直流電路教學(xué)li

第1章直流電路1.1

電路和電路主要物理量1.2

電路的基本定律1.3

電路的幾種狀態(tài)和電氣設(shè)備額定值1.4

電路中電位的分析1.1

電路和電路主要物理量1.電路和電路模型

電路是電流流經(jīng)的路徑，實(shí)際電路由電氣設(shè)備和元件組成。

電源:

提供電能的裝置控制和保護(hù)裝置負(fù)載:取用電能的裝置連接導(dǎo)線

為了便于分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用理想元件來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。

理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。電路電路模型電池?zé)襞?/p>

今后分析的都是指電路模型，簡(jiǎn)稱(chēng)電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。導(dǎo)線2.電路的主要物理量(1)電流（I）大?。?jiǎn)挝唬喊才?A),千安(kA),毫安(mA),微安(μA)定義：電路中電荷的定向有規(guī)則運(yùn)動(dòng)形成電流+-URabI電流的實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，即從電源的正極到電源的負(fù)極1A=1000mA1mA=1000uA電子流的方向：從電源的負(fù)極到電源的正極電流的參考方向：分析計(jì)算時(shí)，任意設(shè)定的假想方向.+-E0RRabIIab

雙下標(biāo)箭標(biāo)abRI

參考方向的表示方法參考方向與實(shí)際方向一致，電流值為正值；參考方向與實(shí)際方向相反，電流值為負(fù)值。參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系注意：在參考方向選定后，電流值才有正負(fù)之分。若I=2A，則電流從a流向b；例：若I=–2A，則電流從b流向a。abRI電流和水流的區(qū)別和聯(lián)系：水往往是從水位高的地方流向水位低的地方，電也是從電位高的地方流向電位低的地方水在流動(dòng)的時(shí)候，會(huì)發(fā)生堆積和滯留現(xiàn)象，而電流不會(huì)。直流電源正極是高電位端，負(fù)極是低電位端(2)電壓（U

）單位：伏(V)，千伏(kV)，毫伏(mV)，微伏(μV)定義：描述電場(chǎng)力移動(dòng)電荷作功本領(lǐng)的物理量大?。篒RUab+_abE+_電壓方向：從高電位指向低電位。（電位降低方向）和電流的方向一直。1KV=1000V1V=1000mV1mV=1000uV參考方向：分析計(jì)算時(shí)，任意設(shè)定的假想方向。

參考方向的表示方法Uab

雙下標(biāo)正負(fù)極性+–abUIRUab+_abE+_參考方向與實(shí)際方向一致，電壓值為正值；參考方向與實(shí)際方向相反，電壓值為負(fù)值。參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系注意：在參考方向選定后，電壓值才有正負(fù)之分。例：abRU+–若Uab=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若Uab=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。電壓的分類(lèi)直流電壓：大小和方向均不隨時(shí)間發(fā)生變化的電壓。脈動(dòng)直流電壓：大小隨時(shí)間變化，方向不隨時(shí)間變化的電壓。交流電壓：大小和方向均隨時(shí)間發(fā)生變化的電壓。Ut0(3)、電動(dòng)勢(shì)（E

）單位：伏(V)，千伏(kV)，毫伏(mV)，微伏(μV)大小：電池?zé)襞輆b實(shí)際方向：電源內(nèi)部從低電位指向高電位。即從電源的負(fù)極到正極。IRUab+_abEba+_ab電動(dòng)勢(shì)存在于電源的內(nèi)部(4)、電功率（P

）電阻消耗功率,起負(fù)載作用;是耗能元件。單位:

