1、1 認(rèn)識電路1 認(rèn)識電路教學(xué)難點(diǎn)：1了解電路的三種狀態(tài)特點(diǎn)。2理解理想元件與電路模型、線性電阻與非線性電阻的概念。教學(xué)重點(diǎn)：1. 了解電路的基本組成、電路的三種狀態(tài)和額定電壓、電流、功率等概念。2掌握電流、電功率、電能等基本概念。3掌握電阻定律、歐姆定律、焦耳定律，了解電阻與溫度的關(guān)系。序號內(nèi)容 學(xué)時(shí) 1 緒論 1 2 第一節(jié) 電路 3 第二節(jié) 電流 4 第三節(jié) 電阻1 5 第四節(jié) 部分電路歐姆定律 6 第五節(jié) 電能和電功率1 7 單元小結(jié) 8 單元總學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)分配：1認(rèn)識電路1.1電路1.2電流1.3電阻1.4部分電路歐姆定律1.5電能和電功率單元小結(jié)第一節(jié)電路 一、電路的基本組成二、電路模

2、型(電路圖)一、電路的基本組成動畫 M1-1電路的狀態(tài)1什么是電路電路是由各種元器件(或電工設(shè)備)按一定方式連接起來的總體，為電流的流通提供了路徑。2電路的基本組成 電路的基本組成包括以下四個(gè)部分：(1)電源(供能元件)：為電路提供電能的設(shè)備和器件(如電池、發(fā)電機(jī)等)。 圖1-1簡單的直流電路 (2)負(fù)載(耗能元件):使用(消耗)電能的設(shè)備和器件(如燈泡等用電器)。 控制電路工作狀態(tài)的器件或設(shè)備(如開關(guān)等)。將電器設(shè)備和元器件按一定方式連接起來(如各種銅、鋁電纜線等)。(3)控制器件：(4)連接導(dǎo)線：3電路的狀態(tài) (1)通路(閉路)：電源與負(fù)載接通，電路中有電流通過，電氣設(shè)備或元器件獲得一定的

3、電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 (2)開路(斷路)：電路斷開，電路中沒有電流通過，又稱為空載狀態(tài)。(3)短路(捷路)：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直接相連，輸出電流過大對電源來說屬于嚴(yán)重過載，如沒有保護(hù)措施，電源或電器會被燒毀或發(fā)生火災(zāi)，所以通常要在電路或電氣設(shè)備中安裝熔斷器、保險(xiǎn)絲等保險(xiǎn)裝置，以避免發(fā)生短路時(shí)出現(xiàn)不良后果。二、電路模型(電路圖) 圖1-2手電筒的電路原圖由理想元件構(gòu)成的電路稱為實(shí)際電路的電路模型，也稱為實(shí)際電路的電路原理圖，簡稱為電路圖。例如手電筒的電路如圖 1-2 所示。 理想元件 電路是由電特性相當(dāng)復(fù)雜的器件組成的，為了便于使用數(shù)學(xué)方法對電路進(jìn)行分析，可將電路實(shí)體中的各種

4、電器設(shè)備和元器件用一些能夠表征它們主要電磁特性的理想元件(模型)來代替，而對它的實(shí)際結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。表 1-3常用理想元件及符號第二節(jié)電流 一、電流的基本概念二、直流電流三、交流電流一、電流的基本概念 電路中電荷沿著導(dǎo)體的定向運(yùn)動即形成電流，其方向規(guī)定為正電荷流動的方向(或負(fù)電荷流動的反方向)，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，電流用符號 I 或 i(t)表示，討論一般電流時(shí)可用符號 i 。設(shè)在 t = t2t1 時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為 q = q2q1，則在 t 時(shí)間內(nèi)的電流強(qiáng)度可用數(shù)學(xué)公式表示為式中，t 為很小的時(shí)間間隔，時(shí)間的國際單位制單位為

5、s (秒)，電荷量 q 的國際單位制為庫侖 (C)。電流 i(t) 的國際單位制為A (安培) 。常用的電流單位還有mA （毫安）、 A（微安）、 kA（千安） 等，它們與安培的換算關(guān)系為1 mA = 10-3A； 1 A = 10-6 A； 1 kA = 103 A二、直流電流 如果電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化，即在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則稱之為穩(wěn)恒電流或恒定電流，簡稱為直流 (Direct Current)，記為 DC 或 dc ，直流電流要用大寫字母 I 表示。直流電流 I 與時(shí)間 t 的關(guān)系在 It 坐標(biāo)系中為一條與時(shí)間軸平行的直線。三、交流電流 如果電流的大小及方向

6、均隨時(shí)間變化，則稱為變動電流。對電路分析來說，一種最為重要的變動電流是正弦交流電流，其大小及方向均隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化，將之簡稱為交流(Alternating Current)，記為 AC 或 ac ，交流電流的瞬時(shí)值要用小寫字母i 或 i(t) 表示。第三節(jié)電阻一、電阻元件 二、電阻與溫度的關(guān)系一、電阻元件電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。電阻定律 制成電阻元件的材料電阻率，國際單位制單位為 m(歐米) ； l 繞制成電阻的導(dǎo)線長度，國際單位制為m (米) ；S 繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國際單位制為 m2 (平方米)；R 電阻值，國際單位制為 (歐)

