第一章直流電路基礎(chǔ)

1、第第1 1章章 直流直流電路基電路基礎(chǔ)礎(chǔ)第一節(jié) 電路及基本物理量一、電路的定義一、電路的定義1.學(xué)生列舉一些日常生活中常 見的電路（案例）電路：電流流通的路徑。結(jié)論2、電路的三部分組成：（實圖）電源（信號源）：供給電路電能（電信號）負載：接受電能或電信號（使用電能）中間部分：控制及連接部分（如導(dǎo)線，開關(guān)、輔助元 件等） 如洗衣機、電飯鍋等常見的家用電器實現(xiàn)對能量的傳輸和分實現(xiàn)對能量的傳輸和分配和使用配和使用 實現(xiàn)對信號的傳遞、和處理實現(xiàn)對信號的傳遞、和處理 3 3、電路的作用：、電路的作用： 如收音機、將接收的微弱無線如收音機、將接收的微弱無線電信號經(jīng)過放大和處理后，再電信號經(jīng)過放大和處理后，

2、再由揚聲器、還原成語音信號。由揚聲器、還原成語音信號。 如發(fā)電機把熱能轉(zhuǎn)換成電能，如發(fā)電機把熱能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器傳送給用電單位通過變壓器傳送給用電單位。4、電路原理圖（電路圖）： 用圖形符號表示電路連接情況的圖。(b)電原理圖(a)實際電路實際電路例如：表表1-1 1-1 部分電氣圖用圖形符號部分電氣圖用圖形符號 ( (根據(jù)國家標準根據(jù)國家標準GBA728)GBA728) 名 稱 符 號 名 稱 符 號 名 稱 符 號 導(dǎo) 線 傳聲器 電阻器連接的導(dǎo)線 揚聲器 可變電阻器 接地 二極管 電容器 接機殼 穩(wěn)壓二極管 線圈，繞組 開關(guān) 隧道二極管 變壓器 熔斷器 晶體管 鐵心變壓器 燈 運算

3、放大器 直流發(fā)電機 電壓表 電池 直流電動機電路圖電路圖練習(xí)：畫出下圖的電路圖練習(xí)：畫出下圖的電路圖實際電路實際電路二、電路的工作狀態(tài)二、電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)如下 圖所示：ab（a)閉路：電源與負載構(gòu)成閉合回路，電源處于有載工作狀態(tài)，電路中有電流流過。(b)短路：當(dāng)a、b兩點間用導(dǎo)線相連時，稱電阻R1被短路。a、b間導(dǎo)線稱為短路線，短路線中的電流叫短路電流。注注: :故障短路往往會造成電路中電流過大，使電路無法正常工作，嚴重的會產(chǎn)生事故。(c)斷路：開關(guān)S斷開或電路中某處斷開，切斷的電路中沒有電流流過，此時的電路稱為開路。開路又叫斷路，斷開的兩點間的電壓稱為開路電壓。注：開路也分為

4、正常開路和故障開路。如不需要電路工作時，把電源開關(guān)打開為正常開路；而燈絲燒斷，導(dǎo)線斷裂產(chǎn)生的開路為故障開路，它使電路不能正常工作。小結(jié)：1、電路的定義2、電路有哪幾部分組成3、電路原理圖。案例案例1 手電筒電路是大家所熟悉的一種用來照明的最簡單的用電器具，如圖1.1所示。返回電路的組成電路的組成它由四部分組成：(1)干電池：它將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能；(2)小電珠：它將電能轉(zhuǎn)換為光能； (3)開關(guān)：通過它的閉合與斷開，能夠控制小電珠的發(fā)光情況；(4)金屬導(dǎo)線：提供了手電筒中其它元件之間的連接。返回 1 1、電流、電流 定義：電荷的定向運動定義：電荷的定向運動 2 2、電流是一個矢量既有大小又有方向電

