第二章簡(jiǎn)單的直流電路

1、 第二章 簡(jiǎn)單的 直流電路 本章在 上章的基礎(chǔ)上展開的，著重學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單直流電路的基本分析及計(jì)算方法，都是建立在許多基本概念的基礎(chǔ)上，所以同學(xué)們必須在理解基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算及分析。 3 2.1 電動(dòng)勢(shì)及歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì) 電源電動(dòng)勢(shì)的定義：在電源內(nèi)部，外力將單位正電荷由負(fù)極移到正極所作的功稱為電源電動(dòng)勢(shì)，用字母E或US表示，其使用單位也是伏特（V）。 電源電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向：從低電位（負(fù)極）指向高電位（正極），與電源電壓的實(shí)際方向相反。 在電源的內(nèi)部，電流從低電位流向高電位，與電源外部的電流實(shí)際流向相反。返回返回4二、全電路歐姆定律 全電路是指包含有電源內(nèi)電路和電源以外的外電路的閉合電路。 全

2、電路的歐姆定律： 全電路中的電流與電源電壓、電阻之間滿足以下全電路歐姆定律關(guān)系：RRUIiS返回返回 三、端電壓 當(dāng)電路處于閉路時(shí)，端電壓就是電源電動(dòng)勢(shì)減去電源內(nèi)阻上的電壓；當(dāng)電路處于開路時(shí)，端電壓就等于電源電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的異同動(dòng)勢(shì)與路端電壓的異同 電動(dòng)勢(shì)是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功； 電勢(shì)差則表示靜電力把單位正電荷從電場(chǎng)中的某一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。 電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓，是靜電力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功。電源的電動(dòng)勢(shì)對(duì)一個(gè)固定電源來說是不變的，而電源的路端電壓卻是隨外電路的負(fù)載而變化的。 它的變化規(guī)律服從含源

3、電路 的歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 U=EIr式中U為路端電壓，Ir為電源的內(nèi)電壓，也叫內(nèi)壓降。對(duì)于確定的電源來說，電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r都是一定的，從上式可以看出，路端電壓U跟電路中的電流有關(guān)系。 討論： 1、 外電路 斷開 R無限大，I變?yōu)?，R0I變?yōu)?，U=E，端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。 2、外電路短路 R趨近0，端電壓也近0，I=E/R0四、最大輸出功率 外電路的電阻等于內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大 22044mEEPRR本節(jié)小結(jié)： 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了電源電動(dòng)勢(shì)、全電路的歐姆定律等內(nèi)容 ，通過學(xué)習(xí)，我們理解了電源電動(dòng)勢(shì)，電勢(shì)差及電壓的區(qū)別，同時(shí)知道端電壓的特殊情況，從而對(duì)電路的分析及計(jì)算有很大的幫助

4、。 2.2 電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián) 一、串聯(lián)電路一、串聯(lián)電路 1、定義：把一個(gè)電阻一個(gè)接一個(gè)的依次連接起來。 2、特點(diǎn)：（1） I=I1+I2+I3 （2） U=U1+U2+U3 3、性質(zhì)：（1） R=R1+R2+R3 （2） 電壓分配：電阻兩端的電壓與阻值成正比 （3） 功率分配：電阻消耗的功率與阻值成正比 4、分壓作用 二、電壓表 定義：電壓表是由微安表或毫安表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，并在刻度盤上直接標(biāo)出電壓值改裝而成的。 1、改裝前最大電流值Ig 2、最大電壓為Ug=Ig*Rg 3、改裝成大量程電壓表，串聯(lián)電阻為Rx，分到 電壓為U-Ug 4、Rx= U-Ug/ Ig 5、擴(kuò)大倍數(shù)：U=nUg

