電工直流電路基礎(chǔ)知識

電工直流電路基礎(chǔ)知識第1頁/共127頁此電工誤操作，全身已高壓電被燒焦，腿已只剩下一條！第2頁/共127頁此人無事爬上電線桿，頭部已經(jīng)被電流燒焦。第3頁/共127頁安全用電常識技能目標(biāo)：了解觸電的現(xiàn)場處理措施，掌握防止觸電的保護(hù)措施。能正確選擇電氣火災(zāi)現(xiàn)場處理方法。知識目標(biāo)：

了解人體觸電的類型及常見原因。了解電氣火災(zāi)的防范及撲救常識。了解電工實訓(xùn)室的電源配置，認(rèn)識交、直流電源，認(rèn)識常用電工工具。了解電工實訓(xùn)室安全操作規(guī)程。觸電與現(xiàn)場處理1

電氣火災(zāi)與現(xiàn)場處理2第4頁/共127頁第1節(jié)觸電與現(xiàn)場處理

一、電流對人體的傷害二、人體觸電的類型與原因三、觸電的現(xiàn)場處理四、防止觸電常識第5頁/共127頁1.電流對人體的傷害形式：人體觸及帶電體時，電流通過人體，會對人體造成傷害，其傷害的形式有電擊和電傷2種。（1）電擊。當(dāng)人體直接接觸帶電體時，電流通過人體內(nèi)部，對內(nèi)部組織造成的傷害稱為電擊。（2）電傷。電傷是指電流對人體外部造成的局部傷害。2.電流對人體傷害程度的主要影響因素：（1）電流大?。?）電流通過人體的路徑。（3）通電時間。（4）電流頻率。（5）電壓高低。（6）人體狀況。（7）人體電阻。一、電流對人體的傷害第6頁/共127頁二、人體觸電的類型與原因1.人體觸電的類型：（1）低壓觸電。①單相觸電。人體的某一部位碰到相線或絕緣性能不好的電氣設(shè)備外殼時，電流由相線經(jīng)人體流入大地的觸電現(xiàn)象，稱為單相觸電，也稱單線觸電。②兩相觸電。人體的不同部位分別接觸到同一電源的兩根不同相位的相線，電流由一根相線經(jīng)人體流到另一根相線的觸電現(xiàn)象，稱為兩相觸電，也稱雙線觸電。第7頁/共127頁（2）高壓觸電：①高壓電弧觸電。人靠近高壓線（高壓帶電體），因空氣弧光放電造成的觸電，稱為高壓電弧觸電。②跨步電壓觸電。人走近高壓線掉落處，前后兩腳間電壓超過了36V造成的觸電，稱為跨步電壓觸電。第8頁/共127頁2.人體觸電的原因（1）電工違規(guī)操作（2）用電人員安全意識薄弱（3）電氣設(shè)備絕緣受損（4）其他原因第9頁/共127頁三、觸電的現(xiàn)場處理觸電處理的基本原則是動作迅速、救護(hù)得法，不驚慌失措、束手無策。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人觸電時，必須使觸電者迅速脫離電源，然后根據(jù)觸電者的具體情況，進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場急救。1.脫離電源使觸電者迅速脫離電源的常用方法如表1.1所示。第10頁/共127頁2、現(xiàn)場診斷3.現(xiàn)場急救觸電的現(xiàn)場急救方法有口對口人工呼吸搶救法和人工胸外擠壓搶救法。（1）口對口人工呼吸搶救法。第11頁/共127頁（2）人工胸外擠壓搶救法。第12頁/共127頁四、防止觸電常識防止觸電的基本原則是：不接觸低壓帶電體，不靠近高壓帶電體，接觸電線和電器前，要先把總開關(guān)斷開，不得帶電操作；判斷電路是否有電，必須用驗電筆檢測；電工操作時注意絕緣，并盡可能單手操作。常用的觸電防護(hù)措施如表1.2所示。第13頁/共127頁第14頁/共127頁第2節(jié)電氣火災(zāi)與現(xiàn)電氣火災(zāi)與現(xiàn)場處理一、電氣火災(zāi)的原因二、電氣火災(zāi)的現(xiàn)場處理三、電氣火災(zāi)的防范措施第15頁/共127頁一、電氣火災(zāi)的原因（1）短路（2）過載（3）漏電第16頁/共127頁1.盡快切斷電源2.選用合適的滅火機3.保持適當(dāng)?shù)木嚯x二、電氣火災(zāi)的現(xiàn)場處理三、電氣火災(zāi)的防范措施1.防止短路引起的火災(zāi)2.防止過載引起的火災(zāi)3.防止漏電引起的火災(zāi)第17頁/共127頁課堂練習(xí)1、家用電器的外殼應(yīng)該：