5、流是一個矢量既有大小又有方向大?。捍笮。河糜肐來表示，是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體來表示，是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。橫截面的電荷量。第第2 2節(jié)節(jié) 電路的基本物理量電路的基本物理量一、電流、電壓及參考方向一、電流、電壓及參考方向單位：單位：國際單位制（國際單位制（SISI）中，電流的單位為安培（）中，電流的單位為安培（A A）s/CA/時間電荷電流A101AmA 10A1A 10kA1633單位換算單位換算電流參考方向的表示方法：電流參考方向的表示方法：1 1、用實線箭頭表示、用實線箭頭表示2、雙下標表示，如、雙下標表示，如i iABAB，其參考方向是由，其參考方向是由A A指向指向B

6、B實際方向：實際方向：規(guī)定為正電荷的運動方向。規(guī)定為正電荷的運動方向。參考方向：參考方向：假定的正電荷運動方向。（人為規(guī)定。）假定的正電荷運動方向。（人為規(guī)定。）實際方向的判定：實際方向的判定： i00, ,相同，相同，i 00, ,相同，相同，u00, ,相反。相反。 取電路中某一點為參考點，則電路中各點到參考取電路中某一點為參考點，則電路中各點到參考 點的電壓稱為電位。用點的電壓稱為電位。用“V”表示。表示。電位的單位與電壓的單位相同。電位電位說明：說明：參考點的選擇是任意的。規(guī)定參考點的電壓參考點的選擇是任意的。規(guī)定參考點的電壓為為零零。用符號用符號“”表示。表示。工程上常選大地或機殼工

7、程上常選大地或機殼為參考點。為參考點。電壓與電位的關(guān)系：電壓與電位的關(guān)系：Uab=Va Vb 分別寫出圖中分別寫出圖中a a、b b、c c三點的電位及任三點的電位及任意兩點之間的電壓。意兩點之間的電壓。c c點選為參考點點選為參考點, ,各點電位為各點電位為兩點之間的電壓為兩點之間的電壓為Uab=Va VbUbc=Vb VcUac=Va VcVa =UsVb =UbcVc= 0解解: :例例: :幾個名詞解析：幾個名詞解析：正電位：電位比參考點高；正電位：電位比參考點高； 負電位：電位比參考點低負電位：電位比參考點低高電位點：電位較高的點；高電位點：電位較高的點； 低電位點：電位較低的點低電

8、位點：電位較低的點等電位點：電位相等的點。等電位點：電位相等的點。電位的測量：電位的測量： 確定電路中各點的電位時必須先選定參考點。確定電路中各點的電位時必須先選定參考點。參考點不同，各點的電位值將隨之不同。參考點不同，各點的電位值將隨之不同。 一個電路中只能選一個參考點。一個電路中只能選一個參考點。 參考點可以任意選定，但電路中任意兩點之間參考點可以任意選定，但電路中任意兩點之間的電壓值不隨參考點的改變而改變。即任意兩點的電壓值不隨參考點的改變而改變。即任意兩點之間的電壓與參考點的位置無關(guān)。之間的電壓與參考點的位置無關(guān)。三、電功與電功率三、電功與電功率電功電功(電能電能)：電場力對電荷所做的

9、功即電流所做的功。：電場力對電荷所做的功即電流所做的功。 （電流通過導(dǎo)體時電場力做的功） W =Uq=UIt 功（功（W）的單位為焦耳（）的單位為焦耳（J）注意：注意：電路中的電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)電路中的電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn) 化為其他形式的能?；癁槠渌问降哪?。電功率：電流在單位時間內(nèi)所做的功。用符號電功率：電流在單位時間內(nèi)所做的功。用符號P或或p表示表示注意：注意：電功率是描述電流做功的快慢。電功率是描述電流做功的快慢。在在SISI中，功率的單位為瓦特，簡稱瓦（中，功率的單位為瓦特，簡稱瓦（W W）測量電功的儀表：測量電功的儀表：電能表（電表）電能表（電表）*家庭用電的計

