第一節(jié)直流電路

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)主講賈緒制作賈緒

2014年1月1.1電路的作用及組成

電路或稱網(wǎng)絡(luò)，就是把一些電器設(shè)備或元件，按其所要完成的功能，用一定方式連接而成的電流通路。1.1.1電路的組成電源:

提供電能的裝置負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線1.組成：電路由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)（包括開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、控制電器及保護(hù)電器等）組成。直流電源直流電源:

提供能源信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等負(fù)載信號(hào)源:

提供信息放大器揚(yáng)聲器話筒

電源：將非電形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換為電能的供電設(shè)備。如：蓄電池、發(fā)電機(jī)和信號(hào)源等。2.各部分作用

中間環(huán)節(jié)：溝通電路、輸送電能、控制電器設(shè)備和保障用電安全。如：導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、熔斷器、繼電器等。

負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電形態(tài)能量的用電設(shè)備。如：電動(dòng)機(jī)、照明燈、信號(hào)燈等。1.1.2電路的作用1.實(shí)現(xiàn)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換照明電路和動(dòng)力電路照明電路發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線動(dòng)力電路E2.實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換放大器揚(yáng)聲器話筒測(cè)溫電路傳感器電路和通訊電路通訊電路mV+熱電偶毫伏表1.1.3電路模型

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(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。例：手電筒手電筒由電池、燈泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。+

-UL+

-IKESIRRo+US–手電筒的電路模型電池導(dǎo)線燈泡開(kāi)關(guān)電池是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻Ro；

燈泡主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻R；SIRRo+US–

筒體用來(lái)連接電池和燈泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)為是無(wú)電阻的理想導(dǎo)體。

開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電路的通斷。今后分析的都是指電路模型，簡(jiǎn)稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。實(shí)際電路元件的物理性質(zhì)：

有電能的產(chǎn)生、消耗，電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的儲(chǔ)存。表1－3列出部分國(guó)際單位制的單位，稱為SI單位。電路的工作狀態(tài)1.通路2.斷路（開(kāi)路）3.短路目錄頁(yè)前一頁(yè)電路的三種工作狀態(tài)1.通路目錄頁(yè)前一頁(yè)1.4

電源有載工作、開(kāi)路與短路1)電壓與電流1.4.1

電源有載工作

當(dāng)電源內(nèi)阻Ro<<R時(shí)，則UE

，表明當(dāng)電流(負(fù)載)變動(dòng)時(shí)電源的端電壓變動(dòng)不大，這說(shuō)明它帶負(fù)載能力強(qiáng)。EUIO電源的外特性曲線+-+-電源輸出的功率電源產(chǎn)生的功率內(nèi)阻損耗的功率

在一個(gè)電路中，電源產(chǎn)生的功率和負(fù)載取用的功率以及內(nèi)阻上所損耗的功率是平衡的。2)功率與功率平衡1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路3)電源與負(fù)載的判別②U和I取非關(guān)聯(lián)參考方向，若P=UI

0，電源；

若P=UI

0，負(fù)載。①U和I取關(guān)聯(lián)參考方向，若P=UI0，負(fù)載；

若P=UI

0，電源。

⑴方法一：根據(jù)U和I的實(shí)際方向判別⑵方法二：根據(jù)U和I的參考方向判別電源：U和I的實(shí)際方向相反，電流從“+”端流出，

發(fā)出功率；負(fù)載：U和I的實(shí)際方向相同，電流從“+”端流入，

取用功率。1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路4)額定值與實(shí)際值額定值：電氣設(shè)備的額定電壓、額定電流和額定功率及其他標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)定值稱為電氣設(shè)備的額定值。分別用UN、IN、PN表示。

制造廠在制定產(chǎn)品的額定值時(shí)，要全面考慮使用的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及壽命等因素，特別要保證設(shè)備的工作溫度不超過(guò)規(guī)定的容許值。

使用時(shí)，電壓、電流和功率的實(shí)際值不一定等于它們的額定值。1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路2.斷路（開(kāi)路）目錄頁(yè)前一頁(yè)

當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電源處于開(kāi)路(空載)狀態(tài)，不輸出電能，其特征如下：1.4.2

電源開(kāi)路電源端電壓（

即開(kāi)路電壓）等于電源電動(dòng)勢(shì)負(fù)載功率為零開(kāi)路電流為零1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路+-+-3.短路目錄頁(yè)前一頁(yè)1.4.3