火線零線

地線第18頁/共127頁2、人接觸220V的裸線就會觸電，而小鳥卻能很悠閑地站在高壓線上，為什么小鳥不會觸電？

A.小鳥不是導(dǎo)體B.小鳥的身體體積小C.小鳥都是兩只腳站在同一根電線上，體內(nèi)不會有電流通過D.小鳥已經(jīng)長期適應(yīng)了第19頁/共127頁直流電路第20頁/共127頁知識目標(biāo)：1、了解電路組成的基本要素，理解電路模型。2、理解電流、電位、電壓、電動勢、電阻、電能、電功率等電路的基本概念。3、掌握電阻定律、歐姆定律等電路的基本定律。技能目標(biāo)：1、會識讀簡單電路圖。2、能比較電位與電壓、電壓與電動勢、電能與電功率，具有計算電路基本物理量的能力。3、會應(yīng)用電阻定律、歐姆定律分析和解決生活生產(chǎn)中的實際問題。第21頁/共127頁

夜幕降臨，人們回到了溫馨的家，亮起電燈，打開電視，城市建筑物也被流光溢彩的燈光籠罩，變得分外美麗。這一切，都離不開“電”。第22頁/共127頁認(rèn)識電路1

電路的基本物理量2電阻3歐姆定律4第23頁/共127頁第一節(jié)電路一、電路的基本組成二、電路模型三、電路的工作狀態(tài)第24頁/共127頁一、電路的基本組成1．什么是電路電路是由各種元器件(或電工設(shè)備)按一定方式連接起來的總體，為電流的流通提供了路徑。

2．電路的基本組成

(1)電源(供能元件)：為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機等)。蓄電池干電池鋰電池第25頁/共127頁(2)負(fù)載(耗能元件):使用(消耗)電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。

電動機燈泡揚聲器第26頁/共127頁控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開關(guān)等)。(3)控制器件：普通開關(guān)空氣開關(guān)第27頁/共127頁將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(如各種銅、鋁電纜線等)。(4)連接導(dǎo)線：單芯硬導(dǎo)線電纜線第28頁/共127頁二、電路模型(電路圖)由理想元件構(gòu)成的電路叫做實際電路的電路模型，也叫做實際電路的電路原理圖，簡稱為電路圖。例如手電筒的電路如圖所示。

電路是由電特性相當(dāng)復(fù)雜的器件組成的，為了便于使用數(shù)學(xué)方法對電路進(jìn)行分析，可將電路實體中的各種電器設(shè)備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來代替，而對它的實際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。理想元件手電筒的電路第29頁/共127頁常用理想元件及符號第30頁/共127頁

三、電路的工作狀態(tài)

(1)通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

(2)開路(斷路)：電路斷開，中沒有電流通過，有稱為空載狀態(tài)。第31頁/共127頁螺旋式熔斷器

圓筒形帽熔斷器螺栓連接熔斷器

(3)短路(捷路)：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直相連接，輸出電流過大對電源來說屬于嚴(yán)重過載，如沒有保護(hù)措施，電源或電器會被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險絲等保險裝置，以避免發(fā)生短路時出現(xiàn)不良后果。工程應(yīng)用

熔斷器，俗稱保險絲，是低壓供配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中最常用的安全保護(hù)電器，主要用于短路保護(hù)，有時也可用于過載保護(hù)。第32頁/共127頁第二節(jié)電路的基本物理量一、電流二、電壓三、電位四、電源電動勢五、電能和電功率第33頁/共127頁

一、電流及其參考方向

1.電流產(chǎn)生的條件自由電子的定向移動形成的電子流就稱為電流。要形成電流，首先要有可以移動的電荷——自由電子。要獲得持續(xù)的電流，導(dǎo)體兩端必須保持一定的電位差（電壓）。2.電流

衡量電流大小或強弱的物理量叫做電流強度，簡稱電流。電流的大小等于通過導(dǎo)體橫截面的電荷量與通過這些電荷量所用的時間的比值

在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。電流的常用單位還有毫安（mA）和微安（μA）：1A=103mA=106μA電流的方向習(xí)慣上規(guī)定為正電荷定向移動的方向。第34頁/共127頁如果電流的大小及方向都不隨時間變化，即在單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量相等，則稱之為穩(wěn)恒電流或恒定電流，簡稱為直流(DirectCurrent)，記為DC或dc，直流電流要用大寫字母I表示。如果電流的大小及方向均隨時間變化，則稱為變動電流。對電路分析來說，一種最為重要的變動電流是正弦交流電流，其大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡稱為交流(Alternatingcurrent)，記為AC或ac，交流電流的瞬時值要用小寫字母I或i(t)表示。3.電流的分類第35頁/共127頁4、電流的參考方向（1）定義參考方向：在解題前任意假定一個方向作為電流的參考方向?！?guī)定：

若參考方向與實際方向一致，則電流取正值；若參考方向與實際方向相反，則電流取負(fù)值。

為了計算方便，常常事先假設(shè)一個電流方向，稱為參考方向，用箭頭在電路圖中標(biāo)明。

（2）電流參考方向的表示方法：Iab（表示從a流向b）

雙下標(biāo)箭頭+-IR第36頁/共127頁（3）電流的參考方向與實際方向的關(guān)系：i>0i實際方向參考方向i<0i實際方向參考方向例I1=1A10V10I1I1

