電路的基本概念和基本定律教案 講義 電工基礎(chǔ)教案

1、注解教學(xué)內(nèi)容緒 論一、電能的應(yīng)用及重要作用現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)現(xiàn)代國(guó)防交通工具家用電器二、電能的優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)方便傳輸方便轉(zhuǎn)換方便控制方便三、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、任務(wù)和要求性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容：交直流電路、電容、磁場(chǎng)、變壓器等任務(wù)：掌握較系統(tǒng)的電工理論基礎(chǔ)、培養(yǎng)一定的技能要求：課本p2（5點(diǎn)）四、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題1.端正學(xué)習(xí)態(tài)度、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做好課堂筆記2.把上課時(shí)間充分運(yùn)用好，要理解記憶，并能靈活運(yùn)用3.把握章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、注意各部分區(qū)別聯(lián)系4.注意做好重點(diǎn)內(nèi)容的記號(hào)，考試試題的來(lái)源即此5.分?jǐn)?shù)計(jì)算方法：平時(shí)+考試第一章 電路的基本概念和基本定律新課導(dǎo)入 所有電氣設(shè)備的運(yùn)行，都依靠電流的作用。而

2、要產(chǎn)生電流就需要構(gòu)成電路，本章主要介紹有關(guān)電路的概念、電路中一些物理量的概念和電路的基本定律。1-1電路的基本概念一、電路的定義電流所流通的路徑成為電路。二、電路的組成部分電源：電路中提供電能的裝置其他形式的能量電能負(fù)載：又稱用電器電路中取用電能的電氣器件或設(shè)備電能其他形式的能開(kāi)關(guān)：控制和保護(hù)電路的電器接通和斷開(kāi)電路導(dǎo)線：連接電源和負(fù)載的導(dǎo)體輸送和分配電能三、電路的分類(lèi)1按電源性質(zhì)分直流電路交流電路2按電流流通的路徑內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，其電流方向由電源的負(fù)極流向正極。外電路：從電源一端經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)、負(fù)載和導(dǎo)線，再回到電源另一端的電路，其電流方向由電源的正極流向負(fù)極。四、部分電氣器件的圖形符號(hào)詳

3、見(jiàn)課本p4表1-1 小結(jié)：1電流所流通的路徑成為電路；2電路是由電源、負(fù)載、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線四個(gè)部分組成的；3電路的分類(lèi)有兩種方式；作業(yè)習(xí)題冊(cè)注解教學(xué)內(nèi)容1-2電路中的基本物理量題引：1電路的作用實(shí)現(xiàn)電路的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換傳遞和處理信號(hào)2電路無(wú)論起什么作用，都要通過(guò)電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以，我們先來(lái)討論學(xué)習(xí)一下這幾個(gè)物理量。一、電流與電流密度1.電流.定義：電荷的定向運(yùn)動(dòng)成為電流a.內(nèi)因：物體內(nèi)部有自由電荷b.外因：有電場(chǎng)（或有電壓）作用于物體.幾點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明：a.能夠在物體中作定向運(yùn)動(dòng)形成電流的電荷稱為自由電子（載流子）。b.根據(jù)物質(zhì)的導(dǎo)電能力，將物質(zhì)分為：導(dǎo) 體：載流子數(shù)目很多，導(dǎo)電能力很強(qiáng)

4、的物質(zhì)。絕緣體：載流子數(shù)目很少，導(dǎo)電能力很弱的物質(zhì)。半導(dǎo)體：載流子數(shù)目和導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。.定義式：電流的大小在數(shù)值上等于單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過(guò)某導(dǎo)體某一橫截面的電荷量，用符號(hào)i表示。對(duì)直流電：i=q/t對(duì)交流電：i=q/t.單位：安培，簡(jiǎn)稱：安，符號(hào)：a常用單位：千安（ka），毫安（ma），微安（a）換算關(guān)系：1ka=1000a 1a=1000ma 1ma=1000a.方向：規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向（或負(fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)的反方向），電流的方向在電路圖中常用帶箭頭的線段表示。a穩(wěn)恒電流：又叫直流電流，簡(jiǎn)稱直流（ac），大小、方向都不隨時(shí)間變化而變化。b交流電流：簡(jiǎn)稱交流（dc），