電源短路電源端電壓為零負(fù)載功率為零電源產(chǎn)生的電能全被內(nèi)阻所消耗短路電流（很大）短路通常是一種嚴(yán)重事故，應(yīng)該盡力預(yù)防1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路+-+-當(dāng)電源的兩端被短接時(shí)，其特征如下：練習(xí)與思考1.4.4

如圖，方框代表電源或負(fù)載。已知U=220V，I=-1A，試問(wèn)哪些方框是電源，哪些是負(fù)載？解：（a）+

U-I

-U+I+

U-I

-U+I（b）（c）（d）(a)圖P=UI=220×(-1)=-220W<0，電源(b)圖P=-UI=220×(-1)=220W>0，負(fù)載(c)圖P=-UI=220×(-1)=220W>0，負(fù)載(d)圖P=UI=220×(-1)=-220W<0，電源1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路1.1電路觀察圖1.1可以得到以下結(jié)論電流所流過(guò)的路徑稱為電路。它是為了某種需要由電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來(lái)的。電路的基本組成包括：電源、負(fù)載、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)。電源：將非電能形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換成電能的供電設(shè)備。如發(fā)電機(jī)、電池等。負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能形態(tài)能量的用電設(shè)備。如電動(dòng)機(jī)、照明燈等。連接導(dǎo)線：傳遞信號(hào)、傳輸電能。實(shí)際應(yīng)用中，電路還必須有一些輔助設(shè)備，如控制電路通、斷的開(kāi)關(guān)及保障安全用電的熔斷器等。1.1電路電路圖中幾種常見(jiàn)器件的圖形符號(hào)及文字符號(hào)1.2電路的常用基本物理量1.2.1電流電流的定義：電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)形成電流。電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子(負(fù)電荷){規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。1.2電路的常用基本物理量1.2.1電流電流的實(shí)際方向有時(shí)難以確定，為此可以預(yù)先假定一個(gè)電流方向，稱為參考方向，在電路中用箭頭標(biāo)出。求解電路時(shí)應(yīng)根據(jù)假定的電流參考方向進(jìn)行。如果電流值為正，表示電流的實(shí)際方向與參考方向一致；如果電流值為負(fù)，表示實(shí)際方向與參考方向相反，如圖1.2所示。

電路圖中標(biāo)注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可以任意規(guī)定。圖1.2電流的方向1.2電路的常用基本物理量1.2.1電流電流既是一種物理現(xiàn)象，又是一種表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。電流的大小等于通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量與通過(guò)這些電荷量所用時(shí)間的比值。電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106

A1.2電路的常用基本物理量1.2.1電流電流對(duì)負(fù)載的作用和效應(yīng)如表1.2所示1.2電路的常用基本物理量1.2.2電位與電壓1.電位空間中的每一點(diǎn)都有一定的高度，電路中的每一點(diǎn)都有一定的電位。電位的表示方法：用字母V表示，不同點(diǎn)的電位用字母V加下標(biāo)表示，如VA。計(jì)算電位時(shí)應(yīng)指定一個(gè)參考點(diǎn)，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為0，原則上零電位點(diǎn)是可以任意指定的。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于強(qiáng)電的電路，以大地為參考點(diǎn)，用符號(hào)表示；在弱點(diǎn)中以裝置的外殼或底板為參考點(diǎn)，用符號(hào)表示。1.2電路的常用基本物理量1.2.2電位與電壓2.電壓電壓的定義：電路中A、B兩點(diǎn)之間的電位差稱為電壓。電壓的方向：規(guī)定由高電位點(diǎn)（標(biāo)“＋”）指向低電位點(diǎn)（標(biāo)“－”）。電壓（電位）的單位：國(guó)際單位制為伏特（用V表示），常用的還有毫伏（mV）、微伏（μV）。圖1.3電壓及電動(dòng)勢(shì)的方向1.2電路的常用基本物理量例1.1如圖1.4所示，求分別以C點(diǎn)和A點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，A、B、C三點(diǎn)的電位以及UAB。結(jié)論：參考點(diǎn)選擇不同，電位也不同，但兩點(diǎn)之間的電壓不變，即電位與參考點(diǎn)有關(guān)，而電壓與參考點(diǎn)無(wú)關(guān)。圖1.4例1.1附圖1.2電路的常用基本物理量1.2.3電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的定義：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功W與其電量Q之比稱為電動(dòng)勢(shì)，用E

表示，即E的單位是伏(V)W的單位是焦(J)

