電工技術(shù)-電路基本概念及組成課件

電工技術(shù)模塊一電路的基本概念基本定律任務(wù)（一）：電路及基本物理量【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．了解電路的基本組成及各部分的作用；

2．理解電動(dòng)勢(shì)、電位、電功率的概念；

3．掌握電壓、電流的概念；理解電壓、電流的參考方向；

4.能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單直流電路的測(cè)試。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1．電壓、電流和電功率的定義、方向的理解和掌握；

2．電流和電壓的參考方向的理解。

3.掌握電阻定律、歐姆定律、焦耳定律，了解電阻與溫度的關(guān)系。一、電路的基本結(jié)構(gòu)

1.電路的概念：電流所流過(guò)的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來(lái)的。

2.典型的生產(chǎn)任務(wù)：電路的結(jié)構(gòu)形式和所能完成的任務(wù)是多種多樣的，最典型的是照明電路和手電筒電路。照明電路實(shí)物圖照明電路原理圖手電筒電路手電筒電路實(shí)物圖手電筒電路模型圖3.電路的組成（3）中間環(huán)節(jié)：傳遞信號(hào)、傳輸、控制、分配電能。如連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)電路的元件，開關(guān)、按鈕熔斷器、接觸器、各種繼電器等。

電路的基本組成包括以下三個(gè)部分：（1）電源(供能元件)：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置（產(chǎn)生電能的裝置）。如：發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等。（2）負(fù)載(耗能元件)：把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置。如：電動(dòng)機(jī)等。

各種蓄電池和干電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。電源

汽輪發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。如圖所示電力網(wǎng)系統(tǒng)電源:

提供電能的裝置發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用信號(hào)源:

提供信息放大器揚(yáng)聲器話筒信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等直流電源:

提供能源直流電源負(fù)載電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。如話筒電路4.電路的作用

(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理放大器揚(yáng)聲器話筒二、電路的狀態(tài)

1．通路（閉路）：電路各部分聯(lián)接成閉合回路，有電流通過(guò)。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，電路中無(wú)電流通過(guò),也稱為空載。

①下圖中開關(guān)S閉合時(shí)為通路；S斷開時(shí)為開路。I=0；R0I=U0

=0根據(jù)U

=E-R0I

U

=

E

PS

=PL

=P0=0

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，短路時(shí)電流很大，會(huì)損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量避免。輸出電流過(guò)大對(duì)電源來(lái)說(shuō)屬于嚴(yán)重過(guò)載，如沒有保護(hù)措施，電源或電器會(huì)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(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。

②

圖中電源短接時(shí)為短路。故障電路斷路：短路：電源短路電路被切斷，沒有電流通過(guò)電路中電流很大，會(huì)燒壞電源，引起火災(zāi)被短路的用電器不能工作用電器短路三、電路模型

1．電路圖：用規(guī)定的圖形符號(hào)表示電路連接情況的圖。（如下圖)

2．電路模型：用理想化元器件模型構(gòu)成的電路。

將實(shí)際電器元件，只考慮其主要物理性質(zhì)，并近似看成理想元件，就是將實(shí)際元件等效成電路模型；

實(shí)際電器元件的模型表示，構(gòu)成了電路模型——電路圖。實(shí)際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個(gè)由導(dǎo)線繞制的線圈就有幾種模型形式。實(shí)際線圈