5、大小、方向都隨時(shí)間變化而變化。.參考方向：在分析和計(jì)算電路時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到某段電路的電流方向難以確定的問(wèn)題，此時(shí)，我們可以先任意假定電流的正方向，即參考方向，然后根據(jù)此方向列方程求解，解出電流為正值，表明電流實(shí)際方向與參考方向相同；當(dāng)解出電流為負(fù)值時(shí)，表明電流實(shí)際方向與參考方向相反。.測(cè)量：用電流表串聯(lián)測(cè)量，注意選好量程，對(duì)于直流電，還要注意使電流從表的“”端流入，“”端流出。2.電流密度.定義：流過(guò)導(dǎo)體單位橫截面積上的電流，叫做電流密度，用符號(hào)j表示。.公式：j=i/s.單位：a/mm二、電壓與電位1.電壓定義：電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功，叫做這兩點(diǎn)之間的電壓，用符號(hào)u

6、表示。公式：若電場(chǎng)力把單位正電荷q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功為wab，則a、b兩點(diǎn)間的電壓uab為：uab=wab/q單位：伏特，簡(jiǎn)稱：伏，符號(hào)：v常用單位：千伏（kv）、毫伏（mv）和微伏（v）換算關(guān)系：1 kv=1000v 1v=1000mv 1mv=1000v方向：規(guī)定為由高電位指向低電位，即電場(chǎng)力移動(dòng)正電荷做功的方向。用帶箭頭的線段表示，方向即箭頭的指向用雙下標(biāo)表示，方向?yàn)榈谝粋€(gè)下標(biāo)指向第二個(gè)下標(biāo)參考方向測(cè)量.選擇量程.并聯(lián)在待測(cè)電路中.對(duì)直流電壓表，“”端接高電位，“”端接低電位2.電位.定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓叫做該點(diǎn)的電位，用符號(hào) 表示。.單位及公式.區(qū)別與聯(lián)系電壓是電場(chǎng)力

7、把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功，不是一個(gè)相對(duì)值，參考點(diǎn)改變其值不變；電位是電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的一點(diǎn)移到另參考點(diǎn)所做的功，是一個(gè)相對(duì)值，參考點(diǎn)改變其值也變；因此電壓又叫電位差。例題1-2：（p8）三、電動(dòng)勢(shì)1.定義：電源把單位正電荷從電源的負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功，叫做電源的電動(dòng)勢(shì)，用符號(hào)e表示。2.單位及公式：e=w- +/q3.方向：規(guī)定為由電源的負(fù)極經(jīng)由電源內(nèi)部指向正極，即從電源的低電位端指向高電位端。4.電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別：.物理意義不同：電動(dòng)勢(shì)是衡量電源力做功本領(lǐng)大??；而電壓是衡量電場(chǎng)力做功本領(lǐng)的大小。.方向不同：電動(dòng)勢(shì)的方向由低電位指向高電位，即電壓升的方

8、向；而電壓的方向是由高電位指向低電位，即電壓降的方向。.存在范圍：電動(dòng)勢(shì)僅存在于電源的內(nèi)部；而電壓不僅存在于電源兩端，而且也存在于電源外部。 小結(jié)：1電流的產(chǎn)生內(nèi)因與外因缺一不可；2計(jì)算結(jié)果為負(fù)值說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向相反；3電壓與電動(dòng)勢(shì)有聯(lián)系也有區(qū)別。作業(yè)課本p9想一想課本p21習(xí)題1、2、4、5習(xí)題冊(cè)注解教學(xué)內(nèi)容1-3電阻與電導(dǎo)一、電阻（反映了導(dǎo)體對(duì)電流產(chǎn)生阻礙作用大小的一個(gè)物理量）1.定義：某段導(dǎo)體兩端的電壓u和通過(guò)這段導(dǎo)體的電流i的比值，叫做這段導(dǎo)體的電阻，用符號(hào)r表示。2.公式：r=u/i3.單位：歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)4.常用單位及換算5.電阻定律內(nèi)容：在一定的溫度下，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體

