第一節(jié)電路的基本物理量及其正方向

第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.課程性質(zhì)

是高等學(xué)校理工科非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。2.教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得電工和電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，了解電工和電子技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展概況，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與本專(zhuān)業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)等工作打下一定的基礎(chǔ)。

前言2第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.成績(jī)?cè)u(píng)定

平時(shí)（考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)）：30%考試：70%

3.學(xué)時(shí)多學(xué)時(shí)：60+205.參考書(shū)

唐介主編《電工學(xué)》，高教秦曾煌主編《電工學(xué)》(第六版上下冊(cè))，高教《電工學(xué)》相關(guān)習(xí)題解答少學(xué)時(shí)：40+163第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6.教學(xué)網(wǎng)站校外7南昌大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)校外

7.本課件適用專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)、機(jī)制、熱能、材料、車(chē)輛工程、物理、光信息、金屬材料、生物、生化、工業(yè)工程、發(fā)酵、給排水、土木、水電、食品、食質(zhì)、環(huán)工、高分子、無(wú)機(jī)材料、汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)等專(zhuān)業(yè)。4第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.1電路的基本物理量及其方向1.2電路的組成和作用1.3電路的基本定律1.4電路的三種工作狀態(tài)1.5電路中電位的計(jì)算第1章電路的基本概念與基本定律教學(xué)內(nèi)容5第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三了解電路模型及其理想電路元件的意義；理解電壓、電流參考方向的意義；理解電路基本定律并能正確應(yīng)用；了解電源的有載工作、開(kāi)路與短路狀態(tài)，并能理解電功率和額定值的意義；掌握分析與計(jì)算簡(jiǎn)單直流電路和電路中各點(diǎn)電位的方法。教學(xué)要求重點(diǎn)

電壓和電流的參考方向，基爾霍夫定律，電路中電位的概念及計(jì)算。難點(diǎn)：6第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三項(xiàng)目一直流電路的基本物理量【知識(shí)要求】

了解電路的組成及基本電路模型。 了解電路的基本物理量。 理解和掌握歐姆定律及其計(jì)算。了解電路的有載工作、開(kāi)路與短路狀態(tài)?！灸芰σ蟆?/p>

學(xué)會(huì)使用基本電工儀表。 學(xué)會(huì)測(cè)量電路的基本物理量。7第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)(一)電路及基本電路模型電流經(jīng)過(guò)的路徑稱(chēng)為電路。最基本的電路由電源、負(fù)載、開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線組成。(1) 電源是把非電能轉(zhuǎn)換為電能并向外提供的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等。(2) 負(fù)載是電路中取用電能設(shè)備的總稱(chēng)，它把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能。8第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)如電燈把電能轉(zhuǎn)換成光能，電爐把電能轉(zhuǎn)換成熱能，電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等。(3) 開(kāi)關(guān)屬于控制電器，用于控制電路的接通或斷開(kāi)。(4) 連接導(dǎo)線將電源和負(fù)載連接起來(lái)，擔(dān)負(fù)著電能的傳輸和分配。9第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)圖1-1(a)所示為由干電池、小電珠、開(kāi)關(guān)和連接導(dǎo)線構(gòu)成的一個(gè)簡(jiǎn)單直流電路。圖1-1(b)所示為該電路的基本電路模型。實(shí)物接線圖基本電路模型10第10頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)電路的基本物理

量及其正方向

一、電流

電荷在電場(chǎng)作用下有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為電流。在金屬導(dǎo)體內(nèi)的電流是由于導(dǎo)體的內(nèi)部自由電子在電場(chǎng)力的作用下有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)而形成的。電流在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。如果電流用I表示，電荷量用q表示，時(shí)間用t表示，則得I=q/t

下一頁(yè)11第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖1-1金屬導(dǎo)體中的電流方向返回式中q為時(shí)間t通過(guò)導(dǎo)體橫截面S的電荷量。如圖1-1所示。12第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三．電流的方向習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍?/p>

自由電子和負(fù)離子移動(dòng)的方向跟電流方向相反。第一節(jié)電路的基本物理量及其正方向金屬導(dǎo)體中的電流方向13第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)電路的基本物理

量及其正方向

電流的正方向是電路中一個(gè)非常重要的概念，在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）電流的實(shí)際方向是客觀存在的，而其正方向是根據(jù)計(jì)算的需要任意選取的，正方向一經(jīng)選定后，在電路分析和計(jì)算過(guò)程中就必須以此為依據(jù)，不能隨意改動(dòng)。