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(duì)電路進(jìn)行分析，可將電路實(shí)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(lái)代替，而對(duì)它的實(shí)際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。理想元件理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。理想無(wú)源元件理想電源元件由實(shí)際電路元件組成的電路稱為電路實(shí)體?？蓪㈦娐穼?shí)體中各個(gè)實(shí)際的電路元件都用表征其物理性質(zhì)的理想電路元件代替。用理想電路元件組成的電路稱為電路實(shí)體的電路模型。理想電路元件理想電阻元件（電阻）（一）理想無(wú)源元件理想電容元件（電容）理想電感元件（電感）進(jìn)入理想電源元件理想電路元件（一）理想無(wú)源元件返回理想無(wú)源元件1、理想電阻元件13（一）理想無(wú)源元件返回理想無(wú)源元件２、理想電容元件143、理想電感元件15返回理想無(wú)源元件理想電壓源（二）理想電源元件進(jìn)入理想無(wú)源元件理想電流源本身功耗忽略不計(jì)，只起產(chǎn)生電能的作用理想電源元件的兩種工作狀態(tài)返回理想電源元件1、理想電壓源（恒壓源）特點(diǎn)17（二）理想電源元件返回理想電源元件1、理想電壓源（恒壓源）特點(diǎn)17輸出電壓Ｕ是由它本身確定的定值，與輸出電流和外電路情況無(wú)關(guān)。輸出電流Ｉ不是定值，與輸出電流和外電路情況有關(guān)。（二）理想電源元件返回理想電源元件２、理想電流源（恒流源）特點(diǎn)18返回理想電源元件2、理想電流源（恒流源）輸出電流Ｉ是由它本身確定的定值，與輸出電壓和外電路情況無(wú)關(guān)。輸出電壓Ｕ不是定值，與輸出電壓和外電路情況有關(guān)。特點(diǎn)18返回理想電源元件3、理想電源元件的兩種工作狀態(tài)1920實(shí)際電源的模型例題：在圖示直流電路中已知理想電壓源的電壓US＝3V，理想電流源的電流IS=3A，電阻R=3Ω。求（1）理想電壓源的電壓和理想電流源的電流；（2）討論電路的功率平衡關(guān)系。21手電筒的電路模型R+RoE–S+U–I例：手電筒手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。今后分析的都是指電路模型，簡(jiǎn)稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。

3．作用：便于分析計(jì)算。

模擬手電筒電路理想線圈模型不能忽略線圈損耗的線圈模型考慮線圈匝與匝之間電容效應(yīng)的模型4.電路圖部分常用符號(hào)四、電路的基本物理量1、電流電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)形成電流。電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子(負(fù)電荷){規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的參考方向(正方向)在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的一個(gè)電流方向。電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流值為正；反之為負(fù)。電路圖中標(biāo)注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可以任意規(guī)定。RI

>0I<0R

交流電的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。電流的強(qiáng)弱(或大小)：t

：為時(shí)間，單位是秒(s)；Q

：

t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線的電荷量，單位是庫(kù)(C)；I

：電流電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103

mA=106

A

實(shí)際方向和參考方向的關(guān)系為：電流實(shí)際方向和參考方向相同，電流為正值，反之取負(fù)值。如圖所示。I參考方向?qū)嶋H方向(a)I>0實(shí)際方向參考方向(b)I<0I電流的實(shí)際方向與參考方向電流對(duì)負(fù)載有各種不同的作用和效應(yīng)，熱和磁效應(yīng)總是伴隨電流一起發(fā)生。電流的作用和效果電流的作用效果2.電壓與電動(dòng)勢(shì)電壓：維持電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電源在電路中能產(chǎn)生和保持電壓;電源內(nèi)部的非靜電力分離電荷，把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能。兩種不同極性的電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。電壓為零＋＋＋低電壓＋＋＋高電壓＋＋＋要把電荷分離，必須對(duì)電荷做功，而做功是由電源完成的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所作的功稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓。實(shí)際正方向假設(shè)正方向（參考方向）電壓的方向?qū)嶋H正方向：高電位指向低電位的方向假定正方向：任意選取的方向?qū)嶋H方向和參考方向的關(guān)系為：當(dāng)電壓實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，電壓為正，反之，電壓為負(fù)。如圖所示。-參考方向U實(shí)際方向+(A)U>0參考方向U實(shí)際方向+-(B)U<0電壓的實(shí)際方向與參考方向uabUab+正負(fù)號(hào)

