单元一直流电路

单元一直流电路一、安全用电常识二、电路的基本概念四、电阻元件与欧姆定律五、电阻的连接六、基尔霍夫定律单元小结三、电路的基本物理量返回学习目标完成本单元学习后，你应能：1.掌握基本用电安全知识；2.了解电路的组成、工作状态及汽车电路的基本特点；3.理解电路电压、电流、电位、功率等各基本物理量；4.掌握电阻元件的主要特点，电阻的串联、并联、混联等连接方式的分析计算；5.了解电阻的串联、并联、混联在汽车电路上的应用；6.掌握欧姆定律、基尔霍夫定律的内容，并会分析应用。建议学时：12学时目录页前一页一、安全用电常识1.触电对人体的伤害2.安全用电措施3.安全用电常识目录页前一页1.触电对人体的伤害触电是指电流通过人体时对人体所造成的伤害。电流对人体的伤害有：电伤、电击。电伤是指电流对人体外部造成的伤害；电击是指电流通过人体内部，对人体内部器官造成伤害。目录页前一页小提示一般情况下人体的电阻大约为800欧到几万欧不等，从安全角度出发，科学实验和事故分析结果表明：50～60Hz的工频交流电流对人体的伤害最严重，40V以上的电压就是危险电压。目录页前一页2.安全用电措施（1）合理选择、正确使用专用电气工具、装置。（2）定期检查电气设备和线路（绝缘情况）。（3）正确安装电气设备，合理选用各种漏（触）电保护装置。目录页前一页例如：电器中安装漏电保护器，电器都采用保护搭铁或保护接零等、①保护搭铁目录页前一页电动机保护搭铁防漏电目录页前一页②保护接零（中线）目录页前一页保护接零安全作用目录页前一页小提示在同一供电线路中保护措施应该一致，不允许一部分电气设备采用保护搭铁，而另一部分电气设备采用保护接零。目录页前一页想一想在我们日常生活中使用的很多家用电器的电源插头为何都用三角插头？请说说理由？目录页前一页3.安全用电常识（1）检修电气设备或更换熔断丝时，应先切断电源。（2）任何情况下都不能用手来鉴定导体是否带电。（3）使用各种电气设备，应该严格遵守安全操作规程，采用相应的安全措施。目录页前一页（4）防止绝缘体破损或受潮，不得在电线上挂物件。（5）发生电线、电气火灾时，应迅速切断电源。在带电状态下，不能用水或泡沫灭火器进行灭火；可以使用沙子或二氧化碳灭火器灭火。（6）若有人触电时，要立即切断电源，或者使用干燥的绝缘棒使触电者脱离电源，然后进行人工呼吸，不得打强心针。目录页前一页二、电路的基本概念1.电路的组成2.电路的工作状态3.汽车电路的特点目录页前一页1.电路的组成电路就是电流流经的路径。电源是供应电能的装置。负载时电路中各种用电设备。导线用于连接电源和负载。控制装置是控制电路中电流的通断。目录页前一页电路结构图目录页前一页2.电路的工作状态1）断路（开路）2）短路3）通路目录页前一页1）断路（开路）目录页前一页2）短路目录页前一页3）通路目录页前一页3.汽车电路的特点1）低压直流电源2）单线制（负极搭铁）目录页前一页汽车单线制目录页前一页三、电路的基本物理量1.电流2.电位3.电压4.电功和电功率目录页前一页1.电流电路中带点粒子在电源作用下有规则地定向移动而形成电流。电流方向目录页前一页2.电位电路中某点的电位，通常选定某一点作为参考点，把正电荷从某点移动到参考点所作的功称为该点的电位。电位与电压目录页前一页小提示在同一电路中，当选定不同的参考点时，同一点的电位是不同的，那么，参考点应该如何确定呢？原则上可以任意选定，但在研究实际电场时，通常选搭铁点为参考点，必须注意，在研究同一问题时，参考点一经确定，各点电位也就确定了。参考点也就不可更改了。目录页前一页3.电压电压是衡量电场力作功本领大小的物理量。电路中某两点间的电压，就是该两点间的电位差，所以电压又称电位差。目录页前一页4.电功和电功率1）电功2）电功率目录页前一页1）电功电功是电场力移动电荷所作的功，就是电流在某段闭合回路中作的功。