Q的單位是庫(kù)(C)電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正電荷方向，如圖1.5所示。圖1.5帶電源的電路示意圖總結(jié)結(jié)論電流與電壓、電阻的關(guān)系：一、保持電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比。二、保持電壓不變時(shí)，電流與電阻成反比。思考與拓展：如何用圖像法來(lái)描述這個(gè)規(guī)律，請(qǐng)同學(xué)們課后用教材14-9圖描述出來(lái)。歐姆定律歐姆定律歐姆定律：一段導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。歐姆定律的公式形式：I=U___R注意：2.公式中各物理量的對(duì)應(yīng)性1.公式中單位的統(tǒng)一性3.公式的擴(kuò)展性1A=1V___

歐姆（G.S.Ohm,1787~1854）是德國(guó)物理學(xué)家。他在物理學(xué)中的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了后來(lái)以他的名字命名的歐姆定律。歐姆的研究，主要是在1817~1827年擔(dān)任中學(xué)物理教師期間進(jìn)行的。現(xiàn)在我們看到歐姆定律的公式那么簡(jiǎn)單，卻不要忘記歐姆當(dāng)時(shí)為了信息窗解決這一難題，付出了艱辛的勞動(dòng)，當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件很差，那些測(cè)量電流的儀器和電阻值不同的導(dǎo)體，都要自己設(shè)計(jì)制造。他能夠完成這些精細(xì)的制作和精確的實(shí)驗(yàn)，主要得益于強(qiáng)烈的好奇心、執(zhí)著的探究精神。公式的對(duì)應(yīng)性歐姆定律U、R、I必須對(duì)應(yīng)的是同一段電路（同一個(gè)元件）同一狀態(tài)的電壓、電阻、電流。例如：RUI×R燈U燈I燈歐姆定律公式的擴(kuò)展性I=___RUU=IR主要用于已知電壓和電流求電阻.__R=IU主要用于已知電流和電阻求電壓.拓展：能否說(shuō)電壓與電流成正比呢？拓展：能否說(shuō)電阻與電壓成正比，與電流成反比呢？例1：某同學(xué)用一只電流表跟一只燈泡串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表示數(shù)為0.28A，再用電壓表測(cè)量燈泡兩端電壓為220V，試計(jì)算燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻。已知：U=220V,I=0.28A求：R.解：根據(jù)歐姆定律的變形公式得=I0.28A=R=_U220V答：燈絲正常發(fā)光時(shí)的電阻值是786歐姆U=220VI=0.28A1：一只阻值為的電阻，接在15V的電源上時(shí)，流過(guò)的電流為_(kāi)____A；若電源電壓變?yōu)?0V，電阻的阻值為_(kāi)_____，流過(guò)電阻的電流為_(kāi)____A.0.150.1I=U/R=15/100=0.15電阻是導(dǎo)體本身所具有的性質(zhì)，與電壓，電流無(wú)關(guān)I=U/R=10/100=0.12：下列說(shuō)法中正確的是:()A.導(dǎo)體兩端的電壓越大，導(dǎo)體的電阻就越大。B.導(dǎo)體中通過(guò)的電流越大，導(dǎo)體的電阻就越小C.在電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流越小，導(dǎo)體的電阻就越大。D.以上說(shuō)法均不對(duì)。C反饋練習(xí)1.3電阻元件與歐姆定律1.3.1電阻導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小用電阻表示。在溫度不變的條件下，電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成正比，與導(dǎo)體的橫截面積A成反比，即ρ為比例系數(shù)，稱為電阻率，單位是歐·米（·m）電阻率ρ與導(dǎo)體的材料和溫度有關(guān)。導(dǎo)體的電阻率<10－6

·m，絕緣體的電阻率>107

·m，半導(dǎo)體的電阻率在10－6

·m和107

·m之間。1.3電阻元件與歐姆定律1.3.1電阻1.3電阻元件與歐姆定律1.3.1電阻1.3電阻元件與歐姆定律1.3.2常用電阻元件圖1.7常見(jiàn)電阻元件的外形1.3電阻元件與歐姆定律1.3.2常用電阻元件1.3電阻元件與歐姆定律1.3.2常用電阻元件圖1.8色環(huán)標(biāo)記表示電阻參數(shù)1.3電阻元件與歐姆定律1.3.3歐姆定律1.歐姆定律：由實(shí)驗(yàn)可知，電阻元件中的電流與電阻兩端的電壓成正比，與其電阻值成反比。1.3電阻元件與歐姆定律1.3.3歐姆定律2.電阻元件的電流、電壓關(guān)系圖1.9電阻的電流、電壓關(guān)系特性1.3電阻元件與歐姆定律1.3.4線性電阻和非線性電阻如果電阻是固定值，遵循歐姆定律，這樣的電阻稱為線性電阻，它是一個(gè)表示該段電路特性而與電壓和電流無(wú)關(guān)的常數(shù)，否則就是非線性電阻。圖1.10線性電阻和非線性電阻的電流、電壓特性1.5基爾霍夫定律1.5.1基爾霍夫第一定律——電流定律（KCL）支路：一段不分叉的電路。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)。KCL定律的內(nèi)容：對(duì)于電路中的任意節(jié)點(diǎn)上，任一瞬時(shí)，電路在該節(jié)點(diǎn)處電流的代數(shù)和為零，即[例]

