電路的基本概念與定律及電路的分析方法-直流電路

1、整理ppt電工三星級(jí)培訓(xùn)電路的基本概念定律整理ppt直流電路 一、電路1.電路的組成 電路就是電流所流經(jīng)的路徑，它有電路元件組成。當(dāng)合上電動(dòng)機(jī)的倒閘開(kāi)關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)通過(guò)導(dǎo)線經(jīng)開(kāi)關(guān)與電源結(jié)成了電流的通路，并將電能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)、電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等叫做電路元件。整理ppt直流電路 2.電路元件的作用 電路元件大體可分為四類(lèi)：（1）電源：即發(fā)電設(shè)備，其作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。如電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，而發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。（2）負(fù)載：即用電設(shè)備，其作用是把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能。如：電爐是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。（3）控制

2、電器和保護(hù)電器：在電路中起控制作用。如：開(kāi)關(guān)、熔斷器、接觸器等。（4）導(dǎo)線：有導(dǎo)體材料制成，其作用是把電源、負(fù)載和控制電器連接成一個(gè)電路，并將電源的電能傳輸給負(fù)載。由此可見(jiàn)，電路的作用是產(chǎn)生、分配、傳輸和使用電能。整理ppt直流電路3、電路圖在實(shí)際工作中，為便于分析、研究電路，通常將電路的實(shí)際元件用圖形符號(hào)表示在電路圖中，稱為電路原理圖，也叫電路圖。在電路中，只有兩個(gè)端點(diǎn)與電路其它部分相連的無(wú)分支電路叫做支路。在電路中由支路組成的任一閉合路徑叫做回路。在下圖中共有3條支路。通常將3條支路以上的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。如下圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)即為節(jié)點(diǎn)。整理ppt直流電路 二、電路的歐姆定律歐姆定律的定義：通

3、過(guò)電阻元件的電流與電阻兩端的電壓成正比，而與電阻成反比。歐姆定律的公式：I=U/R 式中 I電流（A） U電壓（V） R電阻（歐姆） 由歐姆定律可知，電阻有電流通過(guò)時(shí)，兩端必須有電壓，這個(gè)電壓習(xí)慣上叫做電壓降。通常導(dǎo)線都是有電阻的，當(dāng)用導(dǎo)線傳輸電流時(shí)，就產(chǎn)生電壓降。因此輸電線路末端的電位總是比始端的電位低。輸電線路上電壓降低的數(shù)值叫做電壓損失。如果線路較長(zhǎng)，線路電流較大，其電壓損失就較大，供給負(fù)載的電壓就會(huì)明顯下降，影響設(shè)備的正常工作。整理ppt直流電路 三、電路的基爾霍夫定律歐姆定律可以確定電阻元件上電壓與電流的關(guān)系，但只能用于無(wú)分支電路。對(duì)于一個(gè)比較復(fù)雜的電路，（如圖1-5所示）確定各支路

4、的電流和各部分電壓的關(guān)系，只用歐姆定律一般是不能解決的，必須利用基爾霍夫定律才能表明支路電流之間的關(guān)系和回路電壓的關(guān)系。1.基爾霍夫電流定律： 對(duì)于電路中的任一節(jié)點(diǎn)，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和必等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和?；鶢柣舴螂娏鞫梢步谢鶢柣舴虻谝欢?它確定了電路中任一節(jié)點(diǎn)所連的各支路電流之間的關(guān)系。整理ppt直流電路在圖1-5電路中，對(duì)于節(jié)點(diǎn)A，I1、I2是流入節(jié)點(diǎn)的，而I3是由節(jié)點(diǎn)流出的。由基爾霍夫電流定律可將三個(gè)電流之間的關(guān)系表示為： I1+ I2= I3如將上式I3移到左邊可得I1+ I2 I3=0即流入、流出電路中任一節(jié)點(diǎn)的各電流的代數(shù)和等于零。I=0式中符號(hào)是“代數(shù)和”的意思，說(shuō)明各