5、Rx=Rg(n-1) 本節(jié)總結(jié)： 本節(jié)主要學(xué)習(xí)主電路的基本計(jì)算方法，串聯(lián)電路的性質(zhì)及特點(diǎn)，為以后復(fù)雜的電路學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，更好的為了設(shè)計(jì)及計(jì)算復(fù)雜電路。 2.3電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián) 一、并聯(lián)電阻 1、定義： 把幾個(gè)電阻并列的連接起來 2、特點(diǎn)：（1）各支路兩端電壓相等 U=U1=U2 =U3 （2）總電流等于各支路電流之和 I=I1+I2+I3 3、性質(zhì)： （1）總電阻的倒數(shù)，等于各電阻中的倒數(shù)之和 1/R=1/R1+1/R2+1/R3 （2）各支路分配的電流與各支路電阻值成反比 I1=IR/R1 I2=IR/R2 （3）并聯(lián)電路中電阻消耗的功率與它的阻值成反比 4、分流作用 例：P27二、電流

6、表二、電流表 1、定義： 2、例題本節(jié)小結(jié)： 本節(jié)主要學(xué)習(xí)主電路的基本計(jì)算方法，串聯(lián)電路的性質(zhì)及特點(diǎn)，為以后復(fù)雜的電路學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，更好的為了設(shè)計(jì)及計(jì)算復(fù)雜電路。 2.4 電阻的混聯(lián) 一、定義： 二、等效電路的 兩 種方法 1、利用電流的 流向及 電流的分與 合畫等效電路 2、利用電路中各等位點(diǎn)分析電路，畫等效電路 三、混聯(lián)電路的計(jì)算方法 1、等效變換 2、計(jì)算總電阻 3、總電流 4、計(jì)算各部分電壓和電流 2.5 萬用表萬用表 一、 萬用表的表面板及結(jié)構(gòu) 1、萬用表的組成：萬用表由表頭、測(cè)量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個(gè)主要部分組成。 2、結(jié)構(gòu)：如圖二、萬用表的使用 1、熟悉表盤上各符號(hào)的意義及各個(gè)旋鈕

7、和選擇開關(guān)的主要作用。 2、進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 3、根據(jù)被測(cè)量的種類及大小，選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)的擋位及量程，找出對(duì)應(yīng)的刻度線。 4、選擇表筆插孔的位置。 5、測(cè)量電壓：測(cè)量電壓（或電流）時(shí)要選擇好量程，如果用小量程去測(cè)量大電壓，則會(huì)有燒表的危險(xiǎn)；如果用大量程去測(cè)量小電壓，那么指針偏轉(zhuǎn)太小，無法讀數(shù)。量程的選擇應(yīng)盡量使指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3左右。如果事先不清楚被測(cè)電壓的大小時(shí)，應(yīng)先選擇最高量程擋，然后逐漸減小到合適的量程。 a交流電壓的測(cè)量：將萬用表的一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交、直流電壓擋，另一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的合適量程上，萬用表兩表筆和被測(cè)電路或負(fù)載并聯(lián)即可。 b直流電壓的測(cè)量：將萬用表的一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置

8、于交、直流電壓擋，另一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電壓的合適量程上，且“+”表筆（紅表筆）接到高電位處，“-”表筆（黑表筆）接到低電位處，即讓電流從“+”表筆流入，從“-”表筆流出。若表筆接反，表頭指針會(huì)反方向偏轉(zhuǎn)，容易撞彎指針。 6、測(cè)電流：測(cè)量直流電流時(shí)，將萬用表的一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電流擋，另一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于50uA到500mA的合適量程上，電流的量程選擇和讀數(shù)方法與電壓一樣。測(cè)量時(shí)必須先斷開電路，然后按照電流從“+”到“-”的方向，將萬用表串聯(lián)到被測(cè)電路中，即電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。如果誤將萬用表與負(fù)載并聯(lián)，則因表頭的內(nèi)阻很小，會(huì)造成短路燒毀儀表。其讀數(shù)方法如下： 實(shí)際值指示值量程/滿偏

