第1章電阻電路

第1章電阻電路

主要內(nèi)容：

電阻器的概念、結(jié)構(gòu)及特點，串、并聯(lián)電路的計算，基爾霍夫定律，交流電路中電阻兩端電壓與電阻電流的關(guān)系教學重點：基爾霍夫定律及其應(yīng)用教學難點：基爾霍夫定律及其應(yīng)用1.1電阻器1.2直流電阻電路1.3交流電阻電路1.1電阻器

電阻是所有電子元件的一個特性，決定電子元件對電流阻礙作用的大小。專門制造出來對電流具有特定阻值的電子元件稱為電阻器。如下圖所示（a）電阻器的組成（b）電阻器的圖形符號

電阻器有固定電阻器和電位器兩大類。

1.1.1電阻器的結(jié)構(gòu)及特點1.固定電阻器固定電阻器的電阻值固定不變，習慣上簡稱為電阻。(1)碳膜電阻器(2)金屬氧化膜電阻器(3)金屬膜電阻器(4)線繞電阻器(5)貼片式電阻器2.電位器(1)合成碳膜電位器(2)金屬陶瓷電位器(3)線繞式電位器(4)微調(diào)電位器(5)貼片式電位器1.1.2電阻器的參數(shù)1.標稱阻值和允許誤差(1)標稱阻值:標稱阻值指電阻器上標注的電阻值電阻值的基本單位是歐姆（簡稱歐），用符號“Ω”表示，常用的單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）換算關(guān)系：1MΩ＝1000kΩ1kΩ＝1000Ω(2)允許誤差:實際應(yīng)用中一只電阻器的實際阻值與標稱阻值之間會存在一定的誤差，該誤差的允許范圍稱為電阻器的允許誤差。2.額定功率電阻器在規(guī)定條件下長期工作時所能承受的最大功率。電阻器的額定功率也有標稱值，一般分為0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、10W等，目前最常用的是0.25W。1.1.3電阻器的型號和標號1.電阻器的型號2.電阻器的標號(1)彩碼標號(2)明文標號①直標法:直接將阻值、允許誤差標注在電阻體上。例如：2.7kΩ±5%，即表示該電阻的標稱阻值為2.7kΩ、允許誤差為5%。②符號法:R10＝0.1Ω10R＝10Ω8R2＝8.2Ω3K9＝3.9KΩ第一部分第二部分第三部分第四部分符號意義符號意義符號或數(shù)字意義序號R固定電阻T碳膜1普通用數(shù)字表示序號。對主稱、材料、特征相同，僅尺寸、性能指標略有差別，但基本上不影響互換的產(chǎn)品，則標以同一序號。J金屬膜2普通或阻燃Y氧化膜3或C超高頻X線繞7或J精密M壓敏G高功率R熱敏L測量用RP電位器H合成碳膜B片式J金屬膜X小型Y氧化膜W微調(diào)X線繞D多圈旋轉(zhuǎn)精密S實心M直滑精密D導電塑料P旋轉(zhuǎn)功率國際彩碼標號中，靠近電阻體某一端的色環(huán)為第一環(huán)，另一端為后一環(huán)，如圖1.13所示。色環(huán)表示的意義為：第一環(huán)：電阻值的第一位數(shù)字。第二環(huán)：電阻值的第二位數(shù)字。第三環(huán)：在前面的兩位數(shù)后面所乘上的乘數(shù)（10的N次方）。第四環(huán)：阻值允許的誤差等級。③數(shù)碼法:標稱阻值還可以用數(shù)字來表示，通常是3位數(shù)，也有用3位以上的數(shù)，單位為歐姆（Ω）。不管用幾位數(shù)，最后1位數(shù)表示“0”的個數(shù)，即在前面數(shù)字后面所乘上的乘數(shù)（10的N次方）3.電阻器的選擇電阻器的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。就材料而言：高頻電路中通常選用電感和分布電容小的非線繞電阻器;

就阻值而言：應(yīng)選擇最接近應(yīng)用電路中計算值的標準系列標稱值就功率而言：應(yīng)選擇額定功率大于應(yīng)用電路中電阻器可能承受的最大實際功率