10、算家庭用電的計算例：已知有一只額定功率例：已知有一只額定功率 PN =100W,額定電壓額定電壓UN=220V的燈泡，求：的燈泡，求：1）燈泡的額定電流。）燈泡的額定電流。2）燈泡工作）燈泡工作2h消耗的電能。消耗的電能。小結(jié)：小結(jié)：1、電流、電壓、電位的定義、單位、電流、電壓、電位的定義、單位2、電費的計算、電費的計算作業(yè)：作業(yè)：P23 三計算題（三計算題（2）電阻: 導(dǎo)體對電流的阻礙作用。表示符號為表示符號為“R R”，基本單位是，基本單位是。 作用：控制電壓、電流，起分壓，分流隔作用：控制電壓、電流，起分壓，分流隔離和信號幅度調(diào)節(jié)作用離和信號幅度調(diào)節(jié)作用單位換算1k =1000 1M =

11、1000k =1000000 請仔細觀察兩只燈泡的照片請仔細觀察兩只燈泡的照片, ,說出它們有說出它們有哪些哪些不同之處不同之處 ? ?電阻定律1.內(nèi)容： 同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度L成正比,與它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān).2.表達式:SlR 是比例常數(shù)，它與導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱為材料的電阻率。4 4、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大電阻率電阻率( ( ) )3 3、純金屬的電阻率小，合金的電阻率大、純金屬的電阻率小，合金的電阻率大1 1、反映材料導(dǎo)電性能的物理量、反映材料導(dǎo)電性能的物理量2 2、單位：歐姆

12、、單位：歐姆米米 錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小，錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小， 利用它們的這種性質(zhì)，常用來制作標準電阻。利用它們的這種性質(zhì)，常用來制作標準電阻。超導(dǎo)現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象:有些物質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對零度附近有些物質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時它們的電阻率會突然變?yōu)榱銜r它們的電阻率會突然變?yōu)榱惆雽?dǎo)體半導(dǎo)體:導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻率隨溫度的升高而減小，導(dǎo)電性能由外界條件所控制，率隨溫度的升高而減小，導(dǎo)電性能由外界條件所控制，如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等1、一段均勻?qū)Ь€電阻為4 ，將這段導(dǎo)線拉

13、長為原來的2倍，拉長后的導(dǎo)線的電阻是多大？16 2、銅與鋁那種金屬的導(dǎo)電性能更好？ 銅銅=1.710-8 鋁鋁=2.810-8銅 固定固定電阻器電阻器 碳碳膜膜電電阻阻金金屬屬膜膜電電阻阻金金屬屬氧氧化化膜膜電電阻阻實實芯芯碳碳質(zhì)質(zhì)電電阻阻線線繞繞電電阻阻 敏感敏感電阻器電阻器 熱熱敏敏電電阻阻光光敏敏電電阻阻壓壓敏敏電電阻阻可變可變電阻電阻金金屬屬玻玻璃璃釉釉電電阻阻電電位位器器高精密合金鉑電阻高精密合金鉑電阻千分之一合金箔電阻千分之一合金箔電阻排電阻排電阻水泥電阻水泥電阻 碳膜電阻碳膜電阻金屬膜電阻金屬膜電阻金屬膜的外表多為金屬膜的外表多為藍色藍色，碳膜的為碳膜的為土黃色土黃色或其它顏色。

