電工電子技術(shù)項目教程課件項目一直流電路的安裝、測試與分析一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：

1．了解電路的基本組成及各部分的作用，建立簡單電路模型；

2．理解電路的基本物理量意義，掌握其計算方法；

3．了解電阻、電容、電感等電路元器件的外觀、分類、特性；

4．掌握歐姆定律、基爾霍夫定律等電路基本定律；

5．熟練掌握簡單電阻電路的計算。

技能目標(biāo)：

1．會正確使用萬用表，能對電路元件進(jìn)行分類和簡單測量；

2．會分析復(fù)雜直流電路，具有一定的實驗操作技能；

3．會進(jìn)行電流表、電壓表量程擴大改裝并進(jìn)行校驗；

4．會查閱有關(guān)技術(shù)資料和工具書。二、工作任務(wù)單序號任務(wù)名稱1建立電路模型2識別檢測電路元件3直流電路分析項目一直流電路的安裝、測試與分析任務(wù)一建立電路模型【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．了解電路的基本組成及各部分的作用；2．理解電動勢、電位、電功率的概念；3．掌握電壓、電流的概念；理解電壓、電流的參考方向；4.能夠進(jìn)行簡單直流電路的測試?！局攸c難點】1．電壓、電流和電功率的定義、方向的理解和掌握；

2．電流和電壓的參考方向的理解。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。知識鏈接一電路的組成和作用知識鏈接一、電路的基本組成和作用

1.電路的概念：電流所流過的路徑稱為電路。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的。2.典型的生產(chǎn)任務(wù)：電路的結(jié)構(gòu)形式和所能完成的任務(wù)是多種多樣的，最典型的是照明電路和手電筒電路。照明電路實物圖照明電路原理圖

一、電路的組成和作用手電筒電路手電筒電路實物圖手電筒電路模型圖3.電路的組成（3）中間環(huán)節(jié)：傳遞信號、傳輸、控制、分配電能。如連接導(dǎo)線、控制和保護(hù)電路的元件，開關(guān)、按鈕熔斷器、接觸器、各種繼電器等。

電路的基本組成包括以下三個部分：（1）電源(供能元件)：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置（產(chǎn)生電能的裝置）。如：發(fā)電機、干電池、蓄電池等。（2）負(fù)載(耗能元件)：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如：發(fā)電機、干電池、蓄電池等。4.電路的作用

(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換

發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒

二、電路模型

1．電路圖：用規(guī)定的圖形符號表示電路連接情況的圖。（如下圖)2．電路模型：用理想化元器件模型構(gòu)成的電路。

將實際電器元件，只考慮其主要物理性質(zhì)，并近似看成理想元件，就是將實際元件等效成電路模型.實際電器的模型是在一定的條件下形成的。例如：一個由導(dǎo)線繞制的線圈就有幾種模型形式。實際線圈

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，可將電路實體中的各種電器設(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，而對它的實際上的結(jié)構(gòu)、材料、形狀等非電磁特性不予考慮。理想元件

理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。由實際電路元件組成的電路稱為電路實體?？蓪㈦娐穼嶓w中各個實際的電路元件都用表征其物理性質(zhì)的理想電路元件代替。用理想電路元件組成的電路稱為電路實體的電路模型。理想電路元件理想無源元件理想電源元件理想電阻元件（電阻）（一）理想無源元件理想電容元件（電容）理想電感元件（電感）進(jìn)入理想電源元件理想電路元件（一）理想無源元件返回理想無源元件1、理想電阻元件13（一）理想無源元件返回理想無源元件２、理想電容元件143、理想電感元件15返回理想無源元件理想電壓源（二）理想電源元件進(jìn)入理想無源元件理想電流源本身功耗忽略不計，只起產(chǎn)生電能的作用理想電源元件的兩種工作狀態(tài)返回理想電源元件1、理想電壓源（恒壓源）特點17（二）理想電源元件返回理想電源元件1、理想電壓源（恒壓源）特點17輸出電壓Ｕ是由它本身確定的定值，與輸出電流和外電路情況無關(guān)。輸出電流Ｉ不是定值，與輸出電流和外電路情況有關(guān)。（二）理想電源元件返回理想電源元件２、理想電流源（恒流源）特點18返回理想電源元件2、理想電流源（恒流源）輸出電流Ｉ是由它本身確定的定值，與輸出電壓和外電路情況無關(guān)。輸出電壓Ｕ不是定值，與輸出電壓和外電路情況有關(guān)。特點18返回理想電源元件3、理想電源元件的兩種工作狀態(tài)1920實際電源的模型例題：在圖示直流電路中已知理想電壓源的電壓US＝3V，理想電流源的電流IS=3A，電阻R=3Ω。求（1）理想電壓源的電壓和理想電流源的電流；（2）討論電路的功率平衡關(guān)系。21手電筒的電路模型R+RoE–S+U–I例：手電筒手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。

