《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）》 課件 第一章 直流電路

第一章直流電路1§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)§1-4電功與電功率§1-2電阻與電導(dǎo)§1-1電路及基本物理量§1-3歐姆定律§1-6基爾霍夫定律§1-7戴維南定理§1-1電路及基本物理量3一、電路的組成、作用及狀態(tài)1.電路的組成供汽車行駛的、到達(dá)某目的地的專用道路被稱為車道，在車道上連續(xù)不斷的、同一方向的汽車行列，被稱為車流，如圖所示。同理，由燈泡、連接導(dǎo)線、電池和開關(guān)組成的，將電池電能傳輸給燈泡使其發(fā)光的導(dǎo)電回路被稱為電路，在電路中電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，如圖所示。45車道與車流電路與電流下圖所示為電路圖，它是用電氣符號(hào)描述電路的。對(duì)電路的描述有時(shí)也可采用電路方框圖，如圖所示。電路方框圖主要用于說明一個(gè)復(fù)雜電路系統(tǒng)中各部分電路的功能及相互之間的關(guān)系，不描述細(xì)節(jié)。6電路圖電路方框圖7常用電氣符號(hào)電路一般由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和控制裝置四部分組成。（1）電源電源是為電路提供電能的設(shè)備，常見的電源有干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)組等，如圖所示。8常見的電源a）干電池b）蓄電池c）發(fā)電機(jī)組（2）負(fù)載負(fù)載又稱用電設(shè)備（用電器），其作用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪埽聢D所示的計(jì)算機(jī)即為負(fù)載。9計(jì)算機(jī)（3）導(dǎo)線導(dǎo)線起連接電路和輸送電能的作用。（4）控制裝置控制裝置的主要作用是控制電路的通斷，常見的控制裝置有開關(guān)、繼電器等。在上圖中，電源開關(guān)是控制裝置，插座提供電源，計(jì)算機(jī)是負(fù)載，通過導(dǎo)線構(gòu)成電路。有些電路中還裝有保護(hù)裝置，以保證電路的安全運(yùn)行，常見的保護(hù)裝置有熔斷器、熱繼電器等。102.電路的基本作用電路的基本作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是進(jìn)行電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，如照明電路、動(dòng)力電路等，電能傳輸示意圖如圖所示；二是進(jìn)行信息的傳輸和處理，如測(cè)量電路、擴(kuò)音機(jī)電路、計(jì)算機(jī)電路等，信息傳輸示意圖如圖所示。11電能傳輸示意圖信息傳輸示意圖3.電路的狀態(tài)電路通常有通路、開路和短路三種狀態(tài)，如圖所示。12電路的三種狀態(tài)a）通路b）開路c）短路通路即電路構(gòu)成閉合回路，有電流流過；開路也被稱為斷路，即電路斷開，電路中無電流通過；短路時(shí)電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線構(gòu)成回路。這時(shí)電源的輸出電流將比允許的通路工作電流大很多倍，電源會(huì)因短路而損耗大量的能量，一般不允許短路。13二、電流1.電流的形成電荷的定向移動(dòng)形成電流。在金屬導(dǎo)體中，能定向移動(dòng)的電荷是帶負(fù)電荷的自由電子；在導(dǎo)電液體如蓄電池電解液中，能定向移動(dòng)的電荷是正負(fù)離子。14電流的形成a）金屬導(dǎo)體中的電流b）導(dǎo)電液體中的電流2.電流的大小電流的大小是指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，即如果在1秒（s）內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為1庫侖（C），則導(dǎo)體中的電流就是1安培（A）。常用的電流單位還有毫安（mA）、微安（μA）等，不同單位間的換算關(guān)系如下。