7、。經(jīng)常用的電阻單位還有k (千歐 ) 、 M (兆歐)1 k = 103 ；1 M = 106 二、電阻與溫度的關(guān)系 電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高 1C 時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。如果設(shè)任一電阻元件在溫度 t1 時(shí)的電阻值為 R1，當(dāng)溫度升高到 t2 時(shí)電阻值為 R2 ，則該電阻在 t1 t2 溫度范圍內(nèi)的(平均)溫度系數(shù)為如果 R2 R1 ，則 0，將 R 稱為正溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而增大；如果 R2 R1，則 0，將 R 稱為負(fù)溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而減小。顯然 的絕對值越大，表明電阻受溫度的

8、影響也越大。R2 = R1 1 (t2t1) 第四節(jié)部分電路歐姆定律一、歐姆定律二、線性電阻與非線性電阻一、歐姆定律 電阻元件的伏安關(guān)系服從歐姆定律，即U = RI 或 I = U / R = GU其中 G = 1/R，電阻 R 的倒數(shù) G 稱為電導(dǎo)，其國際單位制為西門子 (S) 。 二、線性電阻與非線性電阻電阻值 R 與通過它的電流 I 和兩端電壓 U 無關(guān) (即R = 常數(shù) ) 的電阻元件稱為線性電阻，其伏安特性曲線在 UI 平面坐標(biāo)系中為一條通過原點(diǎn)的直線。電阻值 R 與通過它的電流 I 和兩端電壓 U 有關(guān) (即R 常數(shù)) 的電阻元件稱為非線性電阻，其伏安特性曲線在 UI平面坐標(biāo)系中為

9、一條通過原點(diǎn)的曲線。通常所說的“電阻” ，如不作特殊說明，均指線性電阻。圖1-3線性電阻的伏安特性曲線第五節(jié)電能和電功率一、電功率二、電能三、電氣設(shè)備的額定值四、焦耳定律一、電功率 電功率(簡稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能能量。兩端電壓為 U、通過電流為 I 的任意二端元件(可推廣到一般二端網(wǎng)絡(luò))的功率大小為P = UI 功率的國際單位制單位為 W(瓦特)，常用的單位還有mW (毫瓦)、 kW (千瓦)，它們與 W 的換算關(guān)系是1 mW = 103 W； 1 kW = 103 W 吸收或發(fā)出：一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負(fù)載，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換

10、成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率 P = 0。通常所說的功率 P 又稱為有功功率或平均功率。二、電能 電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，用符號W表示，其國際單位制為焦耳(J)，電能的計(jì)算公式為W = P t = U I t通常電能用kW h (千瓦時(shí))來表示大小，也稱為度(電)：1 度(電) = 1 kW h = 3.6 106 J即功率為 1 000 W 的供能或耗能

11、元件，在 1 小時(shí)內(nèi)所發(fā)出或吸收的電能量為 1 度?！纠?-1】有一功率為 60 W 的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為 4 h(小時(shí))，如果平均每月按 30 天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少 J ? 解：該電燈平均每月工作時(shí)間 t = 4 30 h= 120 h，則W = P t = 60 120 W h = 7200 W h = 7.2 kW h即每月消耗的電能為 7.2 度，約合為3.6 106 7.2 J 2.6 107 J 三、電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長期安全地正常工作，都規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。額定電壓電氣設(shè)備或元器件所允許施加的

12、最大電壓。額定電流電氣設(shè)備或元器件所允許通過的最大電流。額定功率在額定電壓和額定電流下所消耗的功率，即允許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。輕載狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率下的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無法正常工作。過載(超載)狀態(tài)電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率下的工作狀態(tài)，過載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。輕載和過載都是不正常的工作狀態(tài)，一般是不允許出現(xiàn)的。 四、焦耳定律 電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)為 Q = I2 R tI 通過導(dǎo)體的直流電流或交流電流的有效值，單位為 A。R 導(dǎo)體的電阻值，單位為 。

13、t 通過導(dǎo)體電流持續(xù)的時(shí)間，單位為 s。Q 熱量單位為 J。 單元小結(jié)本單元介紹了電路的基本概念，內(nèi)容包括：一、電路二、電流三、電阻四、電功率與電能一、電路電路是由各種元器件(或電工設(shè)備)按一定方式連接起來的總體,為電流的流通提供了路徑。電路的基本組成包括電源、負(fù)載、控制器件和連接導(dǎo)線等四個(gè)部分。電路有通路、開路、短路等三種狀態(tài)。由理想元件構(gòu)成的電路稱為實(shí)際電路的電路模型，也稱為實(shí)際電路的電路原理圖，簡稱為電路圖。二、電流在電場力作用下，電路中電荷沿著導(dǎo)體的定向運(yùn)動即形成電流，其方向規(guī)定為正電荷流動的方向(或負(fù)電荷流動的反方向)，其大小等于在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，稱為電流。電流的大小及方向都不隨時(shí)間變化，則稱為直流電流。電流的大小及方向均隨時(shí)間作周期性變化，則稱為交流電流。三、電阻1電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，電阻定律為電阻元件的電阻值一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高 1C 時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)，即2電阻元件的伏安特性關(guān)系服從歐姆定律，即 U = RI 或 I = U/R = GU 。其中，電阻 R 的倒數(shù)