=-1A10V10I1第37頁/共127頁

二、電壓及其參考方向

1．電壓

電壓是指電路中兩點A、B之間的電位差(簡稱為電壓)，其大小等于單位正電荷受電場力作用從A點移動到B點所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。

電壓的國際單位制為伏特(V)，常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它們與V的換算關(guān)系為1

mV=10－3V；1V=10－6V；1kV=103V。第38頁/共127頁注意：電壓表一定要并聯(lián)400v以下為低壓，1000v以上為高壓。測電筆只可用于低壓，高壓不可用。強電指400v以下，36v以上；弱電指36v以下。強電有生命危險，弱電一般無危險。拓展知識第39頁/共127頁2、電壓參考方向的三種表示方式：(2)用箭頭表示：箭頭方向為電壓（降）的參考方向+U(1)用正負(fù)極性表示：由正極指向負(fù)極的方向為電壓

(降低)的參考方向U(3)用雙下標(biāo)表示：如UAB,由A指向B的方向為電壓(降)的參考方向。ABUAB第40頁/共127頁電壓(降)的參考方向+實際方向+（參考方向）UU

>0U

<0實際方向+（參考方向）U+U1=10V10V10+U110V10+U1U1=10V例第41頁/共127頁關(guān)聯(lián)參考方向—電流與電壓的參考方向一致非關(guān)聯(lián)參考方向—電流與電壓的參考方向相反(2)電阻的電壓和電流的參考方向相反（即非關(guān)聯(lián)參考方向）u

–Ri(1)電阻的電壓和電流的參考方向相同（即關(guān)聯(lián)參考方向）u

Ri+RuiiR+u第42頁/共127頁

電壓是兩點間的電位差。在電路中，A、B兩點間的電壓等于A、B兩點間的電位之差，即

UAB=VA

－VB

規(guī)定參考點的電位為零。原則上參考點是可以任意選定的，但習(xí)慣上通常選擇大地為參考點。在實際電路中也選取公共點或機殼作為參考點，一個電路中只能選一個參考點。三、電位計算電路中某點電位的方法是：

(1)確認(rèn)電位參考點的位置；

(2)確定電路中的電流方向和各元件兩端電壓的正、負(fù)極性；

(3)從被求點開始通過一定的路徑繞到電位參考點，則該點的電位等于此路徑上所有電壓降的代數(shù)和：電阻元件電壓降寫成RI形式，當(dāng)電流I的參考方向與路徑繞行方向一致時，選取“”號；反之，則選取“”號。電源電動勢寫成

E形式，當(dāng)電動勢的方向與路徑繞行方向一致時，選取“”號；反之，則選取“”號。

第43頁/共127頁Va=+5V

a

點電位：ab15Aab15AVb=-5V

b

點電位：在電路中任選一結(jié)點，設(shè)其電位為零（用標(biāo)記），此點稱為參考點。其它各點到參考點的電壓，便是該點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標(biāo)）。第44頁/共127頁例：求圖示電路中各點的電位:Va、Vb、Vc、Vd

。解：設(shè)a為參考點，即Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca

=4×20=80VVd

=Uda=6×5=30V

設(shè)b為參考點，即Vb=0VVa

=Uab=10×6=60VVc

=Ucb=E1=140VVd

=Udb=E2=90V

bac204A610AE290VE1140V56AdUab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

Uab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

第45頁/共127頁結(jié)論：(1)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；(2)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)。借助電位的概念可以簡化電路作圖bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd第46頁/共127頁

思考1：如圖

所示電路，已知：E145V，E212V，電源內(nèi)阻忽略不計；R15

，R24

，R32。求B、C、D三點的電位VB、VC、VD。第47頁/共127頁2kA+I12kI2–6V(b)思考2:

圖示電路，計算開關(guān)S斷開和閉合時A點的電位VA解:(1)當(dāng)開關(guān)S斷開時(2)當(dāng)開關(guān)閉合時,電路如圖（b）電流I2=0，電位VA=0V

。電流I1=I2=0，電位VA=6V

。2k+6VA2kSI2I1(a)電流在閉合路徑中流通第48頁/共127頁

四、電源電動勢

在內(nèi)電路中，有一種力能夠不斷地把正電荷從低電位移到高電位，這種力叫做電源力，也叫非靜電力。衡量電源力做功能力大小的物理量叫做電源電動勢。在電源內(nèi)部，電源力把正電荷從低電位（負(fù)極）移到高電位（正極）反抗電場力所做的功W與被移動電荷的電荷量q的比值就是電源電動勢，簡稱電動勢。

