电工电子技术基础第一章直流电路

目标重点内容问题作业第一章直流电路§1-1电路及电路中的物理量§1-2欧姆定律§1-3电阻的连接§1-4电功和电功率目标重点内容问题作业目标与要求1.掌握电路的组成及工作状态2.掌握描述电路的物理量及相互关系3.掌握欧姆定律，能熟练运用欧姆定律分析计算电路4.掌握电阻串、并联的特性及计算方法5.掌握电功电功率的概念及计算第一章直流电路目标重点内容问题作业重点与难点重点：电流、电压、电位的基本概念及计算；欧姆定律及其应用；电阻串、并联电路的特点；电功率的概念及计算。第一章直流电路难点：电流、电压、电位和电动势的方向。返回目录目标重点内容问题作业一、电路和电路的组成二、电路图三、电路的工作状态四、电路的基本物理量§1-1电路及电路中的物理量返回目录目标重点内容问题作业由实际元器件构成的电流的通路称为电路。1.1.1电路和电路的组成1、电路的概念目标重点内容问题作业电路通常由电源、负载和中间环节等基本部分组成。电源连接导线和其余设备为中间环节负载火线零线1.1.1电路和电路的组成2、电路的组成目标重点内容问题作业1、电路模型实际电路负载电源开关连接导线SRL+U–IUS+_R0电路模型图电源负载中间环节将实际设备抽象成一些理想化的模型，用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。1.1.2电路图目标重点内容问题作业1.1.2电路图2、部分电工图形符号目标重点内容问题作业1、通路通路就是电源与负载构成的闭合回路，电路中有电流通过，电路正常工作。开关SA接到位置“3”时。2、断路断路就是电源与负载未接成闭合回路，电路中没有电流通过。断路又称为开路。开关SA接到位置“2”时。3、短路短路就是电源未经负载而直接由导线（导体）构成通路，电路中电流比通路时大得多，可能烧坏电源和其他设备。开关SA接到位置“1”时。1.1.3电路的工作状态rGBAVRSA123返回目录目标重点内容问题作业1.1.4电路的基本物理量电流的形成1、电流电荷的定向运动称为电流。移动的电荷又称载流子。目标重点内容问题作业a.规定以正电荷移动的方向为电流的方向。i1、电流电流的方向b.在分析或计算电路时，常常要求求出电流的方向。目标重点内容问题作业a.通常规定用单位时间内通过导体横截面的电量来表示电流的大小，以字母I表示。tqI规定：电量的单位是C，时间的单位是s，那么电流的单位是A。电流常用的单位还有kA、mA、μA，其换算关系是：电流的大小1kA=1x103A1A=1x103mA1mA=1x103µA1、电流目标重点内容问题作业b.凡大小和方向都不随时间变化的电流，称为稳恒电流，简称直流（DC）。tqI0Itc.凡大小和方向都随时间变化的电流，称为交变电流，简称交流（AC）。tqi01、电流电流的大小目标重点内容问题作业a.对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。b.电流表必串接到被测量的电路中。c.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，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。1、电流电流的测量目标重点内容问题作业由公式可知，导线允许通过的电流随导体截面不同而不同，当导体中通过的电流超过允许电流时，导线将会发热，甚至造成事故。电流密度就是当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值，以字母J表示。SIJ电流密度的单位是安培/平方毫米（A/mm2）。2、电流密度注意目标重点内容问题作业1.电压电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。3、电压、电位和电动势三者的概念2.电位电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。用V表示。3.电动势电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E。目标重点内容问题作业Ia电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=E-IR0=IRLb+U–RL_SE+R0电动势E仅存在电源内部，其数值反映了电源力作功的本领，方向规定由电源负极指向电源正极路端电压U。电压的大小反映了电场力作功的本领；电压是产生电流的根本原因；其方向规定由“高”电位端指向“低”电位端。3、电压、电位和电动势目标重点内容问题作业Uab=Wa－WbqVa=Wa－W0qE=W源q显然电压、电位和电动势的定义式形式相同，因此它们的单位一样，都是伏特[V]。电压等于两点电位之差：Uab=Va－Vb电源的开路电压在数值上等于电源电动势；电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。3、电压、电位和电动势三者的公式三者的区别和联系目标重点内容问题作业（1）对交、直流电压应分别采用交流电压表和直流电压表测量。（2）电压表必须并联在被测电路的两端。（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，否则指针要反转，并会损坏电压表。（4）合理选择电压表的量程，其方法和电流表相同。电压的测量3、电压、电位和电动势目标重点内容问题作业导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计算：式中ρ称为材料的电阻率，电阻率的大小反映了物体的导电能力。电阻率小、容易导电的物体称为导体；电阻率大，不容易导电的物体称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体。slR4、电阻和电阻率概念目标重点内容问题作业测量时注意以下几点：1.准备测量电路中的电阻时应先切断电源，切不可带电测量。2.首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零，即将两支表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。3.测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。4．测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。