作用：便于分析和計算。

模擬手電筒電路理想線圈模型不能忽略線圈損耗的線圈模型考慮線圈匝與匝之間電容效應(yīng)的模型電路圖部分常用符號知識鏈接二電路的基本物理量1、電流電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動形成電流。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)定正電荷移動的方向為電流的實際方向。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。RI

>0I<0R電流的參考方向(正方向)在進(jìn)行電路分析時，預(yù)先假定的一個電流方向。電流的實際方向與參考方向一致時電流值為正；反之為負(fù)。

交流電的實際方向隨時間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運動強弱的物理量。電流的強弱(或大小)：t：為時間，單位是秒(s)；Q：t時間內(nèi)通過導(dǎo)線的電荷量，單位是庫(C)；I：電流電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106

A

實際方向和參考方向的關(guān)系為：電流實際方向和參考方向相同，電流為正值，反之取負(fù)值。如圖所示。I參考方向?qū)嶋H方向(a)I>0實際方向參考方向(b)I<0I電流的實際方向與參考方向電流對負(fù)載有各種不同的作用和效應(yīng)，熱和磁效應(yīng)總是伴隨電流一起發(fā)生。電流的作用和效果電流的作用效果2.電壓與電動勢電壓：維持電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電源在電路中能產(chǎn)生和保持電壓;電源內(nèi)部的非靜電力分離電荷，把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能。兩種不同極性的電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。電壓為零＋＋＋低電壓＋＋＋高電壓＋＋＋要把電荷分離，必須對電荷做功，而做功是由電源完成的。發(fā)電機、電池就是電源。電場力把單位正電荷從電場中的a點移動到b點所作的功稱為a、b兩點之間的電壓。實際正方向假設(shè)正方向（參考方向）電壓的方向?qū)嶋H正方向：高電位指向低電位的方向假定正方向：任意選取的方向?qū)嶋H方向和參考方向的關(guān)系為：當(dāng)電壓實際方向與參考方向一致時，電壓為正，反之，電壓為負(fù)。如圖所示。uabUab+正負(fù)號

雙下標(biāo)箭頭uab電壓的表示方法--參考方向U實際方向+(A)U>0參考方向U實際方向+-(B)U<0電壓的實際方向與參考方向電動勢：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

WS

與其電量Q之比稱為電動勢，用E表示，即E的單位是伏(V)WS單位是焦耳(J)

Q的單位是庫(C)電源產(chǎn)生電壓過程是非靜電力對電荷的做功過程，做的功越大，電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大。電源的這種本領(lǐng)用電動勢表示。電動勢的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動正電荷方向。當(dāng)外電路閉合時，外電路中形成電場，在電場力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動形成電流I。R+-EI+-U＋靜電力移動電荷做功，其大小用電壓U表示W(wǎng)：靜電力移動電荷做的功；Q:

被移動電荷的電量；U：電壓電壓的方向規(guī)定為由正極(高電位端)指向負(fù)極(低電位端)，單位為伏(V)。與電流情況類似，電壓和電動勢未知方向時也可假設(shè)參考方向，結(jié)合計算結(jié)果的正、負(fù)來決定其實際方向。在電路分析時，經(jīng)常采用關(guān)聯(lián)參考方向。也就是說只需假定電流的參考方向，電壓的極性按照電流流進(jìn)為正，流出為負(fù)，這樣可以簡化電路的計算。3.電位電路中每一點都有一定的電位。在外電路，電位差形成電流；電流從高電位點流向低電位點。電位用字母V表示；不同點電位用字母V加

下標(biāo)表示；

衡量電位高低必須有一個計算電位的起點，稱零電位點，該點電位為0V。+-REI+-Uabcd電位的計算先選定零電位點，(一般用符號“”表示)，電路中任何一點與零電位點之間的電壓，就是該點的電位。+-R2

EI+-UabcdR1[解]該電路c點是零電位點I=2.5A，Va=Uac=10V，Vb=Ubc=5V，Vc=Vd=0V電壓等于電位差例如，Uab=Va-Vb=5V4、電阻電阻元件：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：

——制成電阻的材料電阻率，國際單位制為歐姆·米(·m)

；

l

——繞制成電阻的導(dǎo)線長度，國際單位制為米(m)

；S

——繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國際單位制為平方米(m2)

；R——電阻值，國際單位制為歐姆()

。1k=103

；1M=106

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時的電阻值為R1，當(dāng)溫度升高到t2時電阻值為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，表明電阻受溫度的影響也越大。R2=R1[1

(t2－t1)]常見線性電阻的外形圖10k1W

電阻元件的參數(shù)可以用符號直接標(biāo)注在電阻上，也可使用色環(huán)表明。第一環(huán)最后一環(huán)色環(huán)符號規(guī)定顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差(%)工作電壓/V銀色 102 10

金色 101 5

黑色 01004

棕色 1

101 1

6.3灰色 8 10863

白色

9 109 50~20

黃色 4 10425

顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差(％)工作電壓/V紅色 2 102 210橙色 3 103 16