1A=103mA，1mA=103μA15電路中的電流大小可用電流表進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。16直流電流的測(cè)量a）測(cè)量電路原理圖b）測(cè)量電路接線圖（1）對(duì)交流電流、直流電流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表進(jìn)行測(cè)量。（2）電流表應(yīng)串聯(lián)接到被測(cè)電路中。（3）直流電流表接線柱上標(biāo)明的“+”“-”記號(hào)，應(yīng)與電路的極性相一致，不能接錯(cuò)，否則指針會(huì)反轉(zhuǎn)，影響正常測(cè)量，也容易損壞直流電流表。（4）每個(gè)電流表都有一定的測(cè)量范圍，稱為電流表的量程，一般被測(cè)電流的數(shù)值在電流表量程的一半以上時(shí)，讀數(shù)較為準(zhǔn)確。因此，在測(cè)量之前應(yīng)先估計(jì)被測(cè)電流的大小，以便選擇合適的量程。若無法估計(jì)，可先用電流表的最大量程擋進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)不到1/3刻度時(shí)，再改用較小擋進(jìn)行測(cè)量，直到測(cè)得準(zhǔn)確數(shù)值為止。173.電流的方向習(xí)慣上把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向，因此，自由電子和負(fù)離子移動(dòng)的方向與電流方向相反。方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電，簡(jiǎn)稱直流電。方向隨時(shí)間變化的電流，稱為交流電，簡(jiǎn)稱交流電。干電池和蓄電池提供的是直流電，交流發(fā)電機(jī)提供的是交流電。18直流電和交流電a）直流電b）交流電在分析和計(jì)算較為復(fù)雜的直流電路時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到某一電流實(shí)際方向難以確定的情況，這時(shí)可先任意設(shè)定電流的參考方向，然后根據(jù)電流的參考方向列方程求解。當(dāng)解出電流為正值時(shí)，說明電流的實(shí)際方向和參考方向一致；當(dāng)解出電流為負(fù)值時(shí)，說明電流的實(shí)際方向和參考方向相反。19電流的方向a）I>0b）I<0三、電壓、電位和電動(dòng)勢(shì)1.電壓在金屬導(dǎo)體中雖然有許多自由電子，但只有在外加電場(chǎng)的作用下，這些自由電子才能做有規(guī)則地定向移動(dòng)而形成電流。電場(chǎng)力將單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱為a、b兩點(diǎn)間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V），常用的電壓?jiǎn)挝贿€有千伏（kV）、毫伏（mV）等，不同單位的換算關(guān)系如下。1kV=103V，1V=103mV20如圖所示，電源的作用類似于上述水泵，它使C、E之間維持一定的電壓，因此，電路中便有正電荷由正極流向負(fù)極（實(shí)際上是自由電子即負(fù)電荷，由負(fù)極流向正極），從而使燈泡發(fā)光。21電壓與電流在計(jì)算較為復(fù)雜的電路時(shí)，常常難以判斷電壓的實(shí)際方向，因此，也要先設(shè)定電壓的參考方向。原則上電壓的參考方向可任意選取，但如果已設(shè)定電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，電壓為正值；反之，電壓為負(fù)值。電壓參考方向的表示方法如圖所示。22電壓參考方向的表示方法a）箭頭表示法b）極性表示法c）下標(biāo)表示法2.電位如果在電路中選定一個(gè)參考點(diǎn)（即零電位點(diǎn)），則電路中某一點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓即為該點(diǎn)的電位，電位的單位也是伏特（V）。電位通常用U表示，如a、b兩點(diǎn)的電位可以分別記為Ua、Ub。原則上電位的參考點(diǎn)可以任意選擇，但為了便于分析計(jì)算，在電力電路中常以大地作為參考點(diǎn)，電氣符號(hào)為