5、相電流可為正或負(fù)，如果規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，那么流出節(jié)點(diǎn)的電流就是負(fù)的，反之也成立。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意各支路電流的方向。整理ppt直流電路2.基爾霍夫電壓定律： 對(duì)任一回路，沿任一方向繞行一周，各電源電勢(shì)的代數(shù)和各電阻電壓降的代數(shù)和。 即E= IR 或 E= U 基爾霍夫定律也叫基爾霍夫第二定律，它確定了電路任一回路中各部分電壓之間的相互關(guān)系。在應(yīng)用基爾霍夫電壓定律時(shí)應(yīng)注意，先選定繞行方向后，回路中凡是與繞行方向相同的電勢(shì)或電流取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)（電勢(shì)方向從負(fù)到正）。 整理ppt直流電路 四、電阻的串聯(lián)電路在電路中，電阻的連接方式是多種多樣的，串聯(lián)電路是最簡(jiǎn)單的一種。將兩個(gè)以上的電阻，依次首尾相

6、連，使電阻通過(guò)同一電流，這種連接方式叫做電阻的串聯(lián)。下圖為三個(gè)電阻的串聯(lián)電路。整理ppt直流電路以上電路中：總電阻R=R1+R2+R3總電壓U=I*（R1+R2+R3）由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可看出:如果在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，那么電路的等效電阻就要增大。在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減小。所以串聯(lián)電阻可以起到限流作用。串聯(lián)電阻的另一個(gè)用途就是可以起到分壓作用，因?yàn)殡娮柰ㄟ^(guò)電流要產(chǎn)生壓降，承擔(dān)了電路的一部分電壓。例如，電阻分壓器和多量程電壓表就是利用了這個(gè)原理。例題一：若上圖中，R1=10歐姆，R2=5歐，R3=20歐，電流為5A,求串聯(lián)電路的總電壓。解：U=I （R1+R2+R3）=5*(1

7、0+5+20)=175(A)整理ppt直流電路 串聯(lián)電阻例題二： 19已知三只電阻分別為 100、400、1000，試求三只電阻串聯(lián)后的電阻值。整理ppt直流電路 例題三：2020已知一電壓源為已知一電壓源為 12 V12 V，兩只電阻分別為，兩只電阻分別為R1R1100100， R2R22020，兩只電阻串聯(lián)后接在電壓源兩端，試求通過(guò)兩只電阻，兩只電阻串聯(lián)后接在電壓源兩端，試求通過(guò)兩只電阻的電流。的電流。整理ppt直流電路 21一只電壓表最大量程為 250 V，內(nèi)阻是 250 k。現(xiàn)將其量程改為 500V，試求分壓電阻。整理ppt直流電路 串聯(lián)電阻例題三： 20已知一電壓源為 12 V，兩只

8、電阻分別為R1100， R220，兩只電阻串聯(lián)后接在電壓源兩端，試求通過(guò)兩只電阻的電流。整理ppt直流電路 五、電阻的并聯(lián)電路幾個(gè)電阻頭尾分別連在一起，即電阻都接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，各電阻承受同一電壓，這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)。圖1-11即為三個(gè)電阻的并聯(lián)電路。并聯(lián)電路的總電流為各電阻支路電流之和。 圖1-11中的總電流為 I = I1 + I2 + I3 并聯(lián)電路等效電阻的倒數(shù)為各電阻的倒數(shù)之和。由歐姆定律可知，圖1-11中各支路的電流為 I1=U/R1 ; I2=U/R2 ; I1=U/R3 整理ppt直流電路因?yàn)榭傠娏?I=U/R1+U/R2+U/R3 =U(1/R1+1/R2+1/R3)

