q無關(guān)。無關(guān)。三、電力線n電力線圖示法描述電場(chǎng)：n 在電場(chǎng)中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都和該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，這

10、些曲線叫做電力線。n 幾種常見電力線如圖1-3（教材）所示。1-3 電流一、電流一、電流 電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。 電流方向：電流方向：規(guī)定為正電荷流動(dòng)的方向規(guī)定為正電荷流動(dòng)的方向(或負(fù)電荷流動(dòng)的反方或負(fù)電荷流動(dòng)的反方 向向)電流大小：電流大?。旱扔谠趩挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，稱為等于在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，稱為 電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱電流電流)，用符號(hào)，用符號(hào) I 或或 i(t)表示，討論表示，討論 一般電流時(shí)可用符號(hào)一般電流時(shí)可用符號(hào) i 。tqI 式中，式中，t 為通過電荷量為通過電荷量 q 所用的時(shí)間，時(shí)間的國(guó)際單位制所用的時(shí)間，時(shí)間的國(guó)際單

11、位制為秒為秒(s)，電量，電量 q 的國(guó)際單位制為庫侖的國(guó)際單位制為庫侖 (C)。電流。電流 I 的國(guó)際單位的國(guó)際單位制為安培制為安培 (A) 。常用的電流單位還有毫安常用的電流單位還有毫安 （mA）、微安（、微安（ A）、千安、千安 （kA） 等，它們與安培的換算關(guān)系為等，它們與安培的換算關(guān)系為1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A； 1 kA = 103 A電流強(qiáng)度的計(jì)算規(guī)定：規(guī)定：正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉Ｕ姾啥ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。電流的方向參考方向參考方?為計(jì)算方便，通常在無法確定電流方向時(shí)，為計(jì)算方便，通常在無法確定電流方向時(shí)， 先假定一個(gè)電流方向，叫做參

12、考方向。先假定一個(gè)電流方向，叫做參考方向。注意注意:電流的計(jì)算結(jié)果為電流的計(jì)算結(jié)果為 “+” 電流真實(shí)方向與參考方向電流真實(shí)方向與參考方向一致一致； “ ”電流真實(shí)方向與參考方向電流真實(shí)方向與參考方向相反相反。 電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，電流方向只表明電荷的定電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，電流方向只表明電荷的定向運(yùn)動(dòng)方向。向運(yùn)動(dòng)方向。規(guī)定：規(guī)定：正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。電流的方向參考方向參考方?為計(jì)算方便，通常在無法確定電流方向時(shí)，為計(jì)算方便，通常在無法確定電流方向時(shí)， 先假定一個(gè)電流方向，叫做參考方向。先假定一個(gè)電流方向，叫做參考方向。注意注意:電流的計(jì)算結(jié)果為電流

13、的計(jì)算結(jié)果為 “+” 電流真實(shí)方向與參考方向電流真實(shí)方向與參考方向一致一致； “ ”電流真實(shí)方向與參考方向電流真實(shí)方向與參考方向相反相反。 電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，電流方向只表明電荷的定電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，電流方向只表明電荷的定向運(yùn)動(dòng)方向。向運(yùn)動(dòng)方向。 按照電流的大小、方向變化與時(shí)間的關(guān)系，電按照電流的大小、方向變化與時(shí)間的關(guān)系，電流可以分為以下三類：（如圖流可以分為以下三類：（如圖1-4教材）所示；教材）所示； 1、電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化，這樣、電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化，這樣的電流叫的電流叫直流電流直流電流或或穩(wěn)恒電流穩(wěn)恒電流，如圖，如圖1-4a所示；所示； 2、如果電流的大小隨時(shí)