WmWkWIRUab+_abEba+_ab定義：負(fù)載在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能，或做的功。(5)、電能（W）單位:定義：負(fù)載在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能或電流在一段時(shí)間內(nèi)做的功。電阻定律定義：電路中，導(dǎo)體對(duì)電流呈現(xiàn)的阻礙作用，叫電阻，用R表示，單位為歐姆，簡(jiǎn)稱(chēng)為歐，用Ω表示。常用的其他單位：千歐KΩ，兆歐MΩ單位關(guān)系：1KΩ=1000Ω1MΩ=1000KΩ導(dǎo)體電阻的大小是由導(dǎo)體本身決定的，和導(dǎo)體本身的長(zhǎng)度L成正比，和導(dǎo)體的橫截面積S成反比，另外還和導(dǎo)體的制造材料ρ，環(huán)境溫度t有關(guān)。歐姆定律及其應(yīng)用電阻上的電流和電壓電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)電阻R（）電壓U（V）電流I（A）1510.22520.43530.641010.151020.261030.3

分析數(shù)據(jù)：探究電流和電壓電阻的關(guān)系講述定律：明確電路中電流和電壓電阻關(guān)系電流與電壓和電阻的關(guān)系：當(dāng)電阻R一定時(shí)，電流I與電壓U成正比。當(dāng)電壓U一定時(shí)，電流I與電阻R成反比。歐姆定律內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。揭示了電流與電壓；電流與電阻的關(guān)系。對(duì)應(yīng)于同一導(dǎo)體，注意同一性。歐姆定律的公式：IRU＝R（Ω）單位：I（A）U（V）變換公式：U=IRR=IURUI（必須對(duì)應(yīng)于同一段電路）

歐姆定律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律，它適用于任何情況下的電流計(jì)算。

歐姆定律公式中各個(gè)物理量只能是同一導(dǎo)體在同一時(shí)刻所具有的量，也就是說(shuō)不能用甲導(dǎo)體的電壓、電阻去求乙導(dǎo)體的電流。

歐姆(1789-1854)

喬治·西蒙·歐姆生于德國(guó)埃爾蘭根城，父親是鎖匠。父親自學(xué)了數(shù)學(xué)和物理方面的知識(shí)，并教給少年時(shí)期的歐姆，喚起了歐姆對(duì)科學(xué)的興趣。16歲時(shí)他進(jìn)入埃爾蘭根大學(xué)研究數(shù)學(xué)、物理與哲學(xué)，由于經(jīng)濟(jì)困難，中途綴學(xué)，到1813年才完成博士學(xué)業(yè)。

科學(xué)家簡(jiǎn)介

例：某實(shí)驗(yàn)中測(cè)得一個(gè)未知電阻的電壓為4.8V，流過(guò)的電流是320mA，求該電阻的阻值。注意：（1）歐姆定律公式當(dāng)中的三個(gè)物理量，只有知道其中的兩個(gè)，才能夠求出第三個(gè)。（2）公式當(dāng)中的三個(gè)物理量，必須是針對(duì)同一個(gè)導(dǎo)體在同一時(shí)刻的。（3）若是求U和R，公式應(yīng)該變形為U＝IR，R＝U/I解：R=U/I=4.8V/0.32A=15小結(jié)

歐姆定律：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。

公式：I=U/R

變形公式：U=IRR=U/I

歐姆定律公式中各個(gè)物理量具有同一性，公式中的I、U、R是指同一導(dǎo)體、同一時(shí)刻的電流、電壓、電阻。計(jì)算時(shí)注意單位要統(tǒng)一。

電阻是導(dǎo)體本身固有的一種性質(zhì)，電阻跟電壓、電流無(wú)關(guān)，不存在正、反比的關(guān)系。

歐姆定律適用與任何情況下的電流計(jì)算。閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律§閉合電路的歐姆定律一、閉合電路1、閉合電路的組成：電源．用電器（負(fù)載）．導(dǎo)線2．歐姆定律：I=U/R外電路內(nèi)電路內(nèi)電路二、閉合電路的歐姆定律外電阻內(nèi)電阻EU外U內(nèi)E=U外

+U內(nèi)二、閉合電路的歐姆定律E=U外

+U內(nèi)E=IR+IrI=E/(R+r)閉合電路里的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。（閉合電路的歐姆定律）二、閉合電路的歐姆定律三．路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系

