一、电路及基本物理量

第一章直流电路第一节电路及基本物理量帮助主页一、电路和电路图二、电路中的几个物理量三、电阻和电阻率第一节电路及基本物理量章目录主页一、电路和电路图（三）电路的三种状态（一）电路（二）电路图节目录章目录主页（一）电路电路是指由某些电气元器件为完成一定功能、按一定方式组合而成的电流通路。连续电流的通路必须是闭合的。电路的组成：由电源、负载、中间环节这三部分组成。用电器、用电设备常称为负载。下一页节目录章目录主页实际电路电路图节目录章目录（二）电路图电路可以用电路图来表示，图中的设备或元件用国家统一规定的符号表示。下一页上一页主页电路的作用和组成作用1：实现电能的输送和转换电源(电压源、电流源)负载中间环节(导线)——提供电能的设备——消耗或吸收电能的设备——用于传输电能作用2：实现信号的传递和处理信号源负载中间环节(导线)——提供电信号的设备——接受和转换信号的设备——用于传递电信号二、电路中的几个物理量（一）电流（二）电流密度（三）电压（四）电动势（五）电位主页节目录章目录（一）电流2.电流：4.电流大小的测量3.电流的单位换算关系A101kA3A101mA3-A10mA10A16-3-μ单位时间内通过导体某一截面的电荷量，是电流强度的简称，用符号I表示，在t秒内通过导体横截面的电量为Q库仑，则电流I可表示为I=Q/t。下一页主页节目录章目录电荷有规则的定向移动称作电流。电流的大小使用电流表（安培表）进行测量。1.电量：带电体所带电荷的数量。用Q表示，单位库仑（C）abISab上一页主页节目录章目录下一页（2）电流表必须串接到被测量的电路中。（3）直流电流表表壳接线柱上标明的“+”、“-”记号，应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针反转，既影响正常测量，又容易损坏电流表。（1）对交、直流电流应分别使用交流和直流电流表测量。（4）要合理选择电流表的量程。电流测量时应注意：当某段电路中电流的方向难以判断时，可先任意假定电流的参考方向（也称正方向），然后列方程求解。当解得的电流为正值时，说明电流的实际方向与参考方向一致，反之，解得的电流为负值时，说明电流的实际方向与参考方向相反。习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向。上一页主页节目录章目录下一页4.电流的方向因此，电流的正负仅表示与实际的方向是否一致（二）电流密度举例：解：23.5mm621JIS概念：是指当电流在导体的截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值，用字母J表示，数学表达式为：J=I/S。上一页主页节目录章目录下一页某照明电路需要通过21A的电流，问应采用多粗的铜导线？（设J=6A/mm2）两个导体a、b具有同样的截面，如果JaJb，则导体a中的电流大于b。（三）电压又称电位差，在电场中若电场力将点电荷Q从A点移到B点，所做的功为WAB，则功与电荷Q的比值就称为该两点之间的电压。数学表达式为UAB=WAB/Q。上一页主页节目录章目录下一页1.概念若将1库仑的电荷从A点移到B点，所作的功为1焦耳，则AB两点间的电压大小就是1伏特，简称伏，用“V”表示。电压大小的测量使用电压表（伏特表）进行测量，测量时应注意：（2）电压表必须并联在被测量电路的两端。（3）直流电压表表壳接线柱上标明的“+”、“-”记号，应和被测两点的电位相一致，即“+”端接高电位，“-”端接低电位，不能接错，否则指针反转，并会损坏电压表。（4）要合理选择电压表的量程。（1）对交、直流电压应分别使用交流电压表和直流电压表测量。上一页主页节目录章目录下一页2.电压大小的测量4.电压的方向(由正指向负)在电路图中有两种表示方法。当电压的实际方向难以断定时，可参考电流方向的确定方法予以确定。3.电压的单位换算关系V10mV10V16-3-μV101kV3V101mV3-如图a用箭头表示，图b用极性符号表示。上一页主页节目录章目录下一页（四）电动势—衡量电源将非电能转换成电能本领大小的物理量1.概念2.电动势的单位与电压相同，也是V（伏特）。3.电动势的方向在电源内部由负极指向正极注：对于一个电源来说，即有电动势又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电路两端的电压，其方向由正极指向负极。在电源内部外力将单位正电荷从电源的负极移动到电源正极所做的功，用符号E表示，数学表达式为：E=W外/Q。上一页主页节目录章目录下一页4.直流电动势的两种图形符号上一页主页节目录章目录下一页（五）电位通常把参考点的电位规定为零，又称零电位。一般选大地为参考点，即视大地为零电位。在电子仪器和设备中又常把金属外壳或电路的公共接点的电位规定为零。：表示接大地；或：表示接机壳或公共接点。