電源內(nèi)部電源力由負(fù)極指向正極，因此電動勢的方向規(guī)定為由電源的負(fù)極（低電位）指向正極（高電位）。第49頁/共127頁U——電路兩端電壓，單位為V；I——電路中的電流，單位為A；t——通電的時間，單位為s；W——電能，單位為J；在實際應(yīng)用中常以千瓦時（kW·h）作為電能的單位，也稱為度1、定義：在導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)部就建立了電場。電場力在推動自由電子定向移動中要做功，電場力在t時間內(nèi)所做的功即電路所消耗的電能。2、表達(dá)式及單位：電流在一段電路上所做的電功(即電能)等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積，即

W=U

I

t當(dāng)電路為純電阻電路時

或（一）、電能五、電能與電功率第50頁/共127頁

1、定義：在一定時間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時間的比值叫電功率。

2、表達(dá)式及單位：電功率用P表示，電功率是表明負(fù)載消耗電能快慢程度的物理量，單位是瓦（W）。當(dāng)電路為純電阻電路時：或3、單位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）電功率是利用功率表進(jìn)行測量的（二）、電功率第51頁/共127頁

例：一臺21英寸彩色電視機額定功率是120W，若平均每天使用6h，每度電的電費為0.45元，求每月（以30天計）應(yīng)付電費為多少？解：?每月用電時間為6×30=180h每月消耗的電能為W=Pt=0.12kW×180h=21.6kW·h=21.6度每月應(yīng)付的電費為0.45元/度×21.6度=9.72元第52頁/共127頁第三節(jié)電阻一、電阻與電阻定律二、電阻器第53頁/共127頁

1、電阻（1）定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻。（2）文字及圖形符號電阻器符號電位器符號（3）單位：歐姆（Ω）常用單位：kΩ（千歐），MΩ(兆歐)一、電阻和電阻定律第54頁/共127頁二、電阻定律

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)體的材料性質(zhì)有關(guān)。

為導(dǎo)體的電阻率m（歐米）。它與導(dǎo)體的幾何形狀無關(guān)，而與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和導(dǎo)體所處的條件有關(guān)（如溫度）

l為導(dǎo)體長度（m）S為導(dǎo)體橫截面積（m2）三、電阻與溫度的關(guān)系

溫度對導(dǎo)體電阻的影響：(1)溫度升高，自由電子移動受到的阻礙增加；(2)溫度升高，使物質(zhì)中帶電質(zhì)點數(shù)目增多，更易導(dǎo)電。隨著溫度的升高，導(dǎo)體的電阻是增大還是減小，看哪一種因素的作用占主要地位。一般金屬導(dǎo)體，溫度升高，其電阻增大。少數(shù)合金電阻，幾乎不受溫度影響，常用于制造標(biāo)準(zhǔn)電阻器。第55頁/共127頁拓展知識

人體電阻包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。體內(nèi)電阻基本穩(wěn)定，約為500歐。一般情況下，人體電阻約為1000～2000歐。若皮膚破損、多汗、潮濕、粘有導(dǎo)電粉塵、接觸導(dǎo)體的面積和接觸壓力大，都會使人體電阻降低。

超導(dǎo)現(xiàn)象

在極低溫（接近于熱力學(xué)零度）狀態(tài)下，有些金屬（一些合金和金屬的化合物）電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。人體電阻第56頁/共127頁二、電阻器1．定義：電阻器就是對電流有阻礙作用的導(dǎo)體，通常電阻器簡稱電阻。電阻器的外形（略）2．分類：固定電阻器，可變電阻器，新型電阻器（敏感電阻器）

敏感電阻器對溫度，電壓，濕度，光照，氣體，磁場，壓力等作用敏感的電阻器

壓敏電阻：阻值隨壓力變化而變化的電阻器。

濕敏電阻：由感濕層，電極，絕緣體組成，濕敏電阻主要包括氯化鋰濕敏電阻，碳濕敏電阻，氧化物濕敏電阻。

光敏電阻：光敏電阻是電導(dǎo)率隨著光量力的變化而變化的電子元件。

氣敏電阻：利用某些半導(dǎo)體吸收某種氣體后發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成，主要成分是金屬氧化物。

力敏電阻：電阻值會隨著熱敏電阻本體溫度的變化呈現(xiàn)出階躍性的變化,具有半導(dǎo)體特性.知識拓展第57頁/共127頁1.直標(biāo)法：將電阻器的主要參數(shù)直接標(biāo)注在電阻器的外殼上。三、電阻的標(biāo)注▲——表示電阻器的商標(biāo)；

RJ——“R”代表電阻器，“J”表示電阻器由金屬材料制作而成；1W——表示電阻器的額定功率為1W；5.1kΩ——表示電阻器的的電阻值為5.1kΩ；±5%——電阻值的允許偏差值為±5%。第58頁/共127頁2.數(shù)標(biāo)法：用3或4位阿拉伯?dāng)?shù)字來標(biāo)注電阻的阻值。不管用3位或4位，最后1位一定表示阻值的倍率，其余的表示阻值的有效數(shù)字。例：472表示：47×10Ω（即4.7kΩ）；