9、的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。公式：設(shè)電阻率為，對(duì)長(zhǎng)度為l，橫截面積為s的導(dǎo)體，則r=l/s常見(jiàn)材料的電阻率課本p10表1-26.電阻與溫度的關(guān)系溫度系數(shù)：通常把溫度升高1時(shí)，導(dǎo)體所產(chǎn)生的電阻變動(dòng)值與原電阻的比值，稱為電阻的溫度系數(shù)，用符號(hào)表示。表達(dá)式：設(shè)溫度t1時(shí)，電阻為r1，溫度t2時(shí)，電阻為r2，則=（r2-r1）/r1（t2-t1）關(guān)系0（正溫度系數(shù)）時(shí)，t，r0（負(fù)溫度系數(shù)）時(shí)，t，r二、電導(dǎo)1.定義：電阻的倒數(shù)叫做電導(dǎo)，用符號(hào)g表示。2.表達(dá)式：g=1/r3.單位：西門(mén)子簡(jiǎn)稱西，符號(hào)s三、常用電阻器1.電阻器及其分類(lèi)定義：利用導(dǎo)體的電阻性能制成具有一

10、定阻值的實(shí)體元件稱為電阻器，簡(jiǎn)稱電阻。分類(lèi)：a固定電阻器b可變電阻器c敏感電阻器2.主要性能指標(biāo)標(biāo)稱阻值：成品電阻器上所標(biāo)注的電阻值允許偏差：電阻器的實(shí)際阻值相對(duì)于標(biāo)稱阻值所允許的最大偏差范圍額定功率：在額定環(huán)境溫度下，電阻器長(zhǎng)期安全連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。最高工作電壓溫度特性穩(wěn)定性3.色環(huán)標(biāo)示方法常見(jiàn)標(biāo)示方法有直標(biāo)法、數(shù)碼法、色標(biāo)法和文字符號(hào)法四種。色環(huán)標(biāo)示方法又叫色碼法，是指用不同顏色的色環(huán)或色點(diǎn)表示阻值的方法。一般電阻用四環(huán)，精密電阻用五環(huán)。四環(huán)：第一環(huán)a1 有效數(shù)字第二環(huán)a2 有效數(shù)字第三環(huán)a3 應(yīng)乘倍數(shù)第四環(huán)a4 允許偏差 結(jié)果：a1a210a3 a4例如：棕藍(lán)黃銀161041

11、0=160 k10五環(huán)：第一環(huán)a1 有效數(shù)字第二環(huán)a2 有效數(shù)字第三環(huán)a3 有效數(shù)字第四環(huán)a4 應(yīng)乘倍數(shù)第五環(huán)a5 允許偏差結(jié)果：a1a2 a310a4 a5例如：棕紫黃金棕1741011=17.414.電阻器的選用電阻器的標(biāo)稱阻值應(yīng)與電路要求相符合；額定功率應(yīng)比該電阻在電路中的實(shí)際消耗功率大1.5至2倍；允許偏差應(yīng)在要求范圍之內(nèi)；熟悉電阻器的型號(hào)及含義。注解教學(xué)內(nèi)容1-4歐姆定律一、一段無(wú)源支路的歐姆定律1.內(nèi)容：流過(guò)一段電路的電流i與這段電路兩端的電壓u成正比，與這段電路的電阻r成反比。2.表達(dá)式： 待添加的隱藏文字內(nèi)容2i=u/r3.歐姆定律是電路的基本定律之一，揭示了電路中電流、電壓、