14、間變化，但方向不隨、如果電流的大小隨時(shí)間變化，但方向不隨時(shí)間變化的電流叫時(shí)間變化的電流叫脈動(dòng)電流脈動(dòng)電流，如圖，如圖1-4b所示；所示； 3、如果電流的大小和方向都時(shí)間變化，這樣、如果電流的大小和方向都時(shí)間變化，這樣的電流叫的電流叫交流電流交流電流，如圖，如圖1-4c所示。所示。電流的方向分類1-4 電壓和電位一、電壓一、電壓 A,B兩點(diǎn)間的電壓兩點(diǎn)間的電壓UAB在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把電在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把電荷由荷由A移動(dòng)到移動(dòng)到B所做的功所做的功W與被移動(dòng)電荷電荷量與被移動(dòng)電荷電荷量q的比的比值，可用下式表示：值，可用下式表示： qWUABAB電壓的國(guó)際單位制為伏特電壓的國(guó)際單位制為伏特( (

15、V) )，常用的單位還有毫伏，常用的單位還有毫伏( (mV) )、微伏微伏( ( V) )、千伏、千伏( (kV) )等，它們與等，它們與 V 的換算關(guān)系為的換算關(guān)系為1 mV = 103 V；1 V =106 V；1 kV = 103 V。1-4 電壓和電位三相四線制系統(tǒng)：三相四線制系統(tǒng)：相電壓：相線與中性線之間的電壓相電壓：相線與中性線之間的電壓線電壓：相線與相線即兩根火線之間的電壓線電壓：相線與相線即兩根火線之間的電壓三相三線制系統(tǒng)：線電壓三相三線制系統(tǒng)：線電壓1-4 電壓和電位二、電位二、電位 正電荷在電路中某點(diǎn)所具有的能量與電荷所帶電正電荷在電路中某點(diǎn)所具有的能量與電荷所帶電量的比叫

16、做量的比叫做該點(diǎn)的電位該點(diǎn)的電位。 注意：討論電位問題時(shí)，首先要選定參考點(diǎn)（假定討論電位問題時(shí)，首先要選定參考點(diǎn)（假定該點(diǎn)電位為零）。該點(diǎn)電位為零）。 其它點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓。比其它點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓。比參考點(diǎn)高的電位為參考點(diǎn)高的電位為正正，反之為，反之為負(fù)負(fù)。 可見，電路中各點(diǎn)的電位是相對(duì)的，與參考點(diǎn)可見，電路中各點(diǎn)的電位是相對(duì)的，與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。的選擇有關(guān)。 電壓方向的確定電位的國(guó)際單位制為伏特電位的國(guó)際單位制為伏特( (V) )，與電壓相同。，與電壓相同。1 mV = 103 V；1 V =106 V；1 kV = 103 V。 規(guī)定規(guī)定電壓的方向電壓的方

17、向有高電位指向低電位，即電位降低的方有高電位指向低電位，即電位降低的方向。電壓的方向可以用高電位指向低電位的箭頭表示，也可向。電壓的方向可以用高電位指向低電位的箭頭表示，也可以用高電位表以用高電位表“+”，低電位標(biāo)，低電位標(biāo)“-”來表示。來表示。 在電路中在電路中a，b兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間的電壓等于a，b兩點(diǎn)間的電位之差。兩點(diǎn)間的電位之差。即即BAABVVU 兩點(diǎn)間的電壓也叫兩點(diǎn)間電位差。兩點(diǎn)間的電壓也叫兩點(diǎn)間電位差。 電壓參考方向的選擇 與電流相似，在電路計(jì)算時(shí)，事先無法確與電流相似，在電路計(jì)算時(shí)，事先無法確定電壓的真實(shí)方向，常事先選定參考方向，用定電壓的真實(shí)方向，常事先選定參考方向，用“

18、+、-”標(biāo)在電路圖中。標(biāo)在電路圖中。 如果計(jì)算結(jié)果電壓為如果計(jì)算結(jié)果電壓為正值正值，那么電壓的這，那么電壓的這個(gè)真實(shí)方向與參考方向一致；如果計(jì)算結(jié)果電個(gè)真實(shí)方向與參考方向一致；如果計(jì)算結(jié)果電壓為壓為負(fù)值負(fù)值，那么電壓的真實(shí)方向和參考方向相，那么電壓的真實(shí)方向和參考方向相反。反。1-5 電源和電動(dòng)勢(shì)一、電源一、電源定義：定義：電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝 置。置。 種類：種類：干電池或蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能；干電池或蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能； 光電池把太陽的光能轉(zhuǎn)化成電能；光電池把太陽的光能轉(zhuǎn)化成電能； 發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成個(gè)電能等等。發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化