9、 =U/R所以 1/R= 1/R1+1/R2+1/R3由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可以看出，當(dāng)電路增加一并聯(lián)電阻后則該電阻中將通過(guò)一定的電流，使總電流增大。并聯(lián)電阻可以起分流作用。如：電流表并聯(lián)一電阻后可以擴(kuò)大電流表的量程。在并聯(lián)電路中，并聯(lián)電阻越多，其等效電阻越小，而且小于任一并聯(lián)支路的電阻，所以在電路中并聯(lián)一電阻后，總電流將增大。由歐姆定律可知，并聯(lián)電路中各支路的電流與其支路電阻成反比。整理ppt直流電路 電阻并聯(lián)例題一： 22已知兩電阻都為 50，試求兩電阻并聯(lián)后的電阻值。整理ppt直流電路 電阻并聯(lián)例題二：24有一磁電系電流表，其滿刻區(qū)偏轉(zhuǎn)電流為500uA，內(nèi)阻為200，若把它制成量程為5A的電流

10、表，應(yīng) 并聯(lián)多大的分流電阻。整理ppt直流電路 六、電阻的混聯(lián)電路電阻的串聯(lián)與并聯(lián)是電路最基本的連接形式，在一些電路中，可能既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)這種電路就叫電阻的混聯(lián)電路，如圖1-12所示。分析計(jì)算混聯(lián)電路的方法如下：1.應(yīng)用電阻的串聯(lián)、并聯(lián)逐步簡(jiǎn)化電路，求出電路的等效電阻。2.由等效電阻和電路的總電壓，根據(jù)歐姆定律球電路的總電流。3.由總電流根據(jù)基爾霍夫定律和歐姆定律求各支路的電壓和電流。整理ppt直流電路串并聯(lián)電路例題一：串并聯(lián)電路例題一：2323已知三只電阻接線如圖所示，試求等效電阻。已知三只電阻接線如圖所示，試求等效電阻。整理ppt直流電路 串并聯(lián)電路例題二：串并聯(lián)電路例題二

11、：若在照明線路上使用照明時(shí)，電燈會(huì)明顯變暗，這是由于電流增大后，在線路若在照明線路上使用照明時(shí)，電燈會(huì)明顯變暗，這是由于電流增大后，在線路上的電壓損失增加引起的。圖上的電壓損失增加引起的。圖1-141-14為給電燈、電爐供電的等效電路。設(shè)線路的為給電燈、電爐供電的等效電路。設(shè)線路的起始端電壓為起始端電壓為220V220V，線路電阻，線路電阻R RS S為為11，在線路端接有，在線路端接有100W100W、220V220V電燈電燈2020盞，每盞，每盞燈的電阻為盞燈的電阻為484484如果接入一個(gè)電阻為如果接入一個(gè)電阻為12.112.1的的4KW4KW電爐，問(wèn)電燈電壓將要降電爐，問(wèn)電燈電壓將要降

12、到百分之幾？到百分之幾？整理ppt直流電路 解：由于每盞電燈的電阻相同，20盞并聯(lián)電燈的等效電阻為1/RD=1/R1+1/R2+1/R3+1/R2RD=484/20=24.2（）接入電爐前的電流為I=U/(RS+RD)=220/(1+24.2)=8.73(A)電燈兩端的電壓為UD=I*RD = U - I*RS=220-8.73*1=211.27（V)接入電爐后，電燈與電爐為并聯(lián)，這時(shí)電路的等效電阻為R=RS+RDRL/(RD+RL)=1+(24.2*12.1)/(24.2+12.1)9.07（）整理ppt直流電路電路的總電流I為 I=U/R=220/9.0724.26(A)這時(shí)電燈兩端的電壓

13、為 UD=U-IRS=220-24.26*1=195.74(V)電爐接入后，電燈電壓降低的百分?jǐn)?shù)為（UD-UD）/ UD * 100%=（211.27-195.74）/211.27 *100%=7.35% 這說(shuō)明電爐接入后，電流增大，在線路上的電壓損失增加，使得電燈兩端的電壓降低，因此電燈明顯變暗。整理ppt直流電路 七、電路的功率與電能1.電功率 電功率就是單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。 圖1-15電路中R為一個(gè)電阻，它兩端的電壓是U,通過(guò)的電流是I，單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力在電阻上做的功應(yīng)為電壓和電流的乘積，即GURURIUIP222整理ppt直流電路上式中 P-電功率（W） G-電導(dǎo)（S） 電功率的