9、 7、測(cè)電阻：用萬用表測(cè)量電阻時(shí)，應(yīng)按下列方法操作： a選擇合適的倍率擋。萬用表歐姆擋的刻度線是不均勻的，所以倍率擋的選擇應(yīng)使指針停留在刻度線較稀的部分為宜，且指針越接近刻度尺的中間，讀數(shù)越準(zhǔn)確。一般情況下，應(yīng)使指針指在刻度尺的1/32/3間。 b歐姆調(diào)零。測(cè)量電阻之前，應(yīng)將2個(gè)表筆短接，同時(shí)調(diào)節(jié)“歐姆（電氣）調(diào)零旋鈕”，使指針剛好指在歐姆刻度線右邊的零位。如果指針不能調(diào)到零位，說明電池電壓不足或儀表內(nèi)部有問題。并且每換一次倍率擋，都要再次進(jìn)行歐姆調(diào)零，以保證測(cè)量準(zhǔn)確。 c讀數(shù)：表頭的讀數(shù)乘以倍率，就是所測(cè)電阻的電阻值。 注意事項(xiàng) 1、在測(cè)電流、電壓時(shí)，不能帶電換量程。 2、選擇量程時(shí)，要先選

10、大的，后選小的，盡量使被測(cè)值接近于量程。 3、測(cè)電阻時(shí)，不能帶電測(cè)量。因?yàn)闇y(cè)量電阻時(shí)，萬用表由內(nèi)部電池供電，如果帶電測(cè)量則相當(dāng)于接入一個(gè)額外的電源，可能損壞表頭。 4、用畢，應(yīng)使轉(zhuǎn)換開關(guān)在交流電壓最大擋位或空擋上。 本節(jié) 小結(jié) 本節(jié)主要是對(duì)萬用表結(jié)構(gòu)的 理解及萬用表使用方法的學(xué)習(xí)。 2.6電阻的測(cè)量 一、伏安法一、伏安法 1、定義：、定義： 2、電流表的外接法：測(cè)出電流比實(shí)、電流表的外接法：測(cè)出電流比實(shí)際大，計(jì)算出電阻比實(shí)際小際大，計(jì)算出電阻比實(shí)際小 3、電流表的內(nèi)接法：測(cè)出電壓比實(shí)、電流表的內(nèi)接法：測(cè)出電壓比實(shí)際大，計(jì)算出電阻比實(shí)際大際大，計(jì)算出電阻比實(shí)際大注意：注意： 待測(cè)電阻比電壓表的內(nèi)

11、阻小的多，待測(cè)電阻比電壓表的內(nèi)阻小的多，采用內(nèi)接法采用內(nèi)接法 待測(cè)電阻比電流表的內(nèi)阻大的多，待測(cè)電阻比電流表的內(nèi)阻大的多，采用外接法采用外接法 二、惠斯通電橋法二、惠斯通電橋法 R1/R2=R3/R4注意：電流計(jì)的電流為注意：電流計(jì)的電流為0 三、電路中點(diǎn)位的計(jì)算三、電路中點(diǎn)位的計(jì)算 1、零點(diǎn)點(diǎn)位、零點(diǎn)點(diǎn)位 2、電位、電位 3、電位的計(jì)算：電路中某點(diǎn)的電位，只要從這一點(diǎn)、電位的計(jì)算：電路中某點(diǎn)的電位，只要從這一點(diǎn)出發(fā)通過一定的路徑繞到零點(diǎn)點(diǎn)位，該點(diǎn)的電位等于此路出發(fā)通過一定的路徑繞到零點(diǎn)點(diǎn)位，該點(diǎn)的電位等于此路徑上全部電壓降的代數(shù)和徑上全部電壓降的代數(shù)和。 在繞行過程中，從正極到負(fù)極叫電壓降，

12、從負(fù)極到正極叫電壓升。 4、電壓的正負(fù)、電壓的正負(fù) 正到負(fù)，電壓為正；負(fù)到正，電壓為正正到負(fù)，電壓為正；負(fù)到正，電壓為正 5、計(jì)算步驟、計(jì)算步驟 第三章第三章 復(fù)雜的直流電路復(fù)雜的直流電路 本章是復(fù)雜直流電路的基本分析及計(jì)算方法，這些分析 方法不但適用于直流，而且也適用于交流，是整個(gè)電路的重點(diǎn)。 3.1基爾霍夫定律基爾霍夫定律 一、電路中的名詞術(shù)語 （1）支路。由一個(gè)或一個(gè)以上元件組成的無分支電路叫做支路。 （2）節(jié)點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)，又稱結(jié)點(diǎn)。 （3）回路。電路中任一閉合路徑叫做回路。 （4）網(wǎng)孔。不能再分割的基本回路叫做網(wǎng)孔。 注意：網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔；