雙下標(biāo)箭頭uab電壓的表示方法-發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。常見電能轉(zhuǎn)換裝置：(1)電磁感應(yīng)：將條形磁鐵插入線圈再拔出，在磁鐵的運(yùn)動(dòng)期間，電壓表的指針擺動(dòng)，利用電磁感應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電壓。(2)熱電偶:將一段銅絲和一段康銅絲絞合或焊接起來(lái)，用導(dǎo)線接上一個(gè)電壓表，在銅絲和康銅絲的連接處加熱。銅和康銅張開兩端之間產(chǎn)生電壓。

(3)光敏元件：通過(guò)光來(lái)產(chǎn)生電壓。金屬基片覆蓋層阻擋層接觸環(huán)光硒將光敏元件接在電壓表上，用光源照射光敏器件，光敏元件的兩端就會(huì)產(chǎn)生電壓。(4)壓電效應(yīng)：通過(guò)石英晶體的形變產(chǎn)生電壓。將壓電晶體與高內(nèi)阻的電壓表相連接；mV晶體在其特定的表面施加壓力或拉力；晶體內(nèi)部電荷將位移，進(jìn)而產(chǎn)生電壓。反之在晶體上加電壓，晶體將產(chǎn)生機(jī)械變形。另外，對(duì)絕緣材料摩擦也可以產(chǎn)生電壓。產(chǎn)生電壓過(guò)程是非靜電力對(duì)電荷的做功過(guò)程，做的功越大，電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大。電源的這種本領(lǐng)用電動(dòng)勢(shì)表示。電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功

WS

與其電量Q之比稱為電動(dòng)勢(shì)，用E

表示，即E的單位是伏(V)WS單位是焦耳(J)

Q的單位是庫(kù)(C)電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正電荷方向。當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流I。R+-EI+-U＋靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用電壓U表示W(wǎng)：靜電力移動(dòng)電荷做的功；Q:

被移動(dòng)電荷的電量；U：電壓電壓的方向規(guī)定為由正極(高電位端)指向負(fù)極(低電位端)，單位為伏(V)。與電流情況類似，電壓和電動(dòng)勢(shì)未知方向時(shí)也可假設(shè)參考方向，結(jié)合計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)來(lái)決定其實(shí)際方向。在電路分析時(shí)，經(jīng)常采用關(guān)聯(lián)參考方向。也就是說(shuō)只需假定電流的參考方向，電壓的極性按照電流流進(jìn)為正，流出為負(fù)，這樣可以簡(jiǎn)化電路的計(jì)算。3.電位電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電流；電流從高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。*電位用字母V表示；**不同點(diǎn)電位用字母V加

下標(biāo)表示；***衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為0V。+-REI+-Uabcd電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“”表示)，電路中任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓，就是該點(diǎn)的電位。+-R2

EI+-UabcdR1

[例]

圖示電路，E=10V，R1

=R2

=2

，求各點(diǎn)電位。

[解]

該電路c點(diǎn)是零電位點(diǎn)I=2.5A，Va=Uac

=10V，Vb

=Ubc

=5V，Vc

=Vd=0V電壓等于電位差例如，Uab

=Va

-Vb

=5V

4、電阻電阻元件：是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。電阻定律：

——制成電阻的材料電阻率，國(guó)際單位制為歐姆·米(·m)

；

l

——繞制成電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度，國(guó)際單位制為米(m)

；S

——繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國(guó)際單位制為平方米(m2)

；R——電阻值，國(guó)際單位制為歐姆()

。經(jīng)常用的電阻單位還有千歐(k)、兆歐(M)1k=103

；

1M=106

電阻與溫度的關(guān)系電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1C時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。如果設(shè)任一電阻元件在溫度t1時(shí)的電阻值為R1，當(dāng)溫度升高到t2時(shí)電阻值為R2，則該電阻在t1~t2溫度范圍內(nèi)的(平均)溫度系數(shù)為如果R2>R1，則