列出圖1.21中所示電路中節(jié)點(diǎn)A的基爾霍夫第一定律表達(dá)式。[解]

對(duì)于節(jié)點(diǎn)

A上的電流，假設(shè)流入節(jié)點(diǎn)電流為正，流出節(jié)點(diǎn)電流為負(fù)，那么，根據(jù)公式(1.18)可得或KCL定律的另一種描述：流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。1.5基爾霍夫定律1.5.2基爾霍夫第二定律——電壓定律（KVL）回路：在電路中由支路組成的任一閉合路徑。KVL定律的內(nèi)容：任一瞬時(shí)沿回路繞行一周，各段電路（或各元件）電壓的代數(shù)和等于零。注意事項(xiàng)：使用時(shí)應(yīng)先選定回路的繞行方向，可以是順時(shí)針，也可以是逆時(shí)針若電壓的參考方向與回路的繞行方向一致，則該項(xiàng)電壓取正，反之取負(fù)。如圖1.21所示，回路Ⅰ的KVL方程ThankYou!1.無(wú)源元件(1)種類包括理想電阻元件、理想電容元件和理想電感元件三種，通常簡(jiǎn)稱為電阻、電容和電感元件。(2)元件性質(zhì)電阻：表征電路中電能消耗的理想元件；電容：表征電路中電場(chǎng)能儲(chǔ)存的理想元件；電感：表征電路中磁場(chǎng)能儲(chǔ)存的理想元件。－－耗能元件－－－儲(chǔ)能元件－－－儲(chǔ)能元件RLC1.2電路的三種狀態(tài)1.電流定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量。直流電路中：交流電路中：?jiǎn)挝唬喊玻叟啵荩ˋ）庫(kù)［侖］（C）秒（s）變化率1.2.1電路的主要物理量

方向規(guī)定：實(shí)際方向規(guī)定為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，在內(nèi)電路中由電源負(fù)極流向正極，在外電路中由高電位流向低電位。2.電動(dòng)勢(shì)概念：數(shù)值上等于電源中的非靜電力將單位正電荷從電源負(fù)極移至電源正極時(shí)所轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能。

方向規(guī)定：實(shí)際方向規(guī)定為由低電位指向高電位，即電位升高的方向。也就是電源負(fù)極指向正極方向。單位：伏［特］（V）3.電壓概念：數(shù)值上等于電場(chǎng)力將單位正電荷從某一高電位處移至另一低電位處時(shí)轉(zhuǎn)換成非電形態(tài)能量的電能電源端電壓：電源兩端的電位差。負(fù)載端電壓：負(fù)載兩端的電位差。

方向規(guī)定：實(shí)際方向規(guī)定為由高電位指向低電位，即電位降的方向。電壓有時(shí)也稱為電壓降。單位：伏［特］（V）表示方法：用“＋”和“－”極性表示。4.功率概念：

電源功率：US

和I的乘積；電源輸出功率：電源端電壓

與I乘積；負(fù)載取用（消耗）功率：負(fù)載端電壓與I乘積。單位：瓦［特］（W）電源產(chǎn)生的電功率應(yīng)該等于電路各部分消耗的電功率之和，電源輸出的電功率應(yīng)等于外電路中各部分消耗的電功率之和。功率平衡：1.意義知道電路中電流和電壓的方向是電路分析和計(jì)算的任務(wù)之一。

簡(jiǎn)單直流電路可直接判斷出電壓和電流的實(shí)際方向。復(fù)雜直流電路中電流和電壓的實(shí)際方向無(wú)法預(yù)知AB？BA？交流電路中電壓和電流的實(shí)際方向隨時(shí)間而變化。2.概念電路分析和計(jì)算時(shí)假定的方向稱為參考方向或正方向。1.2.2電路中物理量的參考方向I2U1+-I1I2U1+-I1AB實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。3.實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系注意：在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向aabRIabRU+–若U=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。4.關(guān)聯(lián)參考方向（1）概念：電路分析與計(jì)算時(shí)，把元件的電壓與電流的參考方向聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行選擇。