；在電子電路中常以多條支路匯集的公共點(diǎn)或金屬底板、金屬機(jī)殼等作為參考點(diǎn)，電氣符號(hào)為

或

。高于參考點(diǎn)的電位取正，低于參考點(diǎn)的電位取負(fù)。電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓就等于這兩點(diǎn)之間的電位差，即Uab=Ua-Ub，故電壓又稱電位差。233.電動(dòng)勢(shì)在下圖中，水泵的作用是不斷地把水從水槽乙抽送到水槽甲，從而使A、B之間始終保持一定的水位差，這樣水管中才能有持續(xù)的水流。在下圖中，電源的作用和水泵相似，電源不斷地將正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移向正極，從而使電源的正、負(fù)極之間始終保持一定的電位差（電壓），這樣電路中才能有持續(xù)的電流。電源移動(dòng)正電荷的能力用電動(dòng)勢(shì)表示，符號(hào)為E，單位為伏特（V）。2425水壓與水流電壓與電流電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓。電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極，直流電動(dòng)勢(shì)的兩種符號(hào)如圖所示。對(duì)于一個(gè)電源來說，既有電動(dòng)勢(shì)，又有端電壓。電動(dòng)勢(shì)只存在于電源內(nèi)部；而端電壓則是電源加在外電路兩端的電壓，其方向由正極指向負(fù)極。一般情況下，電源的端電壓總是低于電源內(nèi)部的電動(dòng)勢(shì)，只有當(dāng)電源開路時(shí)，電源的端電壓才與電源的電動(dòng)勢(shì)相等。26直流電動(dòng)勢(shì)的兩種符號(hào)§1-2電阻與電導(dǎo)27一、電阻與電阻率當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于做定向移動(dòng)的電荷會(huì)和導(dǎo)體內(nèi)的帶電粒子發(fā)生碰撞，所以導(dǎo)體在通過電流的同時(shí)也對(duì)電流起著阻礙作用，這種對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻。導(dǎo)體的電阻常用R表示。在各種電路中，經(jīng)常要用到具有一定電阻值的元件——電阻器，電阻器也簡(jiǎn)稱電阻。電阻的單位為歐姆（Ω），比較大的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），它們之間的換算關(guān)系如下。1MΩ=103kΩ1kΩ=103Ω28導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小取決于導(dǎo)體的材料性質(zhì)、長(zhǎng)度（l）和橫截面積（S），可按下式進(jìn)行計(jì)算。式中，比例常數(shù)ρ稱為材料的電阻率，單位為歐姆·米，簡(jiǎn)稱歐米（Ω·m）；l、S的單位分別為m、m2。29如圖所示，電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力，電阻率越小物體越容易導(dǎo)電，容易導(dǎo)電的物體稱為導(dǎo)體；電阻率越大越不容易導(dǎo)電，不容易導(dǎo)電的物體稱為絕緣體，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱為半導(dǎo)體。30導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體從上圖中可以看出，純金屬的電阻率小，導(dǎo)電性能好，所以連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的銅來制作，必要時(shí)還在導(dǎo)線上鍍銀；合金的電阻率較大，常用來作為制作電阻器、電爐電阻絲的材料；為了保證安全，電線的外皮、電工用具的手柄外層等都均勻而密實(shí)地包裹一層橡膠、塑料等絕緣材料。31二、電阻與溫度的關(guān)系各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率隨溫度升高而減??；有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。32三、電阻器的選用常用電阻器見下表，可基于該表進(jìn)行選用。33常用電阻器34常用電阻器四、電阻器的主要指標(biāo)1.標(biāo)稱阻值標(biāo)注在電阻器上的電阻值稱為電阻器的標(biāo)稱阻值。2.允許誤差允許誤差是電阻器和電位器實(shí)際阻值相對(duì)于標(biāo)稱阻值的最大允許偏差范圍，它表示產(chǎn)品的精度。3.額定功率額定功率也稱標(biāo)稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許消耗的最大功率。35五、電阻器的標(biāo)志方法目前小功率的電阻器廣泛使用色標(biāo)法。色標(biāo)法就是用顏色表示電阻器電阻值和精度的標(biāo)志方法。普通電阻器用四個(gè)色環(huán)表示其阻值和允許偏差。第一環(huán)、第二環(huán)表示有效數(shù)字，第三環(huán)表示倍率（乘數(shù)），與前三環(huán)距離較大的第四環(huán)表示精度，如圖a所示。精密電阻器通常采用五個(gè)色環(huán)。第一環(huán)、第二環(huán)、第三環(huán)表示有效數(shù)字，第四環(huán)表示倍率，與前四環(huán)距離較大的第五環(huán)表示精度，如圖b所示。色環(huán)法中各色環(huán)代表的意義見下表。3637兩種色環(huán)電阻器阻值的標(biāo)注a）四個(gè)色環(huán)的電阻器b）五個(gè)色環(huán)的電阻器38色標(biāo)法中各色環(huán)代表的意義六、電導(dǎo)電阻的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用符號(hào)G表示，即導(dǎo)體的電阻越小，電導(dǎo)就越大，表明導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越好。電阻和電導(dǎo)是導(dǎo)體同一性質(zhì)的兩種不同表示方法，并不是導(dǎo)體在本質(zhì)上有什么變化。電導(dǎo)的單位是西門子，簡(jiǎn)稱西，用字母S表示。39§1-3歐姆定律40一、部分電路歐姆定律只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框部分所示。41部分電路a）電壓與電流參考方向相同b）電壓與電流參考方向相反部分電路歐姆定律的內(nèi)容：流過導(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，其表達(dá)式為式中I——導(dǎo)體中的電流，A；