目录页前一页例题[1-1]：小明家有一台额定功率为1200W的热水器，若每天打开4h，每度电的电费为0.50元，一个月（30天）需要多少电费？目录页前一页2）电功率电功率就是电流在单位时间内所作的功，简称功率，用符号P表示。目录页前一页想一想电气设备上通常都标有电压、电流、功率等数值（如电灯泡上标有220V/100W），标明这些数值有何意义？目录页前一页四、电阻元件与欧姆定律1.电阻与电阻元件2.欧姆定律目录页前一页1.电阻与电阻元件1）导体电阻2）电阻元件目录页前一页1）导体电阻导体能够通电，但同时也对电流具有阻碍作用，这种对电阻的阻碍作用称为电阻。电阻是导体本身客观存在的基本特性。目录页前一页小提示电阻的倒数称为电导，电导的大小反映电阻元件的导电能力，用G表示，国际单位为西[门子]（S）。其表达式为目录页前一页2）电阻元件用来限制或调节电路电流的元件称为电阻元件。电阻元件分为线性电阻和非线性电阻两种。实际应用中大多数电阻元件的阻值基本都是恒定的，这样的电阻称为线性电阻。当通过不同的电流与电压，其电阻为不同的阻值，这样的电阻称为非线性电阻。目录页前一页电阻元件伏安曲线目录页前一页2.欧姆定律1）部分电路欧姆定律2）全电路欧姆定律目录页前一页1）部分电路欧姆定律在不包含电源的电路中，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这个结论称为部分电路欧姆定律。部分电路目录页前一页例题[1-2]：一标有220V/60W的电灯泡，接在110V的电源上，消耗的功率为多少？会产生怎样的结果？目录页前一页想一想把一个标有200Ω/100W的炭膜接到220V的电源上，会有什么后果？目录页前一页想一想将部分电路欧姆定律公式变形可得：R=U/I，带入数据求解，能否说，电阻R与外加电压U成正比，与电阻中的电流I成反比？不能说电阻值与外加电压成正比，与电阻中的电流成反比，因为R是客观存在的，R只取决于温度、材料、长度、截面尺寸，与外加电压和电阻中的电流无关，公式R=U/I只能说明，对于同一电阻，当电阻两端的电压升高（或降低）时流过电阻的电流将相应增加（或减小）。目录页前一页2）全电路欧姆定律由内电路和外电路组成的闭合电路称为全电路。全电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比，就称为全电路欧姆定律。目录页前一页简单全电路目录页前一页做一做有一电源的电动势E为3V，内电阻Ro为0.4Ω，外接负载电阻R为9.6Ω。求电源端电压和内压降？目录页前一页五、电阻的连接1.电阻的串联2.电阻的并联3.电阻混联目录页前一页1.电阻的串联1）串联电路的特点2）串联电路的应用目录页前一页电阻串联目录页前一页1）串联电路的特点（1）电流处处相等。（2）总电压等于各段分电压之和。（3）总电阻等于串联电路中各个电阻之和。（4）串联电路中各个电阻两端的电压与该阻值成正比。（5）串联电路的总功率等于各电阻消耗的功率之和，且各电阻消耗的功率与该阻值成正比。目录页前一页2）串联电路的应用（1）电阻串联可获得较大的电阻。（2）电阻串联可用来限制、调节电路中的电流大小。（3）用于降压。（4）用电阻调压器来改变输出电压。目录页前一页电阻调压器目录页前一页例题[1-3]：某一串联电路如图所示，已知R1=1kΩ，R2=2kΩ，外加电压U=3V，求：流过R1、R2的电流I1、I2及电压U1、U2？目录页前一页2.电阻的并联1）并联电路的特点2）并联电路的应用目录页前一页电阻并联目录页前一页1）并联电路的特点（1）并联各电阻两端的电压均相等。（2）总电流等于流经各电阻电流之和。（3）总电阻的倒数等于并联电路中各个电阻倒数的和。（4）并联电路中任一电阻中的电流与该阻值成反比。（5）并联电路中总功率等于各电阻消耗的功率之和，但各个电阻吸收的功率与该阻值成反比。