是指电路中某点与参考点之间的电压，符号用带下标的字母U表示，单位也是V（伏特）。上一页主页节目录章目录下一页零电位的符号有两种：1.电位的概念先了解什么是零电位？2.电位差：电路中任意两点AB间的电压等于这两点电位的差。BAABUUU3.电位与电位差的区别C点B点A点AUBUCUABUACU0V1.5V-3V-3V1.5V3V0V1.5V1.5V3V1.5V1.5V-0V3V1.5V由下图可以看出电位具有相对性，即电路中某点的电位值随参考点位置的改变而改变；而电位差具有绝对性，即任意两点之间的电位差值与电路中参考点的位置选取无关。此外电位有正负之分，当某点的电位大于参考点（零电位）电位时，称其为正电位，反之称其为负电位。上一页主页节目录章目录下一页3.举例已知：UA=10V，UB=-10V，UC=5V。求UAB和UBC各为多少？解：根据电位差与电位的关系可知：20V10)(10BAABUUU15V5-10)(CBBCUUU上一页主页节目录章目录（三）电路的三种状态通路（有载）：电路构成闭合回路，有电流通过。开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也叫断路。短路：短路是电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。上一页主页节目录章目录电源短路识别电源短路：电源两极不经过用电器直接用导线连接的电路后果：电路中电流很大，容易烧坏电源，甚至引起火灾开关短路导线短路电流表短路电流表在电路中的作用相当于一根导线。电压表在电路中的作用相当于断路。开关短路导线短路电流表短路红色部分为电流经过路径：此时，电流非常大，经过之处，无论电源还是电流表，都有可能被烧坏，甚至引起火灾。用电器短路识别用电器短路：用电器短路是指用一根导线将某个用电器的两端连接起来如果只是用电器短路而电源并没有短路，这时不会烧坏电源，只是被短路的用电器中无电流通过．L2被短路两灯被短路红色部分为电流经过路径，此时被短路的用电器中无电流经过，该用电器不工作。闭S1，L2短闭S2，L1短闭S1\S2,全短如图所示，粗心的小强把电流表当作电压表接在了L1的两端。此时如果闭合开关，一定会发生（）A、电源短路B、电流表损坏C、L1不亮D、L2的灯丝烧断C如图所示，当闭合开关S后，电路中最容易损坏的是()A．灯泡LB．电流表AC．电压表V1D．电压表V2如图2所示，当开关S闭合时，两只小灯泡能同时发光的正确电路是()BB下列电路正确的是()在图2所示的各电路图中，能反映出Ll、L2并联，开关S断开后L1仍能发光的是()CB三、电阻和电阻率主页节目录章目录（四）电阻的测量（一）电阻（二）电阻率（三）电阻与电阻率的关系Ω101kΩ3Ω10kΩ101MΩ631.概念主页节目录章目录下一页2.电阻单位的换算关系导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。其单位为Ω（欧姆）。（一）电阻概念：长度为1m、截面为1mm2的导体，在一定温度下的电阻值，用符号ρ表示。其单位为Ω·m（欧米）。纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采用导电性能良好的铜、铝作导线。（二）电阻率主页节目录章目录下一页上一页绕制10Ω的电阻，问需要直径为1mm的康铜丝多少米？解：27232m107.854)10(13.144dSπ查表可知20°时康铜的电阻率为mΩ1057ρ由SLRρ得15.7m105107.851077ρRSL举例（三）电阻与电阻率的关系SLRρ式中L—代表导体的长度，m。上一页主页节目录章目录下一页（四）电阻的测量1.切断电路上的电源。2.使被测电阻的一端断开。上一页主页节目录章目录电阻的测量使用电阻计（欧姆表）进行测量，测量时应注意：3.避免把人体的电阻量入。练习题一、填空1.一般电路由、、和四个部分组成。2.电路通常有、、三种状态。3.电荷的移动形成电流，电流用符号表示。4.电流表必须接到被测量的电路中，直流电流表接线柱上标明的“+”“-”记号，应与电路的极性。5.电压表必须接到被测电路的两端，电压表的端接高电位，端接低电位。6.对电源来说，即有电动势，又有端电压，电动势只存在于电源部，其方向由极指向极，端电压只存在于电源的部，只有当电源时，电源的端电压与电源的电动势才相等。主页章目录下一页二、判断1.电源内部电子在外力作用下由负极移向正极。（）2.电阻大的导体，电阻率一定大。（）三、简答1.用电阻计（欧姆表）测量电路中电阻阻值时，应注意哪几点？2.电路通路、短路、开路状态的主要特点分别是什么？主页章目录下一页上一页四、计算1.如果在1h内通过横截面积为4mm2导线的电量是360C，试求导线中的电流大小和电流密度。2.已知UAB=20V，UBC=40V，若以C点为参考点，则UA和UB各为多少？主页章目录上一页