為了分析與計(jì)算的方便，通常選電壓與電流的參考方向一致。IU＋－UE－＋I(xiàn)（2）公式和參考方向的關(guān)系

歐姆定律：U、I參考方向一致時(shí)，I＝U/R；相反時(shí)，I＝－U/R；

功率公式：U、I參考方向一致時(shí)，P＝UI；相反時(shí)，P＝－UI。U、I參考方向相反：

P=UI

0，電源性質(zhì)，電源產(chǎn)生功率；

P=UI

0，負(fù)載性質(zhì)，取用電源功率。U、I參考方向相同：

P=UI0，負(fù)載性質(zhì)，取用電源功率；

P=UI

0，電源性質(zhì)，電源產(chǎn)生功率。

5.電源與負(fù)載的判別（1）根據(jù)U、I的實(shí)際方向判別U、I實(shí)際方向相反，即電流從“+”端流出－－

發(fā)出功率－－電源

；

U、I實(shí)際方向相同，即電流從“-”端流出－－

吸收功率－－

負(fù)載：。（2）根據(jù)U、I的參考方向判別6.參考方向的表示方法電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：Iab

雙下標(biāo)箭標(biāo)abRI正負(fù)極性+–abU1.2.3電位及其計(jì)算1.電位的概念在分析和計(jì)算電路時(shí)，特別是在電子技術(shù)中，常常將電路中的某一點(diǎn)選作參考點(diǎn)，并規(guī)定其電位為零。電路中某點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。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。2.參考點(diǎn)的選擇

原則上，參考點(diǎn)的選擇是任意的。工程上常選大地為參考點(diǎn)。有些電子設(shè)備機(jī)殼作電位的參考點(diǎn)；在電路中把元件匯集的公共端或公共線作為參考點(diǎn)，也稱“地”，在電路圖中用“”表示。電位具有單值性1.2.4電路的三種工作狀態(tài)電路有負(fù)載、空載和短路三種工作狀態(tài)。1.負(fù)載狀態(tài)負(fù)載狀態(tài)亦即電源有載工作

開(kāi)關(guān)閉合，接通電源與負(fù)載，電路中有了電流及能量的輸送和轉(zhuǎn)換。IR0R+

-USU+

-負(fù)載端電壓U=IR①

電流的大小由負(fù)載決定?；騏=US

–IR0特征:②在電源有內(nèi)阻時(shí)，IU。US電源的外特性UI0當(dāng)

R0<<R時(shí)，則UUS

，表明當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電源的端電壓變化不大，即帶負(fù)載能力強(qiáng)。IR0R+

-USU+

-P=PUS

–P負(fù)載取用功率電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率③電源輸出的功率由負(fù)載決定。負(fù)載大小的概念:

負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加(電壓一定)。U=US

–IR02.空載狀態(tài)空載狀態(tài)又稱斷路或開(kāi)路狀態(tài)。電路空載時(shí)，外電路電阻可視為無(wú)窮大。特征:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)I=0電源端電壓

(開(kāi)路電壓)負(fù)載功率U

=U0=USP

=0IRoR+

-USU0+

-開(kāi)路處的電流等于零；I

=0開(kāi)路處的電壓U視電路情況而定。電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征:I+–U有源電路3.短路狀態(tài)

電源短路時(shí)，外電路電阻可視為零。電源外部端子被短接IR0R+

-USU0+

-特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PUS=P=I2R0P

=0短路處的電壓等于零；U

=0短路處的電流I視電路情況而定。電路中某處短路時(shí)的特征:I+–U有源電路

概念：電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，其電壓、電流和功率都有一定的限額，該限額即為額定值。額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；額定值表示電氣設(shè)備的工作條件和能力。意義：確定依據(jù)：安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等。表示方法：大寫(xiě)字母角標(biāo)加“N”。如IN、UN、PN等。1.2.5電器設(shè)備的額定值例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài)：欠載(輕載)：I<IN

，P<PN過(guò)載(超載)：

I>IN

，P>PN額定工作狀態(tài)（滿載）：I=IN

，P=PN

(經(jīng)濟(jì)合理安全可靠)

(設(shè)備易損壞)(不經(jīng)濟(jì))

1.3電路的基本規(guī)律1.3.1電阻、電容、電感元件及其特性1.電阻元件基本電路：基本規(guī)律：u+-iRu+-iRuio線性電阻的伏安特性關(guān)聯(lián)時(shí)u=Ri非關(guān)聯(lián)時(shí)u=-Ri電阻是耗能元件2.電感元件u+-+-eL+-L