目录页前一页2）并联电路的应用（1）额定工作电压相同的负载接在同一电源上工作时几乎都是并联。（2）并联电路可以获得较小的电阻。目录页前一页3.电阻混联1）节点电流法2）简化和分析电路目录页前一页1）节点电流法在分析混联电路的过程中，不论导线有多长，用电器连接如何复杂，可通过节点电流法对原电路进行简化、整理，画出较为明显判断的串联、并联关系的电路图，然后进行计算。目录页前一页例题[1-4]：画出下页图所示的等效电路图。解：（1）标节点。（2）标出电路中电流路径。（3）按照电流路径画出等效电路图。（4）根据各连接方式（串联、并联）的特点列出所需计算的方程关系等式。（5）计算出结果。目录页前一页电阻混联目录页前一页2）简化和分析电路通过对电路的分析，清楚电路中各电阻的连接关系后，逐级简化等效，就可用串联、并联电路的特点关系式逐步计算出电路的待求量。例题[1-5]：如图所示电路，已知：R1=R2=4Ω，R3=6Ω，R4=8Ω，求AB间的等效电阻RAB。目录页前一页电路简化过程目录页前一页六、基尔霍夫定律1.基尔霍夫电流定律2.基尔霍夫电压定律3.支路电流法目录页前一页复杂电路目录页前一页支路：电路中的每一个分支就是一条支路。节点：3条或3条以上支路所汇成的交点叫节点。回路：电路中任一闭合路径都叫回路。网孔：电路中的回路内部不含有支路的回路叫做网孔。目录页前一页1.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律简称KCL，又称基尔霍夫第一定律（或称节点电流定律）：在任一瞬间，流进某节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。应用KCL列方程式的步骤：（1）选定节点。（2）标出各支路电流参考方向。（3）针对节点应用KCL定律列方程。目录页前一页例题[1-6]：如图（复杂电路）所示电路中，列出节点的电流方程。目录页前一页小提示公式中的正负号与参考方向有关，若取流入节点的电流为“+”，则流出节点的电流就为“-”，反之这个关系仍成立。目录页前一页2.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律简称KVL，又称基尔霍夫第二定律（或称回路电压定律）：对于电路中任一闭合回路，沿着任一指定方向（顺时针或逆时针）绕行一周，回路内电压源电压（电位升）的代数和等于各电压降的代数和。目录页前一页当应用KVL列方程时，式中各项符号的正负，应按下列规则来确定：（1）先选定一个回路上绕行的方向。（2）方程左边电压源电压，若其参考方向与绕行方向一致时，则该电压源电压取负号，反之则取正号。（3）方程右边电阻的电压，若电流参考方向与绕行方向一致时，则电压降IR取正号，反之则取负号。目录页前一页例题[1-7]：如图所示电路，列出回路的电压方程。目录页前一页3.支路电流法直接应用KCL和KVL，分别对复杂电路中相应的节点和回路列出所需要的方程组，而后解出各未知的支路电流，称为支路电流法。目录页前一页例题[1-8]：图所示电路中，已知R1=100Ω，R2=R3=5Ω，U1=13V，U2=6V，求各支路电流I1、I2、I3。目录页前一页解：（1）先假定各支路电流参考方向。（2）根据KCL列出节点电流方程。（3）选定回路的绕行方向。（4）根据KVL列出两网孔的电压方程。目录页前一页单元小结1.安全用电的基本原则。2.为防止意外间接触电常采取的安全措施。3.人触电时的应急措施。4.电路就是电流流经的路径。5.电路在3种不同状态下，具有不同的特性。6.电路中的基本物理量。目录页前一页7.欧姆定律。8.串联电路的特点。9.并联电路的特点。10.节点电流法分析计算步骤。11.基尔霍夫电压定律。12.应用KVL列方程时，式中各项符号的正负规则。目录页前一页