104表示：10×104Ω（即100kΩ）

4501表示：450×=4.5kΩ；1123表示：112×=112kΩ第59頁/共127頁3.色標(biāo)法：用不同顏色的色環(huán)或色點表示電阻的阻值和允許誤差，是使用最多的標(biāo)注方法。常見的有四色環(huán)電阻和五色環(huán)電阻（精密電阻），其末位是代表允許偏差（阻值誤差），倒數(shù)第二位代表倍率，前面的2位或3位是有效數(shù)字。例：識別某四環(huán)電阻電阻：（棕綠紅金）阻值。解：第一位有效數(shù)字：1；第二位有效數(shù)字：5；第三位10的2次方（即100）；第四位允許誤差為5%即阻值為：15×100=1500Ω=1.5kΩ第60頁/共127頁第四節(jié)歐姆定律一、部分電路歐姆定律二、全電路歐姆定律第61頁/共127頁一、部分電路歐姆定律

1.定理：電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比。

2.公式：

例：已知某電阻R=50Ω，兩端電壓U=100V，求流過電阻的電流為多大？

解：例：已知某電阻R=100Ω,它通過的最大允許電流為5A，求該電阻兩端所能承受的最大電壓為多少？

解：第62頁/共127頁二、電阻的伏安特性

特性曲線：以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的U－I關(guān)系曲線，叫電阻元件的伏安特性曲線。線性電阻：電阻值不隨電壓、電流的變化而變化，稱為線性電阻。即：非線性電阻：電阻值隨電壓、電流的變化而變化，稱為非線性電阻。第63頁/共127頁三、全電路歐姆定律內(nèi)電路：電源本身的電流通路，由電動勢E和內(nèi)電阻R0組成。內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常用R0表示。外電路：電源以外的電流通路。全電路：內(nèi)電路和外電路總稱。全電路歐姆定律：在整個閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內(nèi)電阻和外電阻之和成反比。公式：第64頁/共127頁外電路兩端電壓，顯然，負(fù)載電阻R值越大，其兩端電壓U也越大；當(dāng)R>>R0時(相當(dāng)于開路)，則U=E；當(dāng)R<<R0

時(相當(dāng)于短路)，則U=0，此時一般情況下的電流(I=E/R0)很大，電源容易燒毀,引起火災(zāi)，決不允許將導(dǎo)線或電流表直接接到電源上，防止短路。第65頁/共127頁

例：如圖所示，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S合到位置1時，外電路的電阻R1=14，測得電流表讀數(shù)I1=0.2A；當(dāng)開關(guān)S合到位置2時，外電路的電阻R2=9，測得電流表讀數(shù)I2=0.3A；試求電源的電動勢E及其內(nèi)阻R0

。

解:根據(jù)閉合電路的歐姆定律，列出聯(lián)立方程組E=R1I1

+

R0I1(當(dāng)S

合到位置1時)E=R2I2

+

R0I2(當(dāng)S

合到位置2時)

解得：R01，E3V。本例題給出了一種測量直流電源電動勢E和內(nèi)阻R0的方法。第66頁/共127頁直流電路基本知識第67頁/共127頁知識目標(biāo)：

1、掌握電阻串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)的連接方式，會計算等效電阻、電壓、電流和功率。

2、了解支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔的概念。掌握基爾霍夫電流、電壓定律。

3、了解電路的等效變換，了解電流源與電壓源的等效變換、戴維寧定理和疊加原理。

4、了解負(fù)載獲得最大功率的條件及其應(yīng)用。能力目標(biāo)：1、會應(yīng)用電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點分析和解決實際的簡單電路。2、會應(yīng)用基爾霍夫電流、電壓定律列出兩個網(wǎng)孔的電路方程。第68頁/共127頁電阻的連接方式1基爾霍夫定律2

兩種電源模型的等效變換

3

戴維南定理4第69頁/共127頁第一節(jié)電阻的連接方式一、電阻的串聯(lián)二、電阻的并聯(lián)三、電阻的混聯(lián)四、電路中的各點電位第70頁/共127頁一、電阻的串聯(lián)圖示電阻的串聯(lián)設(shè)總電壓為U、電流為I、總功率為P。

1.

等效電阻:

RR1R2···

Rn

2.分壓關(guān)系：第71頁/共127頁特例：兩只電阻R1、R2串聯(lián)時，等效電阻R=R1

R2,則有分壓公式

3.