線圈通有電流時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)、儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量。電感:(H、mH)線性電感:L為常數(shù)。電流通過(guò)N匝線圈產(chǎn)生(磁鏈)電流通過(guò)一匝線圈產(chǎn)生(磁通)

線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。電路符號(hào)即：電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電流增大時(shí)，磁場(chǎng)能增大，電感元件從電源取用電能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能減小，電感元件向電源放還能量。

在穩(wěn)態(tài)直流電路中，電感相當(dāng)于短路，即電感有使直流短路的作用，簡(jiǎn)稱短直作用。3.電容元件uiC+_uiC+_+q＿q++－－當(dāng)電容兩端加電源后，其兩個(gè)極板上分別聚集起等量異號(hào)的電荷，在介質(zhì)中建立起電場(chǎng)，并儲(chǔ)存電場(chǎng)能量。電容：代入i=dq/dt

得：瞬時(shí)功率1.3.3基爾霍夫定律(一)基爾霍夫電流定律（KCL）

用來(lái)描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。1.兩個(gè)概念結(jié)點(diǎn)：電路中3個(gè)或3個(gè)以上電路元件的連接點(diǎn)支路：兩結(jié)點(diǎn)之間的每一條分支路。

2.定律內(nèi)容：在電路的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)上，同一瞬間電流的代數(shù)和等于零。即+-US2R2+-R1US1baI3R3I1I2可以理解為：流入結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出結(jié)點(diǎn)的電流之和。即:

如右圖有：I1＋I(xiàn)2

＝I3或?qū)懗桑篒1＋I(xiàn)2－I3＝0Ｉ入=

Ｉ出基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結(jié)點(diǎn)處各支路電流間相互制約的關(guān)系。3.實(shí)質(zhì)：I1I2I3ba+-US2R2+-R3R1US1電流連續(xù)性的體現(xiàn)(二)基爾霍夫電壓定律（KVL）1.兩個(gè)概念回路：由電路元件組成的閉合路徑。網(wǎng)孔：未被其它支路分割的單孔回路。

2.定律內(nèi)容：在電路的任何一個(gè)回路中，沿同一方向循行，同一瞬間電壓的代數(shù)和等于零。即

回路循行方向任意選擇：或順時(shí)針，或逆時(shí)針。和循行方向一致的電壓取正，和循行方向相反的電壓取負(fù)。I1I2I3ba+-US2R2+-R3R1US112對(duì)回路1：對(duì)回路2：

US1=I1R1+I3R3I2R2+I3R3=US2或I1R1+I3R3–US1=0或I2R2+I3R3–US2=0基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關(guān)系。I1I2I3ba+-US2R2+-R3R1US1123.實(shí)質(zhì)4.推廣電壓定律可以推廣應(yīng)用于電路中任一個(gè)假設(shè)的一段閉合電路。（1）列方程前標(biāo)注回路循行方向；

電位升=電位降

U

=US+IRU=0–U

+

US

+I2R2

=0（2）應(yīng)用

U=0列方程時(shí)，項(xiàng)前符號(hào)的確定：

（3）開(kāi)口電壓可按回路處理注意：對(duì)回路：或Ea+U+–USRI_b廣義回路

回路循行方向任意選擇：或順時(shí)針，或逆時(shí)針。和循行方向一致的電壓取正，和循行方向相反的電壓取負(fù)。例：請(qǐng)確認(rèn)下圖中的支路、結(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔數(shù)。支路：ab、bc、ca、…（共6條）回路：abda、abca、

adbca…

（共7個(gè)）結(jié)點(diǎn)：a、b、c、d

(共4個(gè)）網(wǎng)孔：abd、

abc、bcd

（共3個(gè)）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I［例1-9］如圖所示為一閉合回路，各支路的元件是任意的，已知Uab＝10V，Ubc＝-6V，Uda=-5V，試求Ucd和Uca。Uda+–+–UbcUab+－abcdUcd－+－

Uca+解：由KVL得若abca不是閉合回路，也可用KVL得［例1-10］求如圖所示的開(kāi)路電壓。解：在回路1中有126I＝12－6所以I＝1A在回路2中，由KVL得Uac+Ucb

-Uab=0-2+12–3×1-Uab=0則Uab＝7VIba+-+-+-6V12V3Ω3Ω+-2V2Ωc1.2電路的常用基本物理量1.2.4電能電場(chǎng)力做的功就是電路所消耗的電能。W=QU=UIt電能的單位：焦耳，用J表示；實(shí)際應(yīng)用中也用千瓦時(shí)(kWh）（俗稱度）表示。1kWh表示功率為1kW的用電器工作1h所消耗的電能。1.2電路的常用基本物理量1.2.4電能電能的測(cè)量圖1.6所示為家用電能表的表盤(pán)，它是記錄用電設(shè)備消耗電能的儀表。圖1.6家用電能表及接線1.2電路的常用基本物理量1.2.5電功率用電設(shè)備單位時(shí)間消耗的電能叫做電功率，用字母P