>0，將R稱為正溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而增大；如果R2<R1，則

<0，將R稱為負(fù)溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而減小。顯然

的絕對(duì)值越大，表明電阻受溫度的影響也越大。R2=R1[1

(t2－t1)]常見線性電阻的外形圖各式各樣的電阻RJ13.14.15型金屬膜電阻器

RJ13.14.15MetalfilmResistor

厚膜片式電阻器RX21,RX710,RX25功率型線繞電阻器

RX21(RX1)被漆線繞電阻器;RX21,RX710,RX25PowerWireWoundResistorRX20,RX20-T普通線繞電阻器10k1W

電阻元件的參數(shù)可以用符號(hào)直接標(biāo)注在電阻上，也可使用色環(huán)表明。第一環(huán)最后一環(huán)色環(huán)符號(hào)規(guī)定顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差(%)工作電壓/V銀色 102 10

金色 101 5

黑色 01004

棕色 1

101 1

6.3灰色 8 10863

白色

9 109 50~20

黃色 4 10425

顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差(％)工作電壓/V紅色 2 102 210橙色 3 103 16

綠色 5 105 0.532 藍(lán)色 6 106 0.2540紫色 7 107 0.150無(wú)色

20 某電阻色環(huán)顏色[解]R=27102

=

2700允許誤差

5％電阻色標(biāo)如圖示依次為紅、紫、紅、金，求阻值為多少？[例]色環(huán)含義：最后一環(huán)是允許誤差，最后前一環(huán)為乘數(shù)，前面依次是有效數(shù)字。有效數(shù)字有兩位或三位。第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為乘數(shù)第四條為允許誤差紅色2102紫色7107金色

5％電阻色環(huán)顏色依次為橙、橙、紅、紅、棕，求阻值為多少？想想看你算對(duì)了嗎？第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為第三位數(shù)第四條為乘數(shù)第五條為允許誤差答案：電阻33200，允許誤差

1％熱敏電阻和壓敏電阻是非線性電阻。PTCNTC溫度電阻率熱敏電阻有負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC)和正溫度系數(shù)電阻(PTC)。非線性電阻壓敏電阻該電阻的阻值會(huì)隨電壓的增大而急劇減小。壓敏電阻可用于過(guò)壓保護(hù)。將它并聯(lián)在被保護(hù)元件兩端，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，其電阻急劇減小，將電流分流。5.電能電場(chǎng)力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式U=W/Q

知，電能W=QU，由于Q=It，所以W=QU=UIt國(guó)際單位制下，電能的單位是焦耳(J)，也用千瓦時(shí)(kWh，俗稱度)表示。1kWh=1000W3600s=3.6106J電能可直接用電能表(電度表)測(cè)出。kW·hkW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄電能

V、A、Hz

值是電壓電流和頻率的使用條件

2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(shí)(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)2500轉(zhuǎn)。

[例]

額定功率120W彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)0.45元，工作5小時(shí)電費(fèi)為多少？[解]

電費(fèi)=0.1250.45元

=0.27元

【例1-1】有一功率為60W的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?解：該電燈平均每月工作時(shí)間t=430=120h，則W=P·t=60120=7200W·h=7.2kW·h即每月消耗的電能為7.2度，約合為3.6106

7.22.6107J

6、電功率電功率(簡(jiǎn)稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。兩端電壓為U、通過(guò)電流為I的任意二端元件(可推廣到一般二端網(wǎng)絡(luò))的功率大小為P=UI

功率的國(guó)際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關(guān)系是1mW=103W；

1kW=103W用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母P

表示，即單位：瓦(W)、或千瓦(kW)電功率可利用功率表測(cè)量。右圖為功率表的接線圖

[例]

額定電壓220V，電流5A的電爐功率為多大？

[解]P=UI=220

5W=1100W*12*34+－URkW

吸收或發(fā)出：一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負(fù)載，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲(chǔ)能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率P=0。通常所說(shuō)的功率P又叫做有功功率或平均功率。五、電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長(zhǎng)期安全地正常工作，都規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。額定電壓——電氣設(shè)備或元器件所允許施加的最大電壓。額定電流——電氣設(shè)備或元器件允許通過(guò)的最大電流。額定功率——在額定電壓和額定電流下消耗的功率，即允許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。輕載狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無(wú)法正常工作。過(guò)載(超載)狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)，過(guò)載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。輕載和過(guò)載都是不正常的工作狀態(tài)，一般是不允許出現(xiàn)的。