功率分配:第72頁/共127頁解：將電燈(設(shè)電阻為R1)與一只分壓電R2串聯(lián)后，接入U

220V電源上，如右圖所示。

【例】有一盞額定電壓為U1

40V、額定電流為I5A的電燈，應(yīng)該怎樣把它接入電壓U220V照明電路中。圖示例題應(yīng)用舉例第73頁/共127頁

解法一：分壓電阻R2上的電壓U2=U－U1=(22040)V=180V，且U2=R2I，則

解法二：利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式可得即將電燈與一只36

分壓電阻串聯(lián)后，接入U=220V電源上即可。第74頁/共127頁（1）常用的電壓表是用微安表或毫安表改裝成的。（2）毫安表或微安表的重要參數(shù)：

Ig——滿偏電流

Rg——表頭內(nèi)阻（3）電流越大，毫安表或微安表指針的偏角就越大。由于U=IR，則毫安表或微安表兩端的電壓越大，指針偏角也越大。（4）如果在刻度盤上直接標(biāo)出電壓值，就可用來測電壓，但這時能測的電壓值很小。為了能測較大的電壓，可串聯(lián)一電阻，分擔(dān)部分電壓，就完成了電壓表的改裝。（5）測量時要與被測電路并聯(lián)。（6）關(guān)鍵：會計算串聯(lián)的電阻R的大小。設(shè)電流表的滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg，要改裝成量程為U的電壓表，求串入的R知識擴(kuò)展電壓表量程的擴(kuò)大第75頁/共127頁【例】有一只電壓表，內(nèi)阻Rg1k

，滿偏電流為Ig100μA，要把它改成量程為Un3V的電壓表，應(yīng)該串聯(lián)一只多大的分壓電阻R？上例表明，將一只量程為Ug、內(nèi)阻為Rg的表頭擴(kuò)大到量程為Un，所需要的分壓電阻為R=

(n

1)Rg，其中n=

(Un/Ug)稱為電壓擴(kuò)大倍數(shù)。Aμ第76頁/共127頁設(shè)總電流為I，總電壓為U，總功率為P。

1.等效電導(dǎo):

G=G1

G2

···

Gn

即

二、電阻并聯(lián)

2.分流關(guān)系：R1I1=R2I2=···=RnIn=RI=U

3.功率分配：

R1P1

=R2P2

=···=RnPn=RP=U2I第77頁/共127頁特例：兩只電阻R1、R2并聯(lián)時，等效電阻則有分流公式第78頁/共127頁（1）常用的電流表是用微安表或毫安表改裝成的。（2）毫安表或微安表的重要參數(shù)：

Ig——滿偏電流

Rg——表頭內(nèi)阻（3）電流越大，毫安表或微安表指針的偏角就越大，指針偏角也越大。（4）如果在刻度盤上直接標(biāo)出電壓值，就可用來測電壓，但這時能測的電壓值很小。為了能測較大的電壓，可并聯(lián)一電阻，分擔(dān)部分電流，就完成了電流表的改裝。（5）測量時要與被測電路串聯(lián)。（6）關(guān)鍵：會計算并聯(lián)的電阻R的大小。設(shè)電流表的滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg，要改裝成量程為I的電壓表，求串入的R知識擴(kuò)展電流表量程的擴(kuò)大第79頁/共127頁

【例】有一只微安表，滿偏電流為Ig=100μA、內(nèi)阻Rg=1k，

要改裝成量程為In=1A的電流表，試求所需分流電阻R。

解：如圖2-12所示，設(shè)

n=In/Ig(稱為電流量程擴(kuò)大倍數(shù))，根據(jù)分流公式可得In，則

本題中n=In/Ig=1000，

上例表明，將一只量程為Ig、內(nèi)阻為Rg的表頭擴(kuò)大到量程為In，所需要的分流電阻為R=Rg/(n

1)，其中n=

(In/Ig)稱為電流擴(kuò)大倍數(shù)。第80頁/共127頁三、電阻的混聯(lián)1、電阻混聯(lián)電路分析步驟

在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。對混聯(lián)電路的分析和計算大體上可分為以下幾個步驟：

1）．首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時重新畫出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖；

2）．利用串、并聯(lián)等效電阻公式計算出電路中總的等效電阻；

3）．利用已知條件進(jìn)行計算，確定電路的端電壓與總電流；

4）．根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電流或各部分的電壓。第81頁/共127頁第82頁/共127頁求圖所示電路中的Uab和第83頁/共127頁第二節(jié)基爾霍夫定律一、支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔二、基爾霍夫電流定律三、基爾霍夫電壓定律四、支路電流法第84頁/共127頁圖-1圖-2有且僅有一條有源支路，可以用電阻的串、并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行化簡，是簡單電路。有兩條有源支路，不能用電阻的串并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行化簡，是復(fù)雜電路。第85頁/共127頁一、幾個常用電路名詞

1、支路

由一個或幾個元件首尾相接構(gòu)成的無分支電路。

2、節(jié)點3、回路4、網(wǎng)孔三條或三條以上支路的連接點。電路中任何一個閉合路徑。(問1：流過同一支路的電流有何特點？）想想中間無任何支路穿過的回路。（網(wǎng)孔是最簡單的回路，或是不可再分的回路。）第86頁/共127頁

請問下列電路有幾條支路、幾個節(jié)點、幾個回路、幾個網(wǎng)孔？【動動腦】第87頁/共127頁二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點電流定律)