13、同一電路中，回路通常多于網(wǎng)孔。 例3.1 指出下圖電路中，有多少條支路？多少個(gè)節(jié)點(diǎn)？多少個(gè)回路？多少個(gè)網(wǎng)孔？ 解：根據(jù)支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔的定義可知，該電路有： 5條支路：a1d、a2d、ab、b3c、b4c 3個(gè)節(jié)點(diǎn)：a、b、c(或d) 6個(gè)回路：a2d1a、ab3cd2a、b4c3b、ab3cd1a、ab4cd2a、ab4cd1a 3個(gè)網(wǎng)孔：a2d1a、ab3cd2a、b4c3b 3. 基爾霍夫定律 基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。 基爾霍夫定律描述了電路中各部分電流之間的關(guān)系及各部分電壓之間的關(guān)系，適用于各種線性及非線性電路的分析運(yùn)算。 （1）基爾霍夫電流定律（第一

14、定律） 在任一時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn)的所有電流代數(shù)和恒等于零，即 或：在任一時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。 列寫基爾霍夫電流方程時(shí)，首先要標(biāo)出各電流的參考方向。 例1.6 如圖所示為某電路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，已知 ， 求I4。AIAIAI1,2,53214I123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Feb-2003Sheet of File:F:protel電 工 電 路 圖 .DdbDrawn By:IIII123428解：根據(jù)KCL有:所以:或根據(jù) ,有則 中的“-”號(hào)，表示 的實(shí)際方向與參考方向相反。04321IIII A

15、IIII21253214oiII4321IIII AIIII21253214431III、431III、基爾霍夫電流定律KCL的推廣: 面： 在任一時(shí)刻，流入任一閉合面的所有電流代數(shù)和恒等于零；或者，在任一時(shí)刻，流入任一閉合面的電流等于流出該閉合面的電流。 體： 在任一時(shí)刻，流入任一閉合體的所有電流代數(shù)和恒等于零；或者，在任一時(shí)刻，流入任一閉合體的電流等于流出該閉合體的電流。30 （2）基爾霍夫電壓定律（第二定律） 在電路中，沿任一回路的各電壓代數(shù)和恒等于零。 列寫基爾霍夫電壓方程的步驟： 標(biāo)出電壓參考方向。 選擇回路繞行方向。若電壓參考方向與繞行方向相同，則該電壓前取正號(hào)；若電壓參考方向與繞

16、行方向相反，該電壓前取負(fù)號(hào)。 根據(jù) 列寫基爾霍夫電壓方程。 0U0U31例19 列出圖所示電路的電壓方程。解：根據(jù)基爾霍夫電壓定律列寫的電壓方程為：將上式整理得：011122333RIURIURISS31332211SSUURIRIRI32 基爾霍夫電壓定律的另一種形式是：任一回路中，所有電阻上電壓的代數(shù)和，等于該回路中所有電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。即 運(yùn)用上式時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)電流的參考方向與繞行方向相同時(shí)，該電阻上電壓取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)；當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的方向與回路繞行方向相同時(shí)，該電動(dòng)勢(shì)前取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)。 注意，電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向是從低電位指向高電位。SUIR33 例1.10 如圖所示，已知電源電壓US1=12V,US2=2V,US4=8V,電阻R1=8,R2=R3=R4=2,R5=3,C點(diǎn)為接地點(diǎn)即零電位點(diǎn)。求（1）A點(diǎn)的電位UA。（2）A、B之間的電壓UAB。（3）若選B點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，求UA和UAB 。 34 解：（1）圖左邊回路選順時(shí)針繞