[例]

標(biāo)有100、4W的電阻，如果將它接在20V或40

V的電源上，能否工作？解：額定功率為4W，若電阻消耗的功率超過(guò)4W就會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象甚至燒毀。(1)在20V電源作用下P=PN

可以正常工作P＝U2R202100＝W＝4W

(2)在40V電源作用下100P=

W=40216W

實(shí)際功率遠(yuǎn)大于額定值(P>>PN)，此時(shí)極易燒毀電阻使其不能正常工作。六、焦耳定律電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)為

Q=I2Rt

I——通過(guò)導(dǎo)體的直流電流或交流電流的有效值，單位為A。

R——導(dǎo)體的電阻值，單位為。

T——通過(guò)導(dǎo)體電流持續(xù)的時(shí)間，單位為s。

Q——焦耳熱單位為J。任務(wù)（二）：歐姆定律的認(rèn)識(shí)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．理解部分電路的歐姆定律；

2．理解閉合電路的歐姆定律；

3．應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行電路的分析計(jì)算。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1．負(fù)載獲得最大功率的條件；

2．伏安法測(cè)電阻。

一、部分電路歐姆定律

1．條件：不含電源的部分電路。

2．內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反比。

3．電功和電功率例1-2

已知一白熾燈的燈絲電阻為1210，若將它接于220V電路中，求流過(guò)燈絲的電流及該燈的功率。解：二、全電路歐姆定律

1．條件：由電源和負(fù)載組成的閉合電路。

2．內(nèi)容：電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻成反比。

全電路是一個(gè)由電源和負(fù)載組成的閉合電路，如圖所示。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R為負(fù)載的電阻、E為電源電動(dòng)勢(shì)、r為電源的內(nèi)阻。式中：

E——電源電動(dòng)勢(shì)，單位是伏[特]，符號(hào)為V；

R——負(fù)載電阻，單位是歐[姆]，符號(hào)為Ω；

R0——電源內(nèi)阻，單位是歐[姆]，符號(hào)為Ω；

I——閉合電路中的電流，單位是安[培]，符號(hào)為A。閉合電路歐姆定律說(shuō)明：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）成反比。三、負(fù)載獲得最大功率的條件容易證明：在電源電動(dòng)勢(shì)E及其內(nèi)阻r保持不變時(shí)，負(fù)載R獲得最大功率的條件是R=r，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為電源輸出功率與外電路(負(fù)載)電阻的關(guān)系曲線

【例】如圖所示，直流電源的電動(dòng)勢(shì)E10V、內(nèi)阻r

0.5Ω，電阻R1

2Ω，問：可變電阻RP調(diào)至多大時(shí)可獲得最大功率Pmax？

解:將(R1＋r)視為電源的內(nèi)阻，則RP

R1＋r2.5時(shí)，RP

獲得最大功率圖2-4例題2-2

任務(wù)（三）：負(fù)載的連接【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．理解串聯(lián)電路的特點(diǎn)；

2．理解并聯(lián)電路的特點(diǎn)；

3．應(yīng)用串并聯(lián)進(jìn)行電路的分析計(jì)算?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1．混聯(lián)電路的分析。

一、電阻的串聯(lián)

電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)

應(yīng)用舉例

一、電阻串聯(lián)設(shè)總電壓為U、電流為I、總功率為P。1.