表示，即電功率的單位：瓦(W)或千瓦(kW)1.2電路的常用基本物理量1.2.5電功率1.4電路的基本分析方法一、概念

是以支路電流為求解對(duì)象，直接應(yīng)用基爾霍夫定律，分別對(duì)結(jié)點(diǎn)和回路列出所需的方程組，然后解出各支路電流。I2I3I1ba+-US2R2+-R3R1US1123如圖電路支路數(shù)：b=3結(jié)點(diǎn)數(shù)：n=2回路數(shù)=3單孔回路（網(wǎng)孔）=2若用支路電流法求各支路電流應(yīng)列出三個(gè)方程1.4.1支路電流法二、支路電流法的解題步驟:

1.在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，對(duì)選定的回路標(biāo)出回路循行方向。

2.應(yīng)用KCL對(duì)結(jié)點(diǎn)列出

(n－1)個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程。

3.應(yīng)用KVL對(duì)回路列出

b－(n－1)

個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程（通?？扇【W(wǎng)孔列出）

。

4.聯(lián)立求解b

個(gè)方程，求出各支路電流。對(duì)結(jié)點(diǎn)a：ba+-US2R2+-R3R1US1I1I3I2123I1+I2–I3=0對(duì)網(wǎng)孔1：I1R1+I3R3-US1=0對(duì)網(wǎng)孔2：I2R2+I3R3－US2=0[例1-12]如圖所示，已知US1＝6V,US2＝16V，IS＝2A,R1＝R2＝R3＝2Ω,試求各支路電流I1`I2`I3`I4和I5。+-US2R2R1US1I1I4I3I2R2I5+-IS解：由KCL和KVL得IS＋I(xiàn)1＋I(xiàn)3＝0I2＝I3＋I(xiàn)4I4＋I(xiàn)5＝ISUS1－I3R2＋I(xiàn)2R1＝0US2－I5R3＋I(xiàn)2R1＝0代入數(shù)據(jù)得2＋I(xiàn)1＋I(xiàn)3＝0I2＝I3＋I(xiàn)4I4＋I(xiàn)5＝26－2I3＋2I2＝016－2I5＋2I2＝0解之得：

I1＝－6A，I2＝－1A，

I3＝4A，I4＝－5A，

I5＝7A。1.4電阻的連接1.4.1電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)是指負(fù)載電阻沒(méi)有分支路地依次相連，使電流只有一條通路。串聯(lián)電路的規(guī)律圖1.14電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)：將電阻首尾依次相聯(lián)，使電流只有一條通路的連接方式，叫做電阻的串聯(lián)。串聯(lián)電路的特點(diǎn)：1、串聯(lián)電路中各流過(guò)的電流都相等

I=I1=I22、電路兩端總電壓等于各電阻兩端電壓之和。3、串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。4、各電阻值分配的電壓與各電阻值成正比。電阻串聯(lián)電路圖例n個(gè)電阻串聯(lián)可等效為一個(gè)電阻電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)：兩個(gè)或兩個(gè)以上電阻連接在一起，各電阻承受同一電壓，這種連接方式叫并聯(lián)。電阻并聯(lián)的特征：1、并聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓相等U=U1+U2+U32、并聯(lián)電路的總電流等于各電阻中的電流之和I=I1+I2+I33、并聯(lián)電路中的總電阻的倒數(shù)，等于各電阻中的倒數(shù)之和

1/R=1/R1+1/R2+1/R34、并聯(lián)電路中，各支路分配的電流與各支路電阻值成反比

I1=IR/R1I2=IR/R21.4電阻的連接1.4.2電阻的并聯(lián)并聯(lián)電路的規(guī)律圖1.16電阻的并聯(lián)1.4電阻的連接1.4.2電阻的并聯(lián)1.4電阻的連接1.4.2電阻的并聯(lián)1.4電阻的連接1.4.3電阻的混聯(lián)串聯(lián)和并聯(lián)同時(shí)存在的電路稱為混聯(lián)電路。1.4電阻的連接電阻并聯(lián)圖例電阻的混聯(lián)電阻的混聯(lián)：在一個(gè)電路中，既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種聯(lián)接稱方式稱為電阻的混聯(lián)。1.4電阻的連接電功和電功率第十四課時(shí)電功的概念：電流所做的功叫電功。電功的公式：Ｗ＝ＵＩｔ，Ｗ＝Ｐt，Ｗ＝——Ｗ＝Ｉ2Rt電功的單位國(guó)際單位：生活中常用單位：１度＝１千瓦時(shí)＝3.6X106焦耳電功的測(cè)量?jī)x表：電能表，俗稱電度表焦耳（Ｊ）度或千瓦時(shí)（ＫＷｈ）其換算關(guān)系：U2Rt電功率