U——導(dǎo)體兩端的電壓，V；

R——導(dǎo)體的電阻，Ω。在上圖b所示的電路中，改變了電流I的參考方向，相應(yīng)的歐姆定律表達(dá)式應(yīng)為42二、全電路歐姆定律全電路是含有電源的閉合電路，如圖所示。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的繞組、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻r，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。43簡(jiǎn)單的全電路全電路歐姆定律的內(nèi)容：全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)電路電阻與外電路電阻之和）成反比，表達(dá)式為式中I——電路中的電流，A；

E——電源電動(dòng)勢(shì)，V；

R——外電路電阻，Ω；

r——內(nèi)電路電阻，Ω。由上式可得E=IR+Ir44結(jié)合右圖可知，IR為外電阻上的電壓降，也就是電源兩端的電壓（簡(jiǎn)稱端電壓），可用U

外表示，Ir為電源內(nèi)電阻上的電壓降，可用U

內(nèi)表示。在電源內(nèi)部，由負(fù)極到正極電位升高，升高的數(shù)值等于電源的電動(dòng)勢(shì)E。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值上等于U

外和U

內(nèi)之和，即E=U

外+U

內(nèi)45電源電動(dòng)勢(shì)E=U

外+U

內(nèi)電源端電壓U與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系為U=E-Ir可見，當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定時(shí)，電源端電壓U將隨負(fù)載電流I的變化而變化，電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系特性被稱為電源的外特性，其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線，如圖所示，電源端電壓U隨著電流I的增大而減小，電源內(nèi)阻越大，直線傾斜度越大，直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動(dòng)勢(shì)的大?。↖=0時(shí)，U=E）。4647電源的外特性曲線1.通路開關(guān)SA接到位置“3”時(shí)，電路處于通路狀態(tài)，電路中的電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為U=E-Ir可見，當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一定時(shí)，端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負(fù)載稱為大負(fù)載，通過小電流的負(fù)載稱為小負(fù)載。也就是說，當(dāng)電源的內(nèi)阻一定，電路接大負(fù)載時(shí)，端電壓下降較多；電路接小負(fù)載時(shí)，端電壓下降較少。482.開路（斷路）開關(guān)SA接到位置“2”時(shí)，電路處于開路狀態(tài)，相當(dāng)于負(fù)載電阻R=∞或電路中某處連接導(dǎo)線斷開，此時(shí)電路中的電流為零，即電源的開路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。U=E-Ir=E493.短路開關(guān)SA接到位置“1”時(shí)，相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接連接，此時(shí)電路處于短路狀態(tài)，電路中的短路電流I

短=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都很小，所以短路電流極大，此時(shí)電源對(duì)外輸出電壓U=E-I