等效電阻:

RR1R2···

Rn2.分壓關(guān)系：3.功率分配：特例：兩只電阻R1、R2串聯(lián)時(shí)，等效電阻R=R1

R2,則有分壓公式應(yīng)用舉例

【例】有一盞額定電壓為U1

40V、額定電流為I

5A的電燈，應(yīng)該怎樣把它接入電壓U

220V照明電路中。解:將電燈(設(shè)電阻為R1)與一只分壓電R2串聯(lián)后，接入U(xiǎn)

220V電源上，如圖所示。解法二：利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式可得解法一：分壓電阻R2上的電壓為

U2=U－U1=22040=180V，且U2=R2I，則即將電燈與一只36

分壓電阻串聯(lián)后，接入U(xiǎn)=220V電源上即可。

【例2-4】有一只電流表，內(nèi)阻Rg

1k

，滿偏電流為Ig

100μA，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？解：如圖2-9所示。該電流表的電壓量程為Ug

=RgIg

=0.1V，與分壓電阻R串聯(lián)后的總電壓Un=3V，即將電壓量程擴(kuò)大到n=Un/ug

=30倍。利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式，可得則上例表明，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)。二、電阻的并聯(lián)1.電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)2.應(yīng)用舉例1.電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)

設(shè)總電流為I、電壓為U、總功率為P。1.等效電導(dǎo):

G=G1

G2

···

Gn

即

2.分流關(guān)系：

R1I1=R2I2=···=RnIn

=RI

=U3.功率分配：

R1P1=R2P2=···=RnPn

=RP=U2特例：兩只電阻R1、R2并聯(lián)時(shí)，等效電阻，則有分流公式應(yīng)用舉例

【例2-5】如圖2-11所示，電源供電電壓U=220V，每根輸電導(dǎo)線的電阻均為R1=1，電路中一共并聯(lián)100盞額定電壓220V、功率40W的電燈。假設(shè)電燈在z作(發(fā)光)時(shí)電阻值為常數(shù)。試求：(1)當(dāng)只有10盞電燈工作時(shí)，每盞電燈的電壓UL和功率PL；(2)當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，每盞電燈的電壓UL和功率PL。

解:每盞電燈的電阻為R=U2/P=1210Ω，n盞電燈并聯(lián)后的等效電阻為Rn

=R/n根據(jù)分壓公式，可得每盞電燈的電壓，功率

(1)當(dāng)只有10盞電燈工作時(shí)，即n=10，則Rn

=R/n=121，因此

(2)當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，即n=100，則Rn

=R/n=12.1，

【例2-6】有一只微安表，滿偏電流為Ig

=100A、內(nèi)阻Rg=1kΩ，

要改裝成量程為In=100mA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，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)。三、電阻的混聯(lián)1.電阻混聯(lián)電路分析步驟2.解題舉例一、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(duì)混聯(lián)電路的分析和計(jì)算大體上可分為以下幾個(gè)步驟：

1.首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時(shí)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(jì)算出電路中總的等效電阻；

3.利用已知條件進(jìn)行計(jì)算，確定電路的總電壓與總電流；

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電壓。

【例2-7】如圖2-13所示，已知R1

R2

8，R3

R4

6

，R5

R6

4

，R7

R8

24

，R9

16

；電壓U

224V。

試求：(1)

電路總的等效電阻RAB與總電流IΣ；

(2)

電阻R9兩端的電壓U9與通過(guò)它的電流I9。圖2-13例題2-7

解:(1)R5、R6、R9三者串聯(lián)后，再與R8并聯(lián)，E、F兩端等效電阻為REF(R5R6

R9)∥R824∥24

12REF、R3、R4三者電阻串聯(lián)后，再與R7并聯(lián)，C、D兩端等效電阻為RCD(R3

REF

R4)∥R724∥2412

總的等效電阻RAB

R1

RCD

R228

總電流IΣ

U/RAB224/288A(2)利用分壓關(guān)系求各部分電壓：UCD=RCDI

=96V，

【例2-8】如圖2-14所示，已知R

10

，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r

0.5

，試求電路中的總電流I。圖2-14例題

2-8的等效電路

解:首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，并畫出等效電路，如圖2-15所示。四只電阻并聯(lián)的等效電阻為Re

