认识直流电路

什么是电子？“自由电子”又是怎么回事？为什么“自由电子”就可产生电流？1、摩擦可以生“电”（摩擦生电）产生“电”的根本原因是出现了“自由电子”2、变化的磁场可生“电”(电磁感应）……电的来源，电荷的产生物质保持其原有性质不变的最小微粒是“分子”；分子可再分为原子，原子还可以继续分。“原子”是由带“正”电的原子核和核外绕原子核高速旋转并带“负”电的“电子”所组成的。电来源于物质本身！电是电子从原子到原子的运动。有的物质容易失去电子，便是电的导体，有的物质不容易失去电子，便是电的绝缘体。导体能够维持电的流动，绝缘体则不能。1.1.1电和导体•电线的芯线用金属来做，因为金属是导体，容易导电；电线芯线外面包上一层橡胶或塑料，因为它们是绝缘体，能够防止漏电。注意：•人体是导电体，进行电气系统维修时，要当心触电，遵守与电有关的安全规程。维修或试验电气系统时，切勿戴首饰。自测题1：判断导体和绝缘体•在下列常见物体中，找出导体和绝缘体填写在相应空白：•金属石墨橡胶玻璃人体陶瓷大地塑料油酸碱盐的水溶液•导体：；•绝缘体：。电荷（如:电子）运动本身是无规律的，但我们可以让电荷按我们的需要来运动，即让电荷有规律地朝特定的方向移动。电荷的定向移动形成电（电流）电流+电源_开关灯泡高的水位形成水流高的电位形成电流水的势能冲动水车旋转电子运行方向电流方向电流电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。电流的表示：字母I电流的单位：A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、μA（微安）（4）直流电和交流电•在直流电路（DC）中，电压和电流的方向保持不变。汽车上大多数用电器使用直流电；在交流电路（AC）中，电压和电流的方向是变化的，如图1-4所示。“交流电”与“直流电”民用的都是交流电压：～220V干电池多为直流电压：1.5V、4.5V、9V、12V等电路电路就是电流通过的路径,以手电筒为例:图1-1E实际电路元件电路模型开关电池电珠电路模型电源负载负载电源开关实体电路ISUS+_R0中间环节电路模型与实体电路相对应的电路图称为实体电路的电路模型。RL+U–导线第四页电源负载连接导线开关第一类功能:进行能量的转换、传输和分配第二类功能:进行信号的传递与处理放大器电路功能如图所示,将干电池、灯泡、开关、电线等连接成电路，当我们将开关接通时，灯泡发光。电路的组成灯泡为什么发光？•灯泡发光是由于电流通过灯丝时产生热效益所致，可见在上述电路中已形成了完整的电流的通路。电路的组成包括：（1）电源----供电的器件；（2）用电器----利用电来工作的器件；（3）开关----控制电路接通或断开的器件；（4）导线----起连接和电流传输作用的材料。电路组成手电电路1.电源提供电能2.导体：把电源、负载和控制元器件连成回路控制元件：控制电路的电流和电压3.负载：消耗电能电路图1-3所示为一个简单的电灯电路。蓄电池是汽车使用的电源，通常提供12V电压。（3）开路和闭路开路：表示电流被停止，电流的通路被切断。如图1-3中，如果开关打开，则电路即为开路。闭路：表示电流能够通过，电流的通路是闭合的。如图1-3，开关是闭合的，电路中电流能够流动，称为闭路。电压+电源_开关灯泡水位推动水的流动随着水泵开起,水位上升,压力增大电也跟水一样，在电源提供的电场力的作用下，推动电荷移动推动电荷在电源外部移动的力叫电场力电场力推动单位电荷移动所做的功叫电压电压用字母U表示电压的单位为伏特，用符号“V”表示，电压常用的单位还有kV、mV、μV，其换算关系是：电压的单位1KV=103V1V=103mV1mV=103μV（2）搭铁在汽车电路中，通常使用汽车底盘、车架和发动机等作为电气系统的公用负极连接，又称为“搭铁”，并且作为电路中的最低电压参考点。电阻元件当电流在导体中流过时，定向运动的自由电子与导体内的原子核发生碰撞而受到阻碍，将电能转化为热能或其它不可逆形式的能量。这种导体对电流的阻碍能力称为电阻，在电路图中常用理想电阻元件来表示物质对电流的这种阻碍作用。电阻元件是一种消耗电能的元件。R：电阻，衡量电阻元件阻碍电流流动的能力单位：欧姆，符号Ω实用单位还有千欧（KΩ），兆欧（MΩ）.它们的关系为：1KΩ=1000Ω；1MΩ=1000000Ω负载电路中的用电器通常称为负载。导体两端加上电压后，导体中才有持续的电流，那么，电压和电流有什么关系呢？经过长期的科学研究，1826年，德国科学家欧姆提出了欧姆定律：欧姆定律指出：导体中的电流Ｉ与加在导体两端的电压Ｕ成正比，与导体的电阻成反比。