19、成個(gè)電能等等。 柴油機(jī)組柴油機(jī)組汽油機(jī)組汽油機(jī)組蓄電池蓄電池二、電源電動(dòng)勢(shì) 在電源內(nèi)部，電源力把正電荷從低電位點(diǎn)（負(fù)極板）在電源內(nèi)部，電源力把正電荷從低電位點(diǎn)（負(fù)極板）移動(dòng)到高電位點(diǎn)（正極板）反抗電場(chǎng)力所做的功與被移動(dòng)移動(dòng)到高電位點(diǎn)（正極板）反抗電場(chǎng)力所做的功與被移動(dòng)電荷的電荷量之比，叫做電源的電動(dòng)勢(shì)。用公式表示為：電荷的電荷量之比，叫做電源的電動(dòng)勢(shì)。用公式表示為： qWE 式中式中W電源力移動(dòng)正電荷所做的功，單位為焦電源力移動(dòng)正電荷所做的功，單位為焦耳耳， 符號(hào)為符號(hào)為J；Q電源力移動(dòng)的電荷量，單位是庫電源力移動(dòng)的電荷量，單位是庫侖侖，符號(hào)為，符號(hào)為C；E電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏電源電動(dòng)勢(shì)，單位

20、是伏特特，符號(hào)為，符號(hào)為V。電源電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定：規(guī)定： 由電源的負(fù)極（低電位點(diǎn)）指向正極由電源的負(fù)極（低電位點(diǎn)）指向正極（高電位電）。（高電位電）。 在電源內(nèi)部的電路中，電源力移動(dòng)正電荷在電源內(nèi)部的電路中，電源力移動(dòng)正電荷形成電流，電流的方向是從負(fù)極指向正極；形成電流，電流的方向是從負(fù)極指向正極； 在電源外部電路中，電場(chǎng)力移動(dòng)正電荷形在電源外部電路中，電場(chǎng)力移動(dòng)正電荷形成電流，電流方向是從電源正極流向電源負(fù)極。成電流，電流方向是從電源正極流向電源負(fù)極。 1-6 電阻和電阻定律一、電阻一、電阻定義：定義：表示物質(zhì)對(duì)帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)存在阻礙表示物質(zhì)對(duì)帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)存在阻礙 作用的物理量。作用的

21、物理量。 經(jīng)常用的電阻單位還有千歐經(jīng)常用的電阻單位還有千歐 ( (k ) 、兆歐、兆歐 ( (M ) )1 k = 103 ；1 M = 106 n,u,m,k,M,G,T一、電阻本質(zhì)：本質(zhì)：導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng)。作定向運(yùn)動(dòng)的自由電子，要與在平衡位置附近不斷作定向運(yùn)動(dòng)的自由電子，要與在平衡位置附近不斷振動(dòng)的原子核發(fā)生碰撞，阻礙了自由電子的定向運(yùn)振動(dòng)的原子核發(fā)生碰撞，阻礙了自由電子的定向運(yùn)動(dòng)。這種阻礙作用使自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度動(dòng)。這種阻礙作用使自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度降低，自由電子的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成分子熱能。降低，自由電子的一

22、部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成分子熱能。 在一般條件下，任何物質(zhì)都存在分子熱運(yùn)動(dòng)，所在一般條件下，任何物質(zhì)都存在分子熱運(yùn)動(dòng)，所以以任何物體都有電阻任何物體都有電阻。當(dāng)有電流流過時(shí)，都要消耗。當(dāng)有電流流過時(shí)，都要消耗一定的能量。一定的能量。 下面是幾種常見電阻的外形。幾種常見電阻的外形。 二、電阻定律 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在溫度不變時(shí)，一定材料制成的導(dǎo)體的經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在溫度不變時(shí)，一定材料制成的導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的截面積成反比電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的截面積成反比。這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律叫做電阻定律。規(guī)律叫做電阻定律。 均勻?qū)w的電阻可用公式表示為均勻?qū)w的電阻可用公式表示為 SLR式中式中電阻率，其值