短

r=0。電源短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài)，必須盡量避免發(fā)生。但有時(shí)在調(diào)試和維修電氣設(shè)備的過程中，有意將電路的某一部分短路，這是為了讓與調(diào)試過程無關(guān)的部分暫時(shí)不通過電流，或是為了便于發(fā)現(xiàn)故障而采用的一種特殊方法，這種方法也只有在確保電路安全的情況下才能采用。50§1-4電功與電功率51搬運(yùn)工將重物舉到高處，這是人力做功，消耗的是體能；使用電動(dòng)葫蘆同樣也能將重物舉到高處，這是電流做功，消耗的是電能。52人力做功和電流做功a）人力做功b）電流做功一、電功1.電功的概念下圖所示為燈泡和電動(dòng)機(jī)。如果給它們接通電源，燈泡就會(huì)發(fā)光，電動(dòng)機(jī)就能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。那么使燈泡發(fā)光和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的能量是由什么來提供呢？答案是電能。當(dāng)電流通過燈絲時(shí)就會(huì)做功，電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)起來，剩余的小部分電能以熱能的形式消耗在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部。以上這兩種現(xiàn)象都是電流通過用電設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程，即電流在做功。電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。電流所做的功，簡(jiǎn)稱為電功，用字母W表示。5354燈泡和電動(dòng)機(jī)a）燈泡b）電動(dòng)機(jī)2.電功的大小實(shí)驗(yàn)表明，電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積，即W=UIt3.電功的單位電功的國(guó)際單位是焦耳（J），簡(jiǎn)稱焦；其常用單位是度（kW·h）。它們的關(guān)系為1kW·h=3.6×106J554.測(cè)量電路消耗電能的儀表——電能表電能表一般分為機(jī)械式和電子式兩種，如圖所示，其顯示的數(shù)字即為累積消耗的電能。56電能表a）機(jī)械式電能表b）電子式電能表二、電功率為了衡量電流做功的快慢，需要引入一個(gè)新的物理量，即電功率。電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，用字母P表示，單位為瓦特，計(jì)算公式為對(duì)于純電阻電路，上式還可以寫為57各種電氣設(shè)備的電功率是不同的，下圖所示為幾種常用設(shè)備及其電功率。58幾種常用設(shè)備及其電功率a）0.001W的電子計(jì)算器b）60W的便攜式計(jì)算機(jī)c）600W的微波爐三、電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。也就是說，電流的熱效應(yīng)就是電能轉(zhuǎn)換為熱能的效應(yīng)。1.焦耳-楞次定律電流通過導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體發(fā)的熱可以用焦耳-楞次定律來計(jì)算。焦耳-楞次定律的內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方、導(dǎo)體的電阻以及通電的時(shí)間成正比，即Q=I