就電位器而言：選擇時除考慮上述因素外，還要注意電位器的結(jié)構(gòu)、規(guī)格、調(diào)節(jié)方式、阻值變化規(guī)律等

返回1.2直流電阻電路

1.2.1簡單直流電阻電路

1.電路圖:見表1-42.電阻串聯(lián)電路（1）每個電阻上流過的電流相等，且等于電路總電流（2）每個電阻阻值之和等于電路的總電阻值。即：用一個阻值等于每個電阻阻值之和的電阻代替該串聯(lián)電路，不改變該串聯(lián)電路的作用（3）每個電阻兩端的電壓之和等于電路的總電壓，每個電阻兩端的電壓與電阻值成正比

（4）每個電阻實際功率之和等于電路的總功率，每個電阻的功率與電阻值成正比3.電阻并聯(lián)電路（1）每個電阻兩端的電壓相等，且等于電路總電壓（2）每個電阻阻值倒數(shù)之和等于電路總電阻的倒數(shù)（3）每個電阻上流過的電流之和等于電路的總電流，每個電阻上流過的電流與電阻值成反比（4）每個電阻實際功率之和等于電路的總功率，每個電阻的功率與電阻值成反比電阻值的倒數(shù)稱為電導，用G表示，單位為西門子（S）（5）每個電阻的電導之和等于電路的總電導G＝G1＋G2＋···＋GN

（6）每個電阻上的電流與電導成正比

4.簡單直流電阻電路見書P17例題1.6，P19例題1.71.2.2復(fù)雜直流電阻電路1.基本概念(1)支路、節(jié)點與回路①支路：電路中流過同一電流的分支稱支路②節(jié)點：3條或3條以上支路的連接點稱節(jié)點③回路：電路中任一閉合的路徑稱回路(2)參考方向①電流的方向a.電流是由電荷定向移動產(chǎn)生的。b.我國習慣上以正電荷移動方向（電子移動的反方向）作為電流的方向。②電壓的方向a.電位差即是移動電荷所需的“外力”——電壓。b.我國習慣上將電壓降低的方向定義為電壓的方向。③電動勢的方向a.電動勢是用來衡量電源轉(zhuǎn)換其他形式能量能力的一個物理量，用E表示，單位是伏特，簡稱伏（V）b.電動勢的方向由電源的負極指向電源的正極c.電源電動勢和電源電壓大小相等，方向相反④電壓和電流的參考方向a.參考方向是假設(shè)的一個方向b.作用：為了解題的方便c.根據(jù)電壓和電流的正負做出正確地判斷d.當電壓和電流為正值時，電壓和電流的實際方向與參考方向一致；當電壓和電流為負值時，電壓和電流的實際方向與參考方向相反2.基爾霍夫定律(1)基爾霍夫電流定律（KCL）a.內(nèi)容：流入和流出某一節(jié)點的所有電流代數(shù)和等于零。即∑I＝0b.解題時一般取流入節(jié)點的電流為正，則流出節(jié)點的電流就為負c.其它表述：流進節(jié)點電流之和等于流出節(jié)點電流之和。即(2)基爾霍夫電壓定律（KVL）a.內(nèi)容：任意閉合回路中，電壓的代數(shù)和等于零。即

∑U＝0b.解題時一般取電壓降為正，則電壓升就是負

c.其它表述：任意閉合回路中，電阻上電壓代數(shù)和等于電動勢的代數(shù)和。即

∑IR＝∑E∑I入＝∑I出1.2.3復(fù)雜直流電阻電路分析1.支路電流法（見P26例題1.12）（1）內(nèi)容：支路電流法以支路電流為求解對象（即未知量），直接應(yīng)用KCL和KVL分別對節(jié)點和回路列出所需的方程組；然后，解出各支路電流；最后，利用歐姆定律求出其他所需的量。（2）步驟：a.標出各支路電流的參考方向，當電路有n個節(jié)點時，列出n一1個獨立的節(jié)點電流方程。b.選擇回路，標出回路方向（一般為順時針方向），當支路有m個、節(jié)點有n個時，列出m－（n－1）個回路電壓方程。c.代入已知量，解方程組，求出各支路電流值。d.若需要求其他量，借助歐姆定律求解。2.疊加定理（見P28例題1.13）內(nèi)容：線性電路中，幾個電源共同作用下的各支路電流（或各元件上的電壓），等于這幾個電源分別單獨作用時各支路電流（或各元件上電壓）的代數(shù)和3.戴維南定理內(nèi)容：任何一個線性含電源的兩個端口電路（又稱有源二端網(wǎng)絡(luò)），可以用一個電阻和一個電壓源的串聯(lián)來代替。含義：一是可以用一個電阻和一個電壓源串聯(lián)來代替一個含電源的電路；二是如何確定電阻和電壓源的參數(shù)返回1.3交流電阻電路