1.電流定律(KCL)內(nèi)容

圖

電流定律的舉例說明

電流定律的第一種表述：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流出的電流之和，即I流入

I流出例如圖3-2中，在節(jié)點A上：I1＋I(xiàn)3

I2＋I(xiàn)4＋I(xiàn)5第88頁/共127頁電流定律的第二種表述：在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的各支路電流代數(shù)和恒等于零，即

I

0。一般可在流入節(jié)點的電流前面取“”號，在流出節(jié)點的電流前面取“”號，反之亦可。例如圖3-2中，在節(jié)點A上：I1I2

I3I4I5

0圖電流定律的舉例說明

第89頁/共127頁在使用電流定律時，必須注意：

(1)

對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出(n

1)

個獨立的電流方程。

(2)

列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數(shù)值。為分析電路的方便，通常需要在所研究的一段電路中事先選定(即假定)電流流動的方向，叫做電流的參考方向，通常用“→”號表示。電流的實際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負(fù)來判斷，當(dāng)I>0時，表明電流的實際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；當(dāng)I<0時，則表明電流的實際方向與所標(biāo)定的參考方向相反。第90頁/共127頁

(1)對于電路中任意假設(shè)的封閉面來說,電流定律仍然成立。如圖3-3中，對于封閉面S來說，有I1+I2=I3。

電流定律的應(yīng)用舉例(2)電流定律的應(yīng)用舉例(1)

(2)對于網(wǎng)絡(luò)

(電路)之間的電流關(guān)系，仍然可由電流定律判定。如圖中，流入電路B中的電流必等于從該電路中流出的電流。

2.

KCL的應(yīng)用舉例

第91頁/共127頁

(3)若兩個網(wǎng)絡(luò)之間只有一根導(dǎo)線相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。

(4)若一個網(wǎng)絡(luò)只有一根導(dǎo)線與地相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。

【例】如圖所示電橋電路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12mA，試求其余電阻中的電流I2、I5、I6。例題第92頁/共127頁解：說明：電流I2與I5均為正數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相同，I6為負(fù)數(shù)，表明它的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。在節(jié)點a上：I1=I2+I3，則I2=I1

I3=(25

16)mA=9mA在節(jié)點d上：I1=I4+I5，則I5=I1

I4=(25

12)mA

=13mA在節(jié)點b上：I2=I6+I5，則I6=I2

I5=(9

13)mA=4mA第93頁/共127頁練一練：1)、第94頁/共127頁三、基爾霍夫電壓定律(回路電壓定律)

1.

電壓定律(KVL)內(nèi)容

在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即

如圖電路說明基夫爾霍電壓定律。圖電壓定律的舉例說明

第95頁/共127頁沿著回路abcdea繞行方向，有Uac=Uab+Ubc=R1I1+E1，

Uce=Ucd+Ude=R2I2

E2，

Uea=R3I3，

則

Uac+Uce+Uea=0即

R1I1+E1

R2I2

E2+R3I3=0上式也可寫成R1I1

R2I2+R3I3=

E1+E2對于電阻電路來說，任何時刻，在任一閉合回路中，各段電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和，即第96頁/共127頁

(1)

標(biāo)出各支路電流的參考方向并選擇回路繞行方向(既可沿著順時針方向繞行，也可沿著逆時針方向繞行)；

(2)

電阻元件的端電壓為±RI，當(dāng)電流I的參考方向與回路繞行方向一致時，選取“+”號；反之，選取“”號；

(3)

電源電動勢為E，當(dāng)電源電動勢的標(biāo)定方向與回路繞行方向一致時，選取“+”號，反之應(yīng)選取“”號。

2．利用RI=E

列回路電壓方程的原則

第97頁/共127頁四、支路電流法

以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路(或各元件)的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。對于具有b條支路、n個節(jié)點的電路，可列出(n1)個獨立的電流方程和b(n1)個獨立的電壓方程。第98頁/共127頁想一想：US1R1R2R3I1US2I2I3++--abR1R2+-USII=US/(R1+R2)

I1、I2、I3如何計算呢?第99頁/共127頁首先，用基爾霍夫電流定律列寫節(jié)點KCL方程

對節(jié)點b列出KCL方程I2+I3

=I1

可見，對具有兩個節(jié)點的電路，應(yīng)用基爾霍夫電流定律只能列出2-1＝1個獨立方程。

對節(jié)點a列出KCL方程I1=I2+I3

推廣:一般來說，對具有n個節(jié)點的電路用基爾霍夫電流定律只能得到(n—1)個獨立節(jié)點KCL方程。(一)、支路電流法的推導(dǎo)US1R1R2R3I1US2I2I3++--ab第100頁/共127頁其次，用基爾霍夫電壓定律列出獨立的KVL方程。對網(wǎng)孔L2可列出-R2I2+R3I3+US2=0可見,對有2個節(jié)點3條支路的電路,用基爾霍夫電壓定律可列出3-1個獨立的KVL方程。