2RtQ的單位是焦耳（J）。592.電流熱效應(yīng)的應(yīng)用在日常生活中有一些家用電器就是利用電流的熱效應(yīng)制成的，如圖所示。60電流熱效應(yīng)在生活中的應(yīng)用實(shí)例a）電飯煲b）電吹風(fēng)c）電熨斗3.電流熱效應(yīng)的危害電流的熱效應(yīng)也有不利的一面，元器件（元件）和電氣設(shè)備發(fā)熱過高，不僅消耗電能，而且會(huì)加速絕緣材料的老化，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起電氣火災(zāi)。因此，應(yīng)在電氣設(shè)備中采取防護(hù)措施，以避免由電流的熱效應(yīng)所造成的危害。例如在計(jì)算機(jī)CPU上的散熱風(fēng)扇，如圖所示。61計(jì)算機(jī)CPU上的散熱風(fēng)扇四、負(fù)載的額定值電氣元件和設(shè)備能夠長(zhǎng)期安全工作時(shí)所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。一般元器件和設(shè)備的額定值都標(biāo)在其明顯位置，如圖所示。62燈泡上的額定值一只額定電壓為220V、額定功率為40W的燈泡，接到220V電源上時(shí)，它的實(shí)際功率為40W，正常發(fā)光；當(dāng)電源電壓低于220V時(shí)，它的實(shí)際功率小于40W，發(fā)光暗淡；當(dāng)電源電壓高于220V時(shí)，它的實(shí)際功率就會(huì)超過40W，發(fā)光很亮，甚至燒壞燈泡。這說明當(dāng)實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率才等于額定功率，用電設(shè)備才能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。電氣設(shè)備在額定功率下的工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)，也稱作滿載；低于額定功率的工作狀態(tài)稱作輕載；高于額定功率的工作狀態(tài)稱作過載或超載。由于過載很容易燒壞電氣元件和用電設(shè)備，所以一般不允許出現(xiàn)過載。63§1-5電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)64一、電阻的串聯(lián)有一種裝飾小彩燈，將許多燈泡依次連接在電路里，所有燈泡同時(shí)亮，同時(shí)滅。像這樣把多個(gè)元器件順次連接起來，就組成了串聯(lián)電路。65串聯(lián)而成的裝飾小彩燈下圖所示為由電阻的串聯(lián)電路及對(duì)應(yīng)的等效電路。1.電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）電路中流過每個(gè)電阻的電流都相等。I1=I2=I3=…=In66串聯(lián)而成的裝飾小彩燈（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U=U1+U2+…+Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各電阻阻值之和，即R=R1+R2+…+Rn（4）電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即上式表明，在串聯(lián)電路中，阻值越大的電阻分配到的電壓越高；反之電壓越低。67若已知R1和R2兩個(gè)電阻串聯(lián)，電路總電壓為U，各電阻的分壓公式如圖所示。68兩個(gè)電阻串聯(lián)電路2.電阻串聯(lián)電路的實(shí)際應(yīng)用（1）分壓作用。電阻通過電流要產(chǎn)生電壓降，可以承擔(dān)電路的一部分電壓，如電阻分壓器和多量程電壓表就是利用了這個(gè)原理。（2）限流作用。由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可以看出，如果在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，那么電路的總等效電阻就會(huì)增大。在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減小，所以串聯(lián)電阻可起到限流作用。（3）采用幾個(gè)電阻串聯(lián)來得到阻值較大的電阻。69二、電阻的并聯(lián)在日常生活中使用的電燈、電風(fēng)扇、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)等家用電器，是以并聯(lián)的形式連接在電路中的，各自安裝一個(gè)開關(guān)，可以分別控制，互不影響。如圖所示，像這樣把多個(gè)家用電器連接到電路中相同的兩點(diǎn)之間，由同一電壓供電，就組成了并聯(lián)電路。70家用電器的并聯(lián)連接下圖所示為電阻的并聯(lián)電路及對(duì)應(yīng)的等效電路。71電阻的并聯(lián)電路及對(duì)應(yīng)的等效電路a）電阻的并聯(lián)電路b）等效電路1.電阻并聯(lián)電路的特點(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。U1=U2=U3=…=Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I=I1+I2+…+In（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，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即IR=I1R1=I2R2=…=InRn上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。72若已知R1和R2兩個(gè)電阻并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電流為I，各電阻的分流公式，如圖所示。73兩個(gè)電阻并聯(lián)電路2.電阻并聯(lián)電路的實(shí)際應(yīng)用（1）凡是額定電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)工作方式。這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)獨(dú)立的控制回路，任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不會(huì)影響其他負(fù)載的使用。例如，工廠中的電動(dòng)機(jī)、電爐以及各種照明燈具等都是并聯(lián)工作的。（2）采用幾個(gè)電阻并聯(lián)來獲得較小阻值的電阻。（3）分流作用：主要用于擴(kuò)大電流表的量程。74三、電阻的混聯(lián)電路中既有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)，這種連接方式稱作電阻的混聯(lián)。混聯(lián)電路的計(jì)算比單純的串聯(lián)、并聯(lián)電路復(fù)雜，但只要掌握了串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的分析方法及特點(diǎn)，按串聯(lián)與并聯(lián)的計(jì)算方法，一步一步地把電路簡(jiǎn)化，就可求出總的等效電阻。75§1-6基爾霍夫定律76一、電路的基本術(shù)語分析復(fù)雜電路要應(yīng)用基爾霍夫定律，為了闡明該定律的含義，先介紹幾個(gè)有關(guān)電路的基本術(shù)語。1.支路電路中的每一個(gè)分支稱為支路，它由一個(gè)或幾個(gè)相互串聯(lián)的電路元件構(gòu)成。下圖所示電路中有3條支路，即GB1、R1支路，GB2、R2支路，R3支路。其中含有電源的支路稱為有源支路，不含電源的支路稱為無源支路。7778復(fù)雜電路12.節(jié)點(diǎn)3條或3條以上支路所匯成的交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。上圖所示的電路中有A、B兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。3.回路和網(wǎng)孔電路中任一閉合路徑都稱為回路，一個(gè)回路可能只包含一條支路，也可能包含幾條支路，其中，最簡(jiǎn)單的回路又稱為獨(dú)立回路或網(wǎng)孔。上圖所示的電路中有3個(gè)回路，2個(gè)網(wǎng)孔。79二、基爾霍夫定律1.基爾霍夫第一定律如圖所示為A、B、C、D四個(gè)水管，A和B水管中的水流向C和D水管，則四個(gè)水管中的水流量關(guān)系是：A+B=C+D。80水流電流類似于水流，如圖所示，對(duì)于節(jié)點(diǎn)O有I1+I2=I3+I4+I5上式可改成I1+I2-I3-I4-I5=081電流與水流即對(duì)任一節(jié)點(diǎn)來說：流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。推而廣之，在任一瞬間，流進(jìn)某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即∑I

進(jìn)=∑I

出。這就是基爾霍夫第一定律，又稱節(jié)點(diǎn)電流定律，用公式表示為∑I=