14、或其它顏色。繞線電阻繞線電阻 大功率繞線電阻大功率繞線電阻敏感電阻（熱敏、光敏、壓敏）敏感電阻（熱敏、光敏、壓敏）1.熱敏電阻2.光敏電阻3.壓敏電阻可變電阻（電位器）可變電阻（電位器）特點：可變電阻的阻值是可以改變的；可變電阻通常有3個或更多的引腳； 1個可調(diào)的柄或螺絲；阻值與誤差用數(shù)字和字母印刷在元件上；形形色色的可變電阻形形色色的可變電阻內(nèi)部內(nèi)部旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式直滑式直滑式微調(diào)式微調(diào)式推拉式開關(guān)推拉式開關(guān)部分電位器實物照片部分電位器實物照片表表1.4表示各種顏色所代表示各種顏色所代表的意義。表的意義。色碼法（色環(huán)標注法）色碼法（色環(huán)標注法）表表1.4 色標法色標法熟記熟記顏顏色色棕棕紅紅橙橙

15、黃黃綠綠藍藍紫紫灰灰白白黑黑數(shù)數(shù)碼碼1234567890 1、對于四色環(huán)電阻：、對于四色環(huán)電阻：第一、第二色環(huán)各代表一位數(shù)字，第三道代表零第一、第二色環(huán)各代表一位數(shù)字，第三道代表零的個數(shù)（也可用倍乘數(shù)表示）。的個數(shù)（也可用倍乘數(shù)表示）。2、對于五色環(huán)電阻：、對于五色環(huán)電阻：第一、第二、第三色環(huán)各代表一位數(shù)字，第四色環(huán)第一、第二、第三色環(huán)各代表一位數(shù)字，第四色環(huán)代表零的個數(shù)（也可用倍乘數(shù)表示）。代表零的個數(shù)（也可用倍乘數(shù)表示）。電阻色環(huán)標注的方法電阻色環(huán)標注的方法棕棕 紅紅 橙橙 黃黃 綠綠 藍藍 紫紫 灰灰 白白 黑黑 金金 銀銀 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10-1 10-2第一

16、位數(shù)第一位數(shù)第二位數(shù)第二位數(shù)倍乘數(shù)倍乘數(shù)允許誤差允許誤差1 0 1021000 (1k )誤差：金色誤差：金色 +5% 銀色銀色 +10% 無色無色 +20% 棕色棕色 +1% 10%倍乘數(shù)倍乘數(shù)允許誤差允許誤差1 0 0 10210k 1% 本頁有動畫設(shè)置，自動播放。本頁有動畫設(shè)置，自動播放。 本頁有動畫設(shè)置，每點擊鼠標，演示一步。本頁有動畫設(shè)置，每點擊鼠標，演示一步。練習(xí)練習(xí) 棕棕 紅紅 橙橙 黃黃 綠綠 藍藍 紫紫 灰灰 白白 黑黑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 03 3 k 2.2 k 47 910 k 560 1 M 2.74 k 560 1 k 用三或四位數(shù)字表示電阻的標稱阻

17、值用三或四位數(shù)字表示電阻的標稱阻值第一位有效數(shù)第一位有效數(shù)第二位有效數(shù)第二位有效數(shù)倍乘數(shù)倍乘數(shù)10 10310000 (10k )倍乘數(shù)倍乘數(shù)1 3 3 103133k 兩種形式的精度：兩種形式的精度： 三號碼三號碼 四號碼四號碼 301 00 100 0 196 000 10 00 10 0 22 000 練習(xí)練習(xí)電阻器的測量方法：電阻器的測量方法：歐姆表測量歐姆表測量 萬用表歐姆擋測量萬用表歐姆擋測量萬用表歐姆擋測量：萬用表歐姆擋測量：第一步：將波段開關(guān)置于第一步：將波段開關(guān)置于歐姆擋歐姆擋適當(dāng)量程適當(dāng)量程第二步：將表筆短接后第二步：將表筆短接后調(diào)零調(diào)零第三步：第三步：測量測量 1k 0調(diào)