4、电阻和电阻率返回目录万用表测量电阻目标重点内容问题作业只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路欧姆定律。GBURIUIR1.2.1部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律目标重点内容问题作业当电压与电流的参考方向关联时，当电压与电流的参考方向非关联时，导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。RUIRUI1.2.1部分电路欧姆定律内容公式目标重点内容问题作业如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U/I关系曲线，即伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是直线时，称为线性电阻，其电阻值可认为是不变的常数。如果不是直线，则称为非线性电阻。1.2.2电压、电流关系曲线目标重点内容问题作业全电路是含有电源的闭合电路。电源内部的电路称为内电路。电源内部的电阻称为内电阻，简称内阻。电源外部的电路称外电路，外电路中的电阻称为外电阻。EURIr1.2.3全电路欧姆定律目标重点内容问题作业闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。rREI1.2.3全电路欧姆定律内容公式EURIr目标重点内容问题作业RUI+_U3R1R2R3UI+_+_U1U2++__1.3.1电阻的串联概念把两个或两个以上电阻依次连接，组成一条无分支电路，这样的连接方式叫做电阻的串联。特点1、电路中流过每个电阻的电流都相等。nIIIII321目标重点内容问题作业2、总电压等于各电阻上电压之和：nUUUUU3213、等效电阻R等于各串联电阻之和：nRRRRR3214、各电阻上的电压与各电阻的阻值成正比：1.3.1电阻的串联特点URRUnn目标重点内容问题作业1.3.1电阻的串联应用（1）用几个电阻串联以获得较大的电阻。（2）采用几个电阻串联构成分压器，使同一电源能供给几种不同数值的电压。（3）当负载的额定电压低于电源电压时，可有串联电阻的方法负载接入电源。（4）限制和调节电路中电流的大小。（5）扩大电压表的量程。目标重点内容问题作业RUI+–I1I2R1UR2I+–1.3.2电阻的并联概念把两个或两个以上电阻接在电路中相同的两点之间，承受同一电压，这样的连接方式叫做电阻的并联。特点1、电路中各电阻两端的电压相等。并且等于电路两端的电压：nUUUUU321目标重点内容问题作业3、等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和：2、总电流I等于各电阻中的电流之和：3211111RRRR1.3.2电阻的并联特点nIIIII3214、各支路分配的电流与支路的电阻值成反比：IRRInn目标重点内容问题作业1.3.2电阻的并联应用（1）凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式。这样每个负载都是一个可独立控制的回路，任一负载的正常启动或关断都不影响其他负载的使用。（2）用几个大电阻并联起来，获得较小的电阻。（3）在电工测量中，经常在电流表两端并接分流电阻，以扩大电流表的量程。目标重点内容问题作业1.3.3电阻的混联概念既有电阻串联又有电阻并联的电路叫做电阻的混联。R2UR1R4R3R5R6化简法（1）在原图上给各电阻连接点上标注不同的字母，但与同一导线相连的各连接点只能用同一字母。（2）在同一水平线上依次标出已命名的各点（端点代号标在左右两端）。（3）将电阻依次填入相应的连接点间。（4）按电阻串、并联的定义及有关计算式计算。R1R3R2R6R4I4II2I1I3ABCR5返回目录目标重点内容问题作业一、焦耳定律电流通过金属导体时使导体发热的现象叫电流的热效应。实验表明：电流流过金属导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比，即：Q=I2Rt如果电流的单位为A，电阻的单位为Ω，时间的单位为s，则Q的单位是J。此关系称为焦耳定律。§1-4电功和电功率目标重点内容问题作业RE1R1E2R2R1R2R3R4R5E简单电路复杂电路基尔霍夫定律目标重点内容问题作业一、基尔霍夫第一定律AI1I2I5I3I4目标重点内容问题作业I1+I3=I2+I4+I5ΣI流入=ΣI流出I1+(-I2)+I3+(-I4)+(-I5)=0ΣI=0移项得A•I1I2I3I4I5基尔霍夫电流定律仅仅适用于节点吗？目标重点内容问题作业基尔霍夫电流定律的推广于任意假定的封闭面，将闭合面视为一个节点，称为广义节点．Ib+Ic=Ie目标重点内容问题作业再来看一个电路：••••R1R2R3R5R4E1E2I1I2I3SI1+I2=I3目标重点内容问题作业i1+i2=i4+i6i=0i=0基尔霍夫第一定律的推广举例：目标重点内容问题作业（二）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）内容：对任一回路，沿任一方向绕行一周，各电源电动势的代数和等于各电阻电压降的代数和。∑E＝∑IR或∑E＝∑UE1IR1E2R2-E2E1=IR1+IR2目标重点内容问题作业推广：假想回路ABREUABE=IIRUAB+UABE—IRRUEIAB=目标重点内容问题作业在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。概念:2.6叠加原理（电路参数不随电压、电流的变化而改变）目标重点内容问题作业二、电功电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。电流在一段电路上所作的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即：§1-4电功和电功率tRRtUItWUI22式中，电压单位为V，电流单位为A，电阻单位为Ω，时间单位为s，则电功的单位为J。电功的常用单位是kW•h(千瓦时)。1kW•h=3.6x106J目标重点内容问题作业电流在单位时间内所作的功称为电功率，来表示电场力作功的快慢。用字母P表示，单位为W。对于纯电阻电路，上式还可以写为UItWpRUPRIP22或三、电功率§1-4电功和电功率目标重点内容问题作业额定值就是保证电气设备能长期安全工作的最大电压、电流或功率，分别称为额定电压、额定电流和额定功率。电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称满载；低于额定功率的工作状态称为轻载；高于额定功率的工作