23、由導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定，單位是歐電阻率，其值由導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定，單位是歐 姆姆米，符號(hào)為米，符號(hào)為m，可查表，可查表1-1（教材）；（教材）；L導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米，符號(hào)為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米，符號(hào)為m；S導(dǎo)體的截面積，單位是平方米，符號(hào)為導(dǎo)體的截面積，單位是平方米，符號(hào)為；R導(dǎo)體的電阻，單位是歐導(dǎo)體的電阻，單位是歐姆姆，符號(hào)為，符號(hào)為。三、電阻與溫度的關(guān)系電阻隨溫度的變化關(guān)系可表示為電阻隨溫度的變化關(guān)系可表示為 )(1 1212ttRR式中式中R1導(dǎo)體在溫度導(dǎo)體在溫度t1時(shí)的電阻；時(shí)的電阻；R2導(dǎo)體在溫度導(dǎo)體在溫度t2時(shí)的電阻；時(shí)的電阻；導(dǎo)體的溫度系數(shù)，單位為導(dǎo)體的溫度系數(shù)，單位為1/ 一般

24、說來，隨著溫度升高，金屬導(dǎo)體電阻電阻增加，某一般說來，隨著溫度升高，金屬導(dǎo)體電阻電阻增加，某些半導(dǎo)體電阻減少。這都是分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度隨溫度升高有所些半導(dǎo)體電阻減少。這都是分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度隨溫度升高有所變化的緣故。（銅的溫度系數(shù)約變化的緣故。（銅的溫度系數(shù)約0.00393）1-7 電路和歐姆定律一、電路一、電路 在日常生活中，我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手在日常生活中，我們會(huì)廣泛接觸到各種電路。手電筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。電筒就是一中非常簡(jiǎn)單的電路。 電路：電路：由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置四部分由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)裝置四部分 組成。組成。 2電路的基本組成電路的基本組成 電

25、路的基本組成包括以下四個(gè)部分：電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：( (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( (如電池、發(fā)電機(jī)等如電池、發(fā)電機(jī)等) )。 電源負(fù)載實(shí)體電路中間環(huán)節(jié)電路模型負(fù)載電源開關(guān)連接導(dǎo)線SRL+ UIUS+_R0圖圖1-20模擬手電筒電路模擬手電筒電路( (2) )負(fù)載負(fù)載( (耗能元件耗能元件):):使用使用( (消耗消耗) )電能的設(shè)備和電能的設(shè)備和器件器件( (如燈泡等用電器如燈泡等用電器) )。 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( (如如開關(guān)等開關(guān)等) )。將電器設(shè)備和元器件按一定方

26、式連接將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來起來( (如各種銅、鋁電纜線等如各種銅、鋁電纜線等) )。( (4) )控制器件：控制器件：(3)(3)連接導(dǎo)線：連接導(dǎo)線：IUS(RSRL)（1）通路 U=USIRS RLS USRS（2）開路U=USI0S USRSRLU=0IUS/RS（3）短路短路RLS USRS電路圖部分常用符號(hào)二、歐姆定律部分電路歐姆定律 在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，在電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電成正比，在電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。把以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合起來得出結(jié)論，即歐

27、姆定阻成反比。把以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合起來得出結(jié)論，即歐姆定律。律。 RUI 電阻電阻R上的電壓參考方向與電流參考方向是一致時(shí)（稱上的電壓參考方向與電流參考方向是一致時(shí)（稱為關(guān)聯(lián)參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向 ），部分電路歐姆定律可用公式表述為，部分電路歐姆定律可用公式表述為 部分電路歐姆定律注意：注意： （1）當(dāng)）當(dāng)U、I見為見為非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)參考方向（參考方向（U、I參考方向相反）時(shí)，歐姆定律應(yīng)寫成參考方向相反）時(shí)，歐姆定律應(yīng)寫成 ，式中式中“-”號(hào)切不可漏掉；號(hào)切不可漏掉； RUI （2）電阻值不隨電壓、電流變化而變化的電）電阻值不隨電壓、電流變化而變化的電阻叫做阻叫做線性電阻線性電阻，由線性電阻組成的