結(jié)論：對于n個節(jié)點,b條支路組成的電路，應(yīng)用KCL和KVL，一共列出(n一1)個節(jié)點電流方程和b一(n一1)個回路電壓方程，共b個方程，故可解出b個支路電流。對網(wǎng)孔L1可列出R1I1+R3I3-US1=0L1L2US1R1R2R3I1US2I2I3++--ab新星中等專業(yè)學(xué)校

推廣:對于n個節(jié)點,b條支路組成的電路中,可列出b-(n-1)個回路電壓方程。第101頁/共127頁(二）、應(yīng)用支路電流法的步驟1、首先分析電路,確定電路中的節(jié)點數(shù)和支路數(shù);2、假定各支路電流參考方向和網(wǎng)孔繞行方向；3、利用基爾霍夫電流定律，列出節(jié)點電流方程；4、選定回路，列出回路電壓方程；5、聯(lián)立方程組,代入?yún)?shù)求解;6、確定電流的實際方向新星中等專業(yè)學(xué)校第102頁/共127頁例：圖中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20?，R2=5?，R3=6?。求：各支路電流R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2解：節(jié)點a：

I1+I2=I3

2、假定各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔的繞行方向；3、利用基爾霍夫電流定律，列出節(jié)點電流方程；4、選定回路，列出回路電壓方程；網(wǎng)孔L1：R1I1+R3I3-US1=0

網(wǎng)孔L2：R2I2+R3I3-US2=01、分析電路,確定電路中有2個節(jié)點,3條支路;第103頁/共127頁5、聯(lián)立方程組，代入?yún)?shù)求解。

R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2解：I1+I2=I3(1)20I1+6I3-140=0(2)5I2+6I3-90=0(3)

I1+I2=I3(1)R1I1+R3I3-US1=0(2)R2I2+R3I3-US2=0(3)例：圖中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20?，R2=5?，R3=6?。求：各支路電流第104頁/共127頁解：電流I1、I2、I3均為正值,說明各電流實際方向與假定電流參考相同.I1=4AI2=6AI3=10A解之得:例：圖中：若已知US1=140V，US2=90V，R1=20?，R2=5?，R3=6?。求：各支路電流R1R2R3I1I2I3abUS2++--US1L1L2第105頁/共127頁思考R3I1I2I3abUS2++--US1R1R2改變電流的參考方向和網(wǎng)孔的繞行方向后，電路的方程該怎么列，結(jié)果會有什么樣的變化：圖中：若已知

US1=140V，US2=90V， R1=20?，R2=5?， R3=6?。求：各支路電流第106頁/共127頁練習(xí)：如圖所示電路，已知：E1=42V，E2=21V，R1=12，R2=3，R3=6，試求：各支路電流I1、I2、I3。第107頁/共127頁解：該電路支路數(shù)b=3、節(jié)點數(shù)n=2，所以應(yīng)列出1個節(jié)點電流方程和2個回路電壓方程，并按照

RI=E

列回路電壓方程的方法：

(1)

I1=I2+I3

(

任一節(jié)點)

(2)

R1I1+R2I2=E1+E2

(網(wǎng)孔1)

(3)

R3I3R2I2=E2

(網(wǎng)孔2)代入已知數(shù)據(jù)，解得：I1=4A，I2=5A，I3=1A。電流I1

與I2

均為正數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相同，I3

為負(fù)數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。第108頁/共127頁第三節(jié)兩種電源模型的等效變換一、電壓源二、電流源三、兩種實際電源模型之間的等效變換第109頁/共127頁一、電壓源通常所說的電壓源一般是指理想電壓源，其基本特性是其電動勢(或兩端電壓)

US保持固定不變或是一定的時間函數(shù)e(t)，但電壓源輸出的電流卻與外電路有關(guān)。實際電壓源是含有一定內(nèi)阻R0的電壓源。圖3-18電壓源模型

第110頁/共127頁二、電流源通常所說的電流源一般是指理想電流源，其基本特性是所發(fā)出的電流固定不變(Is)或是一定的時間函數(shù)is(t)，但電流源的兩端電壓卻與外電路有關(guān)。實際電流源是含有一定內(nèi)阻Rs

的電流源。圖電流源模型

第111頁/共127頁三、兩種實際電源模型之間的等效變換實際電源可用一個理想電壓源US和一個電阻R0串聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為U=US

R0I實際電源也可用一個理想電流源IS和一個電阻RS并聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系為U=RSIS

RSI對外電路來說，實際電壓源和實際電流源是相互等效的，等效變換條件是R0=RS

，

US=RSIS

或

IS=US/R0第112頁/共127頁

【例3-6】如圖3-18所示的電路，已知電源電動勢US=6V，內(nèi)阻R0=0.2，當(dāng)接上R=5.8

負(fù)載時，分別用電壓源模型和電流源模型計算負(fù)載消耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。圖3-18例題3-6

第113頁/共