12、電阻三者之間的關(guān)系。4.線性電阻：r不隨u和i改變而改變非線性電阻：r隨u和i改變而改變5.線性電路：由線性電阻及其他線性元件組成的電路非線性電路：含有非線性電阻的電路二、全電路歐姆定律如圖所示是全電路，r是負(fù)載電阻，虛線框內(nèi)表示的是一個(gè)電源，其中e是電源電動(dòng)勢(shì)，r是電源的內(nèi)電阻（便于分析才分開(kāi)畫(huà)的，實(shí)際上是電源內(nèi)部不可分割的）當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合后，對(duì)外電路，負(fù)載兩端電壓為：u=ir對(duì)內(nèi)電路，電源的端電壓為：u=e-ir綜上有：ir=e-ir，即：i=e/（r+r）上式表明：全電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路中內(nèi)電阻與外電阻之和成反比，這個(gè)規(guī)律稱為全電路歐姆定律。三、電源的外特性1.電壓平衡

13、方程：e=ur+u，其中ur=ir是電源內(nèi)阻上的電壓降，稱為內(nèi)壓降；u=ir是電源的端電壓，也是負(fù)載兩端的電壓；即：電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)壓降與電源端電壓之和2.外特性：電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系3.外特性曲線當(dāng)e、r一定時(shí)，u=e-ir是關(guān)于u、i的直線方程。令i=0，則u=e，得a（0，e）令u=0，則i=e/r，得b（e/r，0）對(duì)理想電源（r=0），所以u(píng)=e，電源端電壓u不隨負(fù)載電流i變化而變化。四、電路的三種狀態(tài)1.通路電路中電流：i=e/（r+r）內(nèi)壓降：ur=ir電源端電壓：u=ir或u=e-ir2.開(kāi)路電路中電流：i=0內(nèi)壓降：ur=0電源端電壓：u=e-ir=e3.短路電路中

14、電流：id=e/r內(nèi)壓降：ur=idr=e電源端電壓：u=0注意：電源的開(kāi)路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，但是兩者方向相反；電源的內(nèi)阻很小，故短路電流很大，電源或?qū)Ь€有燒毀的危險(xiǎn)。例題：如圖，已知：電源的電動(dòng)勢(shì)e=220v，內(nèi)阻r0=10，負(fù)載電阻r=100，求：電路電流i；電源端電壓u；負(fù)載上的電壓降ur；電源內(nèi)阻上的電壓降ur解：i=e/（r+r0）=220/（10+100）=2au=e-ir0=220-210=200vur=ir=2100=200vur=ir0=210=20v注解教學(xué)內(nèi)容1-5電功與電功率一、電功1.定義：電流流過(guò)負(fù)載所做的功，叫做功率，用符號(hào)w表示。2.公式：w=uitw=i2r

15、t=u2t/r3.單位：焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)j實(shí)際工作中，常用單位還有千瓦時(shí)（kwh），俗稱“度“。例題：p18例1-7二、電功率1.定義：電流在單位時(shí)間（1s）內(nèi)所做的功，稱為電功率，用符號(hào)p表示。2.公式：p=w/t=ui=i2r=u2/r3.單位：瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)w4.功率平衡方程：ei=uri+ui 或 pe=pr+ppe=ei是電源產(chǎn)生的功率，叫做電源功率；pr=uri是電源內(nèi)阻上損耗的功率，叫做內(nèi)損耗功率；p=ui是負(fù)載從電源取用的功率，叫做負(fù)載功率；即：電源產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)阻上損耗功率與負(fù)載取用的電功率之和。5.負(fù)載獲得最大功率的條件：p=i2r= e/（r+r）2r=e2r/（r-r）2+4rr=e2/（r-r）2/r+4r當(dāng)且僅當(dāng)r=r時(shí)，有pmax= e2/4r三、焦耳定律1.電流的熱效應(yīng)：定義：電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象