第二章　簡(jiǎn)單直流電路的分析

§2-1全電路歐姆定律§2-2電阻的連接§2-3直流電橋1.?掌握全電路歐姆定律。2.?能用全電路歐姆定律分析電路的三種工作狀態(tài)。3.?掌握測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)§2-1全電路歐姆定律一、部分電路歐姆定律在初中，我們?cè)鴮W(xué)習(xí)過(guò)歐姆定律，其內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，其公式為：實(shí)際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框中所示。因此，更準(zhǔn)確地說(shuō)，這一定律應(yīng)稱為部分電路歐姆定律。部分電路參考方向的選取a）電壓和電流方向相同b）電壓和電流方向相反部分電路歐姆定律的計(jì)算公式還與參考方向的選取有關(guān)。在圖b所示電路中，電壓U與電流I選為非關(guān)聯(lián)參考方向，則部分電路歐姆定律的表達(dá)式也應(yīng)相應(yīng)改為：如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫(huà)出電阻的U/I關(guān)系曲線，稱為伏安特性曲線。伏安特性曲線是直線的電阻元件，稱為線性電阻，其電阻值可認(rèn)為是不變的常數(shù)；不是直線的，則稱為非線性電阻。線性電阻的伏安特性曲線非線性電阻的伏安特性曲線二、全電路歐姆定律與部分電路相對(duì)應(yīng)，含有電源的閉合電路稱為全電路，如圖所示。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。簡(jiǎn)單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電阻與外電阻之和）成反比，公式為：由上式可得：式中，U

內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U

外為外電路的電壓降，也是電源兩端的電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和。將公式E=IR+Ir兩邊同乘以I，可得：即：上式表明，在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)發(fā)出的功率，等于負(fù)載電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)系稱為電路中的功率平衡。三、電路的三種狀態(tài)電由全電路歐姆定律可知，電源端電壓U與電源電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系為：下面應(yīng)用全電路歐姆定律，分析圖所示電路在三種不同狀態(tài)下，電源端電壓與輸出電流之間的關(guān)系。電源的外特性曲線電路的三種狀態(tài)1.?通路開(kāi)關(guān)SA接到位置1時(shí)，電路處于通路狀態(tài)。電流從電源的正極沿著導(dǎo)線經(jīng)過(guò)負(fù)載最終回到電源的負(fù)極，電流形成閉合路徑，所以也稱閉路。這是電路的正常工作狀態(tài)。2.?開(kāi)路（斷路）開(kāi)關(guān)SA接到位置2時(shí)，電路處于開(kāi)路狀態(tài)，相當(dāng)于負(fù)載電阻R→∞或電路中某處連接導(dǎo)線斷開(kāi)。3.?短路開(kāi)關(guān)SA接到位置3時(shí)，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接相連，電路處于短路狀態(tài)。1.?掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及其應(yīng)用。2.?能綜合運(yùn)用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關(guān)系分析計(jì)算簡(jiǎn)單?電路。學(xué)習(xí)目標(biāo)§2-2電阻的連接一、電阻的串聯(lián)把多個(gè)元件逐個(gè)順次連接起來(lái)，就組成了串聯(lián)電路。串聯(lián)而成的裝飾小彩燈電路電阻串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn)：（1）電路中流過(guò)每個(gè)電阻的電流都相等。（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和。（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和。（4）電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比。二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用三、電阻的并聯(lián)把多個(gè)元件并列地連接起來(lái)，由同一電源供電，就組成了并聯(lián)電路。家庭用電器的并聯(lián)電阻并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn)：（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。（2）電路的總電流等于流過(guò)各電阻的電流之和。（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。（4）電路中通過(guò)各支路的電流與支路的電阻成反比。三、電阻的并聯(lián)1.凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式，這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路，任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用，如工廠中的電動(dòng)機(jī)、電爐以及各種照明燈具。2.獲得較小阻值的電阻。3.擴(kuò)大電流表的量程。五、電阻的混聯(lián)電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián)。對(duì)于電阻混聯(lián)電路的計(jì)算，只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可，比較有效的方法就是畫(huà)出等效電路圖，即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖，然后計(jì)算其等效電阻。1.?掌握直流電橋的平衡條件和用直流電橋測(cè)量電阻的方法。2.?了解不平衡直流電橋的應(yīng)用。3.?能用直流電橋正確測(cè)量電阻。學(xué)習(xí)目標(biāo)§2-3直流電橋一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用電橋是測(cè)量技術(shù)中常用的一種電路形式。本節(jié)只介紹直流電橋，如圖所示。圖中的四個(gè)電阻都稱為橋臂，