14、換算公式為WMW3101KWKWMWWKW63310101101整理ppt直流電路例：一只220V、100W的燈泡，當(dāng)接到電壓為220V的電源上時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為多大？燈泡的電阻是多大？解：)(484100220)(455.0220100222PURRURUUUIPAUPI)(484455. 0220IUR或整理ppt直流電路 例：15一只“12 V、6 W的燈泡接入6 V的電路中，燈泡的實(shí)際功率是多少？整理ppt 例：13某戶電度表的額定電流為 25 A，在同時(shí)使用 65 W電視機(jī) 1臺(tái)、300 W電熨斗 1個(gè)、30 W風(fēng)扇 1臺(tái)時(shí)，還可以同時(shí)使用幾只 40 W的白熾燈？直流電路整理ppt

15、直流電路 2、電能 電動(dòng)機(jī)、電燈的功率只表示它工作能力的大小，而它們所完成的工作量，不僅決定于其功率的大小，還與它們工作時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。 電能就是用來(lái)表示電場(chǎng)在一段時(shí)間內(nèi)所做的功，即 W=Pt 式中 P-功率（KW） t-時(shí)間（h) W-電能（KWh) 1KWh就是平常說(shuō)的1度電。整理ppt直流電路 例：一臺(tái)10KW電爐，每天工作8小時(shí)，求一個(gè)月30天要用電多少千瓦時(shí)？解：電爐每天用電為 )(8081011kwhPtW)(24008030301KWhWW電爐30天用電位整理ppt直流電路 3、焦耳-楞次定律 電流通過(guò)導(dǎo)體（電阻）時(shí)由于自由電子的碰撞，電能不斷的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽@種電流通過(guò)導(dǎo)體（電阻

16、）時(shí)會(huì)發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。 19世紀(jì)的科學(xué)家焦耳和楞次通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)，電阻通過(guò)電流后所產(chǎn)生的熱量與電流的平方、電阻及通電的時(shí)間成正比。這就是焦耳-楞次定律。電能轉(zhuǎn)換為熱能的關(guān)系表達(dá)式為 式中 I-電流（A) R-電阻（） t-時(shí)間（s） Q-電阻上產(chǎn)生的熱量（J）RtIQ2整理ppt直流電路 例：一個(gè)電熱器接在電壓為220V電源上，通過(guò)電熱器的電流為5A。試求通電1h所產(chǎn)生的熱量。 解：電熱器產(chǎn)生的熱量為)(39600006060522022JUIttIUIRtIQ整理ppt科學(xué)計(jì)數(shù)法 科學(xué)計(jì)數(shù)法的定義：將一個(gè)數(shù)字表示成 a10的n次方的形式。其中1|a|10，n為整數(shù)，這種記數(shù)方法叫科學(xué)記數(shù)法。 整理ppt法拉第電磁感應(yīng)定律整理ppt電位與電壓 電位與電壓的單位都是V，看似一樣，但電位需要有 一個(gè)參考點(diǎn)，某點(diǎn)相對(duì)參考點(diǎn)的電壓稱作該點(diǎn)的電 位；而電壓指電位差，任意兩點(diǎn)間的電位差就是這 兩點(diǎn)間的電壓。 例如，我們認(rèn)為大地的電位為0，這就是參考點(diǎn)，現(xiàn) 在有A、B兩點(diǎn)，A點(diǎn)對(duì)地的電位是5V，B點(diǎn)對(duì)地 的電位是3V。我們可以說(shuō)，A與地之間的電壓是 5V，B與地之間的電壓是3V，但A與B之間的“電位 差”是8V，因此AB兩點(diǎn)之間的電壓是8V。