電功率的物理意義：電功率的定義：電功率的公式：定義式：計(jì)算式:其它公式：電功率的單位：國(guó)際單位：瓦特(W)，常用單位：千瓦(KW)，其換算關(guān)系：１KW＝1000W表示電流做功快慢的物理量電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫電功率Ｐ＝——Ｐ＝ＵＩＰ＝Ｉ2Ｒ，Ｐ＝——WtU2R實(shí)際電壓與額定電壓實(shí)際電壓：用電器工作時(shí)兩端所加的電壓為實(shí)際電壓，一般用Ｕ實(shí)表示額定電壓：用電器正常工作時(shí)的電壓叫做額定電壓，用Ｕ額表示實(shí)際功率與額定功率實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率叫實(shí)際功率，用Ｐ實(shí)表示；額定功率：用電器在額定電壓下正常工作時(shí)的功率叫額定功率，用Ｐ額表示說(shuō)明：

當(dāng)Ｕ實(shí)>Ｕ額時(shí)，Ｐ實(shí)>Ｐ額；3、用電器的電阻我們認(rèn)為不變，所以會(huì)有:1、當(dāng)Ｕ實(shí)=Ｕ額時(shí)，Ｐ實(shí)=Ｐ額當(dāng)Ｕ實(shí)<Ｕ額時(shí)，Ｐ實(shí)<Ｐ額；————P實(shí)P額=UU實(shí)額22典型例析例１一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380伏,線圈電阻為２歐，線圈中電流為10安，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作１秒消耗的電能是多少？說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)工作時(shí)是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以消耗的電能也就是電流所做的電功只能利用W=UIt進(jìn)行計(jì)算，不能利用其他的公式進(jìn)行計(jì)算。W=UIt=380V×10A×1S=3.8×103J例２：一個(gè)燈泡標(biāo)有“220V40W”，它正常工作時(shí)的電流和電阻各為多少？如果把它接入110V電路中消耗的電功率是多少？已知：U額=220VP額=40WU實(shí)=110V

求：IRP實(shí)

例３：兩只標(biāo)有“6V3W”的小燈泡甲和“6V4W”的小燈泡乙串聯(lián)后接在6V的電源上發(fā)光誰(shuí)更亮一些？若將它們并聯(lián)后接在4V的電源上發(fā)光誰(shuí)亮一些？分析:

電燈發(fā)光的明亮程度跟它們的實(shí)際功率有關(guān)，實(shí)際功率大的發(fā)光亮，反之則暗。由R=U2/P可知，小燈泡甲的電阻大于乙的電阻。在串聯(lián)電路中，由P實(shí)=I2R可知，甲的實(shí)際功率大于乙的實(shí)際功率，所以甲反而亮。在并聯(lián)電路中，由P實(shí)=U2/R可知，乙的實(shí)際功率大于甲的實(shí)際功率，所以乙要亮。例４圖3中的定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2組成串聯(lián)電路，當(dāng)電源電壓U不變時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)過(guò)程中，定值電阻兩端電壓U1、電功率P1，將如何變化？分析：當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，變阻器連入電路中電阻變大，電路中的電流變小，由U=IR可知，定值電阻R1兩端的電壓變?。挥蒔=I2R可知，定值電阻消耗的電功率變小。鞏固練習(xí)1、加在阻值為12歐的電阻器兩端的電壓是12伏，5分鐘內(nèi)電流通過(guò)這個(gè)電阻做了______焦的功。2、標(biāo)有“12V6W”字樣的小燈泡，它的燈絲在正常工作時(shí)的電阻是____歐，接到電路中通過(guò)它的電流是0.2安，則這盞燈的實(shí)際功率是_____瓦。3.6×103240.963、一只額定電壓是220伏的燈泡，把它接在電壓是110伏的電路上時(shí)，實(shí)際功率是25瓦，則此燈泡的額定功率是____瓦。4、1千瓦時(shí)的電可供“PZ220—40”的電燈正常工作____小時(shí)。100255、甲、乙兩燈的電