18、零正確的測量方法正確的測量方法 0 不正確的測量方法不正確的測量方法？因為造成了人體電因為造成了人體電阻與被測電阻并聯(lián)阻與被測電阻并聯(lián) 0 本頁有動畫本頁有動畫設(shè)置，每點擊鼠設(shè)置，每點擊鼠標，演示一步。標，演示一步。質(zhì)量好的電阻器：質(zhì)量好的電阻器： 標稱值與實際值誤差在允許的范圍內(nèi)標稱值與實際值誤差在允許的范圍內(nèi)質(zhì)量不好的電阻器：質(zhì)量不好的電阻器：1 1、燒斷的情況：、燒斷的情況： 電阻值呈無窮大（電阻值呈無窮大（但要注意檔位的選擇但要注意檔位的選擇）2、標稱值與實際值相差太多、標稱值與實際值相差太多 本頁有動畫本頁有動畫設(shè)置，每點擊鼠設(shè)置，每點擊鼠標，演示一步。標，演示一步。小結(jié)：小結(jié)：1、

19、電流電壓的單位、方向、測量、電流電壓的單位、方向、測量2、電壓與電位的關(guān)系、電壓與電位的關(guān)系3、參考點的電位、參考點的電位4、電阻的定義、單位、電阻定律、電阻的定義、單位、電阻定律5、電阻元件、電阻元件作業(yè)：作業(yè)：一、單位換算：一、單位換算：1、500= k 2、45M= 3、0.3A= mA二、寫出下面兩種電阻的電阻值二、寫出下面兩種電阻的電阻值幾個有關(guān)的電路名詞幾個有關(guān)的電路名詞節(jié)點：節(jié)點：三個或三個以上三個或三個以上支路連接點支路連接點支路：支路：電路中至少要有一個元件，且通過這些電路中至少要有一個元件，且通過這些元件的電流為同一電流的分支。元件的電流為同一電流的分支。 回路：回路：電路

20、中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑 網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：內(nèi)部不包含支路的回路內(nèi)部不包含支路的回路第第3 3節(jié)節(jié) 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：abcd、ad、afed或或bc、 （共（共3條）條） 回路：回路：abcda、adefa、abcdefa （共（共3個）個）節(jié)點：節(jié)點：a、d (共共2個）個）網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：abcda、adefa （共（共2個）個）練習(xí)練習(xí)支路：支路：節(jié)點：節(jié)點：回路：回路：網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：練一練練一練圖一圖一圖二圖二支路：支路：6節(jié)點：節(jié)點：4回路：回路：6網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：3支路：支路：7節(jié)點：節(jié)點：4回路：回路：10網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：4 內(nèi)容：內(nèi)容：在任一時刻，流入任一節(jié)點的電流總和

21、等于在任一時刻，流入任一節(jié)點的電流總和等于流出該節(jié)點的電流總和，即流出該節(jié)點的電流總和，即一、基爾霍夫電流定律一、基爾霍夫電流定律( (KCL)KCL) I5I4I3I1aI2 I=0i=0 或或 31542IIIII由圖示電路有由圖示電路有 KCL KCL另一種說法另一種說法: :在任一時刻，流出在任一時刻，流出(或流入或流入)節(jié)點的節(jié)點的電流代數(shù)和恒為零。即電流代數(shù)和恒為零。即 i入入=i出出054321IIIII整理為整理為abI1I2I3E1E2R1R3R2如圖如圖:對節(jié)點對節(jié)點a, 應(yīng)用應(yīng)用KCL有：有：I1 I2 I3練一練練一練一般一般CIBICIE滿足三極管電流分配關(guān)系滿足三極

22、管電流分配關(guān)系IAAIBICBIABIBCICA關(guān)于正負號問題：關(guān)于正負號問題： 圖中電流圖中電流i1= =5 5A，i2=4 4A，i3=3 3A，求求i4。根據(jù)根據(jù)KCLKCL有有i2+i4= i1 +i3 i4= i1+i3 i2 =5)+(3 )(4) = 6 A解解: :注意：括號內(nèi)數(shù)字前的正負號是參考方向相對實注意：括號內(nèi)數(shù)字前的正負號是參考方向相對實際方向確定的。際方向確定的。例例: :AI=0I=?試求試求: :二、電源電動勢二、電源電動勢 1、電源 在電路中，電源以外的部分叫外電路，電源以內(nèi)的部分叫內(nèi)電路。2、電路中電流的方向、電路中電流的方向1、在外電路：從電源的正極回到電