1、路端電壓：即外電路上的電壓降，是電源加在負(fù)載（用電器）上的“有效”電壓。2、U=E—Ir斷路：R無(wú)窮大，I為0，Ir也為0，U=E

。（電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓）短路：R=0，I=E/r。r很?。ㄐ铍姵?.005~0.1Ω，干電池小于1Ω），電流太大，燒壞電源，還可能引起火災(zāi)。三．路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系

2.3電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及其應(yīng)用一、基本電路：串聯(lián)：把幾個(gè)導(dǎo)體依次首尾相連接入電路并聯(lián)：把幾個(gè)導(dǎo)體的一端連在一起，另一端也連在一起，然后把這兩端接入電路0123活動(dòng)：觀察上面兩種電路，分別分析出兩種電路的電流、電壓、電阻的關(guān)系并填在教材活動(dòng)表格內(nèi)UR2R3R1I2I1I3R1R2R3UU1U2U3O123連接性質(zhì)數(shù)學(xué)表達(dá)式物理意義串聯(lián)電流關(guān)系電壓關(guān)系電阻關(guān)系電壓分配規(guī)律1、電阻的串聯(lián)I0=I1=I2=I3各處的電流相同U總=U1+U2+U3總電壓等于各部分電路電壓之和R1R2R3123總電阻等于各部分電路電阻之和R總=R1+R2+R3電壓的分配與電阻值成正比URI連接性質(zhì)數(shù)學(xué)表達(dá)式物理意義并聯(lián)電流關(guān)系電壓關(guān)系電阻關(guān)系電流分配規(guī)律2、電阻的并聯(lián)I總=I1+I2+I3總電流等于各支路的電流之和U總=U1=U2=U3總電壓與各支路的電壓相等總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和IR=I1R1=I2R2=I3R3電流的分配與電阻值成反比UR2R3R1I2I1I3URIII

=I1=I2=I3串聯(lián)電路各處的電流相同2.并聯(lián)電路:并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和二、電流特點(diǎn)I1I2I31.串聯(lián)電路:I

=I1+I2+I3I1I2I3討論：如果有更多的導(dǎo)體串聯(lián)或并聯(lián)，結(jié)論如何？IIU=U1+U2+U3結(jié)論:串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和三、電壓特點(diǎn)231.串聯(lián)電路:比較電壓關(guān)系U=U1=U2=U3結(jié)論：并聯(lián)電路的總電壓與各支路的電壓相等2.并聯(lián)電路:0比較電壓關(guān)系U

UU1U2U3U1U2U3串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和四、電阻特點(diǎn)1.串聯(lián)電路:討論：多個(gè)電阻串聯(lián)呢？R1R2UU1U2I2.并聯(lián)電路:UR2R1II1I2討論：多個(gè)電阻并聯(lián)呢？并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和R1IRI11、電壓一定時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)阻值相同的電阻R后，串聯(lián)電阻R起到了什么作用？思考：2、使總電流不變的前提下，電路中并聯(lián)一個(gè)阻值相同電阻R后，并聯(lián)電阻R起到了是什么作用？分壓作用分流作用U1URIR1URIR二、電流表(表頭)3.主要參數(shù)①內(nèi)阻:電流計(jì)內(nèi)阻Rg②量程：滿(mǎn)偏電流Ig滿(mǎn)偏電壓Ug2.電路圖符號(hào)：1.作用：測(cè)量微小電流0123mAG問(wèn)題：用所給表頭如何才能測(cè)量較大的電壓呢？45例：一表頭的內(nèi)阻Rg為100Ω，滿(mǎn)偏電流Ig為5mA,求此表頭的滿(mǎn)偏電壓Ug為多少？0.5V三、電壓表（電流計(jì)改裝電壓表）例:有一個(gè)表頭，內(nèi)阻Rg=100Ω，滿(mǎn)偏電流Ig=500μA，要把它改成量程為5V的電壓表，求所串聯(lián)的電阻的阻值?在表頭串聯(lián)一個(gè)