用公式表示欧姆定律•欧姆定律可以用公式表示为：式中：I－－电路中的电流强度，单位是安培（A）；U－－电阻两端的电压，单位是伏特（V）；R－－电阻，单位是欧姆（Ω）。I=U/R欧姆定律经过数学变换，还可以得出：U=IRR=U/II=U/R欧姆定律I电流U电压R电阻欧姆定律建立了I、U、R的关系例1.2•已知某灯泡两端的电压为220V，灯泡的电阻为1210Ω，求通过灯泡的电流。解：由欧姆定律可得：ARUI182.01210220例1.3某导体两端电压为3V,通过导体的电流为0.5A，导体的电阻为多大？当电压改变为6V时，电阻为多大？此时通过导体的电流又为多少？IRU电阻的大小与电压无关，仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和通过电阻的电流可以来量度电阻的大小，而绝不意味着电阻的大小是由电压和电流决定的•解：由欧姆定律可得：•当电压改变为6V时，电阻不变，R＝6Ω•此时，电流•ARUI16665.03IRUUItW日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h电能、电功率（1）电能电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。sWhkW6106.31UItUIttWP电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。（2）功率单位时间内电流所作的功称为电功率。简称功率，功率用“P”表示：国际单位制：U【V】，I【A】，功率P用瓦特【W】通常情况下，用电器的实际功率并不等于额定电功率。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。用电器额定工作时的电压叫额定电压，额定电压下的电功率称为额定功率；额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上，作为用电器正常工作条件下的最高限值。等效电路：对于电路中的电流而言，如果一个电阻产生的效果和另外几个电阻共同作用时所产生的效果相同，则这个电阻叫做那几个电阻的等效电阻，或总电阻。①电路特点串联电路如下图，几个电阻依次连接、当中无分支的电路叫串联电路。（1）流过各电阻中的电流相等123nIIII即：+_R1Rn+_i+_U1+_UnUR2U2（2）电路的总电压等于各电阻两端的电压之和12nUUUU即：+_R1Rn+_i+_U1+_UnUR2U2（3）电路的总电阻等于各电阻之和12nRRRR即：等效+u_iR（2）串联电路实例如图1-8是一个用简单串联电路设置行李箱盖自动释放系统的例子，其中用到电源、熔断器、释放开关、释放线圈和配线。①电路特点二.并联电路如下图，几个电阻的首尾分别连接在电路中相同的两点之间，叫并联电路（1）各并联电阻的端电压相等，且等于电路两端的电压12nUUUU即：InR1R2RkRnI+UI1I2Ik_ABInR1R2RkRnI+UI1I2Ik_（2）并联电路中的总电流等于各电阻中流过的电流之和12nIIII即：（3）并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和121111nRRRR即：等效+u_iReq（2）并联电路实例在汽车中有很多简易的并联电路，比如前照灯、尾灯、制动灯电路等。图1-10是一个简单的制动灯并联电路。左制动灯和右制动灯共享一个正极和接地（负极）。1.1.9串并联电路串并联电路是既包括串联电路又包括并联电路的混合电路，也称为复合电路。如图1-11所示，这个电路有一个电阻R1与电池串联，然后分成两个并联支路（电阻R2和R3），返回电池负极。对于整个串并联电路，应先确定电路中哪个支路的负载是串联、哪个支路的负载是并联，并尽可能简化电路，然后使用适用于每个分支电路的电路规律来得出总和值。1.1.10电压降（1）电压降当电流流过负载部件（电阻器件）时发生电压降。基尔霍夫电压定律指出：在电路中的总电压降等于电源电压。（2）电压降的计算用欧姆定律可以算出电路中电阻的电压降。其表达式为：电压降=电阻值×电流值以图1-12为例，用欧姆定律可以求出R1的电压降为2Ω×12V/4Ω=6V。（3）电压降的测量把电压表跨接在电阻或用电器两端，可以测量电阻或用电器的电压降。如图1-13所示。自测题2：电路分析图1-14的范例是典型的倒车灯电路，它控制着从串联的熔断器和开关引出的并联车灯电路。已知：汽车工作电压为14V，倒车灯泡电阻6.1Ω。1．选择正确答案，在方框中打√：图1-14所示电路属于：串联电路□并联电路□串并联电路□2．在电路图上用箭头标出电路的流向。3．电路中流经两个灯泡的电流分别是和。图1-14