28、電路叫線性，由線性電阻組成的電路叫線性電路。阻值隨電壓、電流的變化而改變的電阻，電路。阻值隨電壓、電流的變化而改變的電阻，叫叫非線性電阻非線性電阻，含有非線性電阻的電路叫非線性，含有非線性電阻的電路叫非線性電路。電路。0UI部分電路歐姆定律對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：列寫電路方程式之前，首先要在電路中標(biāo)出電流、電壓的參考方向。電路圖上電流、電壓參考方向的標(biāo)定，原則上任意假定，但一經(jīng)選定，在整個(gè)分析計(jì)算過程中，這些參考方向就不允許再變更aIUbaIUb 實(shí)際電源上的電壓、電流方向總是的，實(shí)際負(fù)載上的電壓、電流方向是的。因此，假定某元件是電源時(shí)，應(yīng)選取非關(guān)聯(lián)參考方向，假定某元件是負(fù)載應(yīng)選取關(guān)聯(lián)參考

29、方向。二、歐姆定律全電路歐姆定律 全電路是一個(gè)由電源和負(fù)載組成的閉合電路，全電路是一個(gè)由電源和負(fù)載組成的閉合電路，如圖如圖1-22所示。對(duì)全電路進(jìn)行分析研究時(shí)，必須考所示。對(duì)全電路進(jìn)行分析研究時(shí)，必須考慮電源的內(nèi)阻。如圖慮電源的內(nèi)阻。如圖R為負(fù)載的電阻、為負(fù)載的電阻、E為電源電為電源電動(dòng)勢(shì)、動(dòng)勢(shì)、r為電源的內(nèi)阻。為電源的內(nèi)阻。0RREI 關(guān)聯(lián)方向下，全電路歐姆定律可用公式表述為關(guān)聯(lián)方向下，全電路歐姆定律可用公式表述為 全電路歐姆定律式中： E電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏特特，符號(hào)為，符號(hào)為V； R負(fù)載電阻，單位是歐負(fù)載電阻，單位是歐姆姆，符號(hào)為，符號(hào)為； R0電源內(nèi)阻，單位是歐電源

30、內(nèi)阻，單位是歐姆姆，符號(hào)為，符號(hào)為； I閉合電路中的電流，單位是安閉合電路中的電流，單位是安培培，符號(hào)為，符號(hào)為A。 0RREI 閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律說明說明：閉合電路中的電流與電源電動(dòng)：閉合電路中的電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）勢(shì)成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）成反比。成反比。UI0U0I=?0UI電壓源模型的外特性1-8 電能和電功率一、電能一、電能 電能電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，用符號(hào)能量，用符號(hào)W表示，其國(guó)際單位制為焦耳表示，其國(guó)際單位制為焦耳(J)，電能的計(jì)算，電能的計(jì)算公式為公式為式中式中 U加在導(dǎo)體兩端的電壓，單位是伏加在導(dǎo)體兩端的電壓，單位是伏特特，符號(hào)，符號(hào) 為為V；I導(dǎo)體中的電流，單位是安導(dǎo)體中的電流，單位是安培培，符號(hào)為，符號(hào)為A；t通電時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為通電時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為s； W電能，單位是焦電能，單位是焦耳耳，符號(hào)為，符號(hào)為J。 UItUqW一、電能 上式表明，電流在一段電路上所做的上式表明，電流在一段電路上所做的功功，與與這段電路這段電路兩端的兩端的電壓、電路中的電流和通電時(shí)間成正比電壓、電路中的電流和通電時(shí)間成正比。 對(duì)于純電阻電路，歐姆定律成立，電能也可由下式計(jì)對(duì)于純電阻電路，