1.3.1交流電的基本概念

1.正弦交流電（1）正弦交流電的產(chǎn)生：正弦交流電由交流發(fā)電機產(chǎn)生（2）正弦交流電的三要素①瞬時值、最大值、有效值a.瞬時值:正弦波上每一點的幅度稱為正弦交流電的瞬時值，反映該點正弦交流電的大小，用小寫字母表示。b.最大值:正弦波上幅度最大點的值稱為峰值c.有效值:相同時間內(nèi)、相同電阻上，產(chǎn)生與交流電相同熱量所需的直流電的大小。I＝0.707ImU＝0.707Um②相位角、初相角a.發(fā)電機起動時轉(zhuǎn)子線圈平面與中心面之間的夾角稱為初相角，簡稱初相b.初相通常用φ表示c.相位角：Φ＝ωt＋φ③周期、頻率、角頻率a.周期:正弦波完成一次循環(huán)所需的時間叫周期，用T表示。單位是秒（s）

b.頻率:指1秒鐘循環(huán)的次數(shù)，用f表示。單位是赫茲（Hz），簡稱赫

c.角頻率:指1秒鐘變化的電角度，用ω表示，單位是弧度/秒（rad/s）

（3）正弦交流電的表示①波形法：②三角函數(shù)法：u=Umsin（ωt＋φu）=Usin（ωt＋φu）i＝Imsin（ωt＋φi）=Isin（ωt＋φi）2.三相正弦交流電（1）三相正弦交流電的產(chǎn)生：三相正弦交流電由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生（2）三相正弦交流電的概念①工作方式：a.三相三線制:用三根相線供電，適用于遠距離高壓輸電，可大大節(jié)省輸電線路成本b.三相四線制:用三根相線和一根中線供電，通常在低壓配電系統(tǒng)中使用②兩種電壓：相電壓和線電壓a.相電壓:相線與中線之間的電壓，即三相交流發(fā)電機繞組兩端的電壓,分別用

uU、uV、uW表示b.線電壓:相線與相線之間的電壓，通常用uUV、uVW、uWU表示（3）三相正弦交流電的表示①波形法：②三角函數(shù)法：

uU＝Upsinωt

uV＝Upsin（ωt－120°）

uW＝Upsin（ωt＋120°）3.非正弦交流電（1）方波①特點：方波的正半部分和負半部分在形狀上是方形，這意味著電壓或電流立即達到最大值，且在此變換區(qū)間其值保持不變②矩形波（2）三角波三角波由相同斜率的正向和負向斜坡組成。在正向變化期間，波形按線性比例從0增加到最大值，然后減小到0。在負向變化期間，波形按線性比例從0減小到負最大值，然后增加到0。三角波的周期可通過測量兩個最大值之間的時間來確定。三角波主要用于電子信號。（3）鋸齒波鋸齒波是三角波的一種特殊例子，其波形先按線性比例增加到正的最大值，然后迅速減小到負的最大值。即：鋸齒波的正向斜坡相對來說區(qū)間（時間）較長，其斜率比負向斜坡要小。鋸齒波常用于觸發(fā)電子電路工作。在電視機和示波器中，鋸齒波用于掃描通過屏幕的電子束產(chǎn)生圖像。1.3.2單相交流電阻電路1.電阻電壓與電流的關(guān)系（1）電阻電壓與電流的關(guān)系①大小關(guān)系：②相位關(guān)系：2.電阻的功率（1）計算公式：P＝U×I（2）波形圖：1.3.3三相交流電阻電路1.三相四線制交流電路（1）三相四線制交流電路中，每相負載接在三相電源的相線與中線之間。每相負載的電壓等于對應(yīng)的相電壓，負載電流與對應(yīng)的相線電流（線電流）相等（2）電路圖2.三相三線制交流電路（1）正弦交流電的相量表示用相量表示正弦交流電時，相量的長度