（2）同一電流，若正方向選擇不同，其數(shù)值相等而符號(hào)相反。因此，電流值的正負(fù)只有在選定正方向下才有意義。

（3）電路中的基本公式和結(jié)論，都是在一定的正方向下得出來(lái)的。應(yīng)用時(shí)必須注意正方向的選擇。下一頁(yè)上一頁(yè)14第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（4）電流是具有大小和流動(dòng)方向的代數(shù)量，是標(biāo)量，不是失量。二、電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)1.電壓電壓是衡量電場(chǎng)力作功本領(lǐng)大小的物理量。電路中某兩點(diǎn)間的電壓，就是該兩點(diǎn)間的電位差，所以電壓又稱(chēng)電位差。目錄頁(yè)前一頁(yè)15第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)電路的基本物理

量及其正方向

1.電壓在導(dǎo)體內(nèi)電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，它是在電場(chǎng)力的作用下實(shí)現(xiàn)的。為了衡量電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的能力，引入電壓這一物理量。如下圖1-3所示電路中，A，B兩點(diǎn)間的電壓UAB在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把單位正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所作的功。在電場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)間的電壓也常成為兩點(diǎn)間的電位差，即電壓。下一頁(yè)上一頁(yè)16第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖1-3電荷的運(yùn)動(dòng)回路返回電壓的方向由正指向負(fù)17第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)常見(jiàn)電壓值

a.汽車(chē)蓄電池：12Vb.生活電壓：中國(guó)：220V

日本：110Vc.工業(yè)電壓：380V

對(duì)于電阻性負(fù)載來(lái)說(shuō)，沒(méi)有電流就沒(méi)有電壓，有電壓就一定有電流，電阻兩端的電壓又被稱(chēng)為電壓降。18第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2).電位電路中某點(diǎn)的電位，通常選定某一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，把正電荷從某點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)所作的功稱(chēng)為該點(diǎn)的電位。電位與電壓目錄頁(yè)前一頁(yè)19第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)2) 電位

參考點(diǎn)的電位通常規(guī)定為零，所以又叫零點(diǎn)位點(diǎn)。（a）接地（b）接公共點(diǎn)或接機(jī)殼20第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三小提示在同一電路中，當(dāng)選定不同的參考點(diǎn)時(shí)，同一點(diǎn)的電位是不同的，那么，參考點(diǎn)應(yīng)該如何確定呢？原則上可以任意選定，但在研究實(shí)際電場(chǎng)時(shí)，通常選搭鐵點(diǎn)為參考點(diǎn)，必須注意，在研究同一問(wèn)題時(shí)，參考點(diǎn)一經(jīng)確定，各點(diǎn)電位也就確定了。參考點(diǎn)也就不可更改了。目錄頁(yè)前一頁(yè)21第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、相關(guān)知識(shí)3) 電動(dòng)勢(shì)為了維持AB兩點(diǎn)間的電壓恒定，則必須使B端增加的正電荷經(jīng)過(guò)另一路經(jīng)流向A端，否則AB間電壓將降低。22第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)電路的基本物理

量及其正方向三、電功和電功率

1）電功

如果在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)A和B之間的電壓為U，當(dāng)電荷q受到電場(chǎng)力的作用，在時(shí)間t內(nèi)從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，那么電場(chǎng)力做的功為：

W=Uq即W=UIt下一頁(yè)上一頁(yè)23第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）電功率

電功率就是電流在單位時(shí)間內(nèi)所作的功，簡(jiǎn)稱(chēng)功率，用符號(hào)P表示。目錄頁(yè)前一頁(yè)24第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

例題[1-1]：小明家有一臺(tái)額定功率為1200W的熱水器，若每天打開(kāi)4h，每度電的電費(fèi)為0.50元，一個(gè)月（30天）需要多少電費(fèi)？目錄頁(yè)前一頁(yè)25第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)電路的基本物理量及其正方向

例1.1一只60W、220V的白熾燈泡，一個(gè)月要消耗多少千瓦小時(shí)電能？按每月30天，每天以4小時(shí)計(jì)算。

解根據(jù)式（1-5）和式（1-6）可知

W=Pt=60X4X30=7200Wh=7.2kWh

必須指出：在電工技術(shù)里，負(fù)載的大小是指用電設(shè)備吸收或消耗功率的大小，消耗功率大的稱(chēng)為負(fù)載大，消耗功率小的稱(chēng)為負(fù)載小。返回上一頁(yè)26第26頁(yè)，共28頁(yè)，202