23、源的負極。、在外電路：從電源的正極回到電源的負極。2、在電源的內(nèi)部：從電源的負極流到正極。、在電源的內(nèi)部：從電源的負極流到正極。3. 電源電動勢電源電動勢 在內(nèi)電路中，有一種力能夠不斷地把正電荷從低電位移到高電位，這種力叫做電源力，也叫非靜電力。 衡量電源力做功能力大小的物理量叫做電源電動勢。 在電源內(nèi)部，電源力把正電荷從低電位（負極）移到高電位（正極）反抗電場力所做的功W 與被移動電荷的電荷量q 的比值就是電源電動勢，簡稱電動勢。用E或e表示，即電動勢的方向： 1、電源內(nèi)部電源力由負極指向正極，因此電動勢的方向規(guī)定為由電源的負極（低電位）指向正極（高電位）。 2、電壓與電動勢數(shù)值上相同，但方

24、向相反，即UAB =-E 圖圖115 E和和UAB方向的不同方向的不同 圖圖116 電動勢的表示方法電動勢的表示方法【例例13】如圖如圖118所示，已知電動勢所示，已知電動勢E3V，試寫出電壓，試寫出電壓U的數(shù)值。的數(shù)值。解：圖（解：圖（a）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時U=E3V， 圖（圖（b）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時）中，電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時U=E=3V。圖圖118 簡單的電路簡單的電路【例題例題】端電壓端電壓電源的端電壓：電源兩端的電壓電源的端電壓：電源兩端的電壓路端電壓：外電路兩端的電壓。路端電壓：外電路兩端的電壓。U=E-IRiIR

25、i是電源內(nèi)電壓是電源內(nèi)電壓電源的端電壓電源的端電壓U隨電路隨電路的電流的增大而下降的電流的增大而下降I=0,U=E電源短路時，電源短路時，U=0rRE二、基爾霍夫電壓定律二、基爾霍夫電壓定律( (KVL)KVL)內(nèi)容：在任一時刻，沿電路中的任一回路，電阻兩端電壓內(nèi)容：在任一時刻，沿電路中的任一回路，電阻兩端電壓的代數(shù)和等于電源電動勢的代數(shù)和，即的代數(shù)和等于電源電動勢的代數(shù)和，即根據(jù)根據(jù)KVL有：有： I1R1=E1根據(jù)根據(jù)KVL有：有：I1R1+I2R2=E1練一練練一練根據(jù)根據(jù)KVL有：有：I1R1+I2R2=E1+E2練一練練一練根據(jù)根據(jù)KVL有：有：I1R1I2R2=E1E2想一想想一想

26、 回路的繞行方向從電源的負極回路的繞行方向從電源的負極穿入電源時，該電動勢穿入電源時，該電動勢E取取+，反之取，反之取- R的電流方向與回路的繞行方向一致，的電流方向與回路的繞行方向一致，該電阻上的電壓該電阻上的電壓IR取取+，反之取，反之取-。注意注意總結(jié)總結(jié)列回路電壓方程時，電壓與電動勢都是指代數(shù)和，必須注意正、負號的確定，其步驟如下：（1）假設(shè)各支路電流的參考方向和回路的繞行方向。（2）將回路中的全部電阻上的電壓RI 寫在等式左邊，若通過電阻的電流方向與回路的繞行方向一致，則該電阻上的電壓取正，反之取負。（3）將回路中的全部電動勢E 寫在等式右邊，若電動勢的方向（由電源負極指向電源正極）與回路的繞行方向一致，則該電動勢取正，反之取負。ABEFA 的回