R/42.5

根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的總電流為圖2-15例題2-8的等效電路

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解萬(wàn)用表的基本原理和設(shè)計(jì)組裝方法；

2、學(xué)會(huì)正確使用萬(wàn)用表；

3、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單直流電源的制作

?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】

1．萬(wàn)用表的使用和組裝。

任務(wù)（三）：萬(wàn)用表的使用和組裝一、萬(wàn)用表的基本功能萬(wàn)用電表又叫做復(fù)用電表，通常稱為萬(wàn)用表。它是一種可以測(cè)量多種電量的多量程便攜式儀表，由于它具有測(cè)量的種類多，量程范圍寬，價(jià)格低以及使用和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于電氣維修和測(cè)試中。一般的萬(wàn)用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、電阻、交流電壓等，有的萬(wàn)用表還可以測(cè)量音頻電平、交流電流、電容、電感以及晶體管的β值等。二、萬(wàn)用表的基本原理萬(wàn)用表的基本原理是建立在歐姆定律和電阻串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律基礎(chǔ)之上的。萬(wàn)用表的表頭是進(jìn)行各種測(cè)量的公用部分。表頭內(nèi)部有一個(gè)可動(dòng)的線圈（叫做動(dòng)圈），它的電阻Rg稱為表頭的內(nèi)阻。動(dòng)圈處于永久磁鐵的磁場(chǎng)中，當(dāng)動(dòng)圈通有電流之后會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。固定在動(dòng)圈上的指針隨著動(dòng)圈一起偏轉(zhuǎn)的角度，與動(dòng)圈中的電流成正比。當(dāng)指針指示到表盤刻度的滿標(biāo)度時(shí)，動(dòng)圈中所通過(guò)的電流稱為滿偏電流Ig。Rg與Ig是表頭的兩個(gè)主要參數(shù)。1.

直流電壓的測(cè)量將表頭串聯(lián)一只分壓電阻R，即構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電壓表，如圖所示。測(cè)量時(shí)將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電壓Ux的兩端，通過(guò)表頭的電流與被測(cè)電壓Ux成正比在萬(wàn)用表中，用轉(zhuǎn)換開關(guān)分別將不同數(shù)值的分壓電阻與表頭串聯(lián)，即可得到幾個(gè)不同的電壓量程。

【例】如圖所示某萬(wàn)用表的直流電壓表部分電路，五個(gè)電壓量程分別是U1

2.5V，U2

10V，U3

50V，U4

250V，U5

500V，已知表頭參數(shù)Rg

3k

，Ig

50μA。試求電路中各分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5。例題解:利用電壓表擴(kuò)大量程公式R(n1)

Rg

，其中n(Un/Ug)，Ug

RgIg

0.15V。

(1)求R1：n1(U1/Ug)

16.67，R1(n

1)

Rg

47k(2)求R2：把Rg2

Rg

R1

50kΩ視為表頭內(nèi)阻，n2(U2/U1)

4，則

R2(n

1)Rg2

150k(3)求R3：把Rg3

Rg

R1R2

200k視為表頭內(nèi)阻，n3(U3/U2)

5，則

R3(n

1)Rg3

800k

(4)求R4：把Rg4

Rg

R1

R2

R3

1000k視為表頭內(nèi)阻，n4(U4/U3)

5，則

R4(n1)Rg44000kΩ

4M(5)求R5：把Rg5

Rg

R1R2

R3

R4

5M視為表頭內(nèi)阻，n5(U5/U4)

2，則

R4(n1)Rg55M

2.直流電流的測(cè)量將表頭并聯(lián)一只分流電阻R，即構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單的直流電流表，如圖所示。設(shè)被測(cè)電流為Ix，則通過(guò)表頭的電流與被測(cè)電流Ix成正比，即分流電阻R由電流表的量程IL和表頭參數(shù)確定簡(jiǎn)單的直流電流表

實(shí)際萬(wàn)用表是利用轉(zhuǎn)換開關(guān)將電流表制成多量程的