電阻IgRgRUUgURVUG阻值較大的5304IxRgRUxU1URVUxG125004000100200300μA滿(mǎn)偏電流500μA的表頭，已知Rg=100Ω，串聯(lián)9900Ω電阻改裝成量程為5V電壓表后，當(dāng)指針?lè)謩e指向刻度100、200、500時(shí).1.請(qǐng)分析通過(guò)表頭的電流和通過(guò)改裝電壓表的電流的關(guān)系？2.求出加在改裝電壓表兩端的電壓分別是多少？VUx與Ix之間滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系呢？Ux=Ix(R+Rg)IxV_0．65V1765432890176543289017654328901765432890G+G×1000×100×10×1U檢驗(yàn)：特別提醒：表頭改裝為大量程電壓表時(shí)沒(méi)有改變表頭G的滿(mǎn)偏電流Ig、滿(mǎn)偏電壓Ug、內(nèi)阻Rg，即改裝后電表達(dá)到滿(mǎn)量程時(shí)，表頭的電流、電壓仍為Ig、Ug，電阻Rg也沒(méi)變，只是表頭與分壓電阻總的電壓比表頭分得的電壓變大了．IgRgRUUgURVUG四、電流表（電流計(jì)改裝電流表）在表頭并聯(lián)一個(gè)阻值較小的電阻UIRgIgIRRAUIG課后思考：如何計(jì)算這個(gè)并聯(lián)電阻阻值？一、串并聯(lián)電路特點(diǎn)1.串聯(lián)電路2.并聯(lián)電路小結(jié)三、電表改裝若要將靈敏電流計(jì)G改裝成一個(gè)電流表A，需要并聯(lián)一個(gè)較小的電阻若要將靈敏電流計(jì)G改裝成電壓表V，需要串聯(lián)一個(gè)阻值較大的電阻二、電流計(jì)（表頭）滿(mǎn)偏電流Ig滿(mǎn)偏電壓Ug2

基爾霍夫定律支路：電路中的每一個(gè)分支。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱(chēng)為支路電流。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)?；芈罚河芍方M成的閉合路徑。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1312（1）基爾霍夫電流定律(KCL)---應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)

在任一瞬間，流向任一節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流。對(duì)節(jié)點(diǎn)a：I1+I3=I2+I4或I1+I3–I2–I4=0例基爾霍夫電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性I=0即：若流入為正則流出為負(fù)I1I2I3I4

a

電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。I=?廣義節(jié)點(diǎn)I=0I1+I2+I3=0例:ABCI1I2I31+_+_I42878V2V（2）基爾霍夫電壓定律（KVL)---應(yīng)用于回路即：U=0

在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，各段電壓降的代數(shù)和恒等于零。回路1：回路2：I1R1+I3R3–E1=0I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1121.5

電路中電位的分析1.電位的概念電位：電路中任選一點(diǎn)，設(shè)其電位為零（用標(biāo)記），此點(diǎn)稱(chēng)為參考點(diǎn)。電路中的某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓，便是該點(diǎn)的電位，記為“UX”。

R12V+Iab右圖中：a為電源正極，a的電位Ua最高，b為負(fù)極，并接地，b為參考點(diǎn)，電位Ub=0V。電流I由高電位a流向低電位b，即從高電位流向低電位。a的電位比b的電位高12V，所以a的電位為Ua=12V。某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。12V+Iab電路中電位的分析電壓就是兩點(diǎn)之間的電位之差。如圖：a的電位為12V,b的電位為0V,那么ab之間的電壓Uab=Ua-Ub=12V-0V=12V,由于b為參考點(diǎn)，因此就有ab之間的電壓和a點(diǎn)的電位相等，即Uab=Ua電路中電位的分析在電路中，如果Uab＞0，表明Ua＞Ub；Uab=0,表明Ua=Ub，等電位Uab＜0，表明Ua＜Ub12V+IabcR