綠色 5 105 0.532 藍(lán)色 6 106 0.2540紫色 7 107 0.150無色 20 某電阻色環(huán)顏色[解]R=27102

=

2700允許誤差5％電阻色標(biāo)如圖示依次為紅、紫、紅、金，求阻值為多少？[例]色環(huán)含義：最后一環(huán)是允許誤差，最后前一環(huán)為乘數(shù)，前面依次是有效數(shù)字。有效數(shù)字有兩位或三位。第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為乘數(shù)第四條為允許誤差紅色2102紫色7107金色5％電阻色環(huán)顏色依次為橙、橙、紅、紅、棕，求阻值為多少？想想看你算對了嗎？第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為第三位數(shù)第四條為乘數(shù)第五條為允許誤差答案：電阻33200，允許誤差1％電阻的測量萬用表測量電阻(即歐姆表)的電路如圖所示。5.電能電場力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式U=W/Q知，電能W=QU，由于Q=It，所以W=QU=UIt俗稱度)表示。1kWh=1000W3600s=3.6106J電能可直接用電能表(電度表)測出。kW·hkW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計數(shù)器用來記錄電能V、A、Hz

值是電壓電流和頻率的使用條件2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。[例]額定功率120W彩色電視機，每千瓦時的電費0.45元，工作5小時電費為多少？[解]

電費=0.1250.45元=0.27元【例1-1】有一功率為60W的電燈，每天使用它照明的時間為4小時，如果平均每月按30天計算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?W=P·t=60120=7200W·h=7.2kW·h3.6106

7.22.6107J解：該電燈平均每月工作時間t=430=120h，則即每月消耗的電能為7.2度，約合為6、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)備在單位時間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。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瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關(guān)系是1mW=103W；

1kW=103W用電設(shè)備單位時間消耗的電能叫做電功率，用字母P表示，即單位：瓦(W)、或千瓦(kW)電功率可利用功率表測量。右圖為功率表的接線圖[例]額定電壓220V，電流5A的電爐功率為多大？

[解]P=UI=220

5W=1100W*12*34+－URkW

一、電路的狀態(tài)

1．通路（閉路）：電路各部分聯(lián)接成閉合回路，有電流通過。電氣設(shè)備或元器件獲得一定的電壓和電功率，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

2．開路（斷路）：電路斷開，電路中無電流通過,也稱為空載。①下圖中開關(guān)S閉合時為通路；S斷開時為開路。I=0；R0I=U0

=0根據(jù)U

=E-R0I

U

=

E

PS

=PL

=P0=0

知識鏈接三電路的三種狀態(tài)和電氣設(shè)備的額定值3．短路（捷路）：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直相連接，短路時電流很大，會損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量避免。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、保險絲等保險裝置，以避免發(fā)生短路時出現(xiàn)不良后果。

②

圖中電源短接時為短路。故障電路:斷路：短路：電源短路電路被切斷，沒有電流通過電路中電流很大，會燒壞電源，引起火災(zāi)被短路的用電器不能工作用電器短路二、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最大電壓。額定電流——電氣設(shè)備或元器件允許通過的最大電流。額定功率——在額定電壓和額定電流下消耗的功率，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的工作狀態(tài)，輕載時電氣設(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的工作狀態(tài)，過載時電氣設(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。[例]標(biāo)有100、4W的電阻，如果將它接在20V或40

V的電源上，能否工作？解：額定功率為4W，若電阻消耗的功率超過4W就會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象甚至燒毀。(1)在20V電源作用下P=PN可以正常工作P＝U2R202100＝W＝4W

(2)在40V電源作用下100P=

W=40216W

實際功率遠(yuǎn)大于額定值(P>>PN)，此時極易燒毀電阻使其不能正常工作。三、焦耳定律電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)為

Q=I2RtI——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。T——通過導(dǎo)體電流持續(xù)的時間，單位為s。Q——焦耳熱單位為J。

任務(wù)二識別檢測電路元件

知識鏈接一萬用表的使用方法

一、指針式萬用表

萬用表的結(jié)構(gòu)（MF500）

萬用表由表頭、測量電路及轉(zhuǎn)換開關(guān)等三個主要部分組成。如圖所示

（一）指針式萬用表的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1．基本結(jié)構(gòu)由電磁式表頭、分流器、附加電阻、整流器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、插口及干電池組成。（二）指針式萬用表的注意事項（1）使用前應(yīng)充分了解萬用表的性能和各條標(biāo)度尺的讀法和轉(zhuǎn)換開關(guān)等部件的用法。（2）將表頭置于機械零位。（3）根據(jù)被測量的大小選擇合適的量程。最佳量程應(yīng)使表頭指針位于滿刻度的三分之二左右。被測量無法估計時應(yīng)從最大量程逐漸減小到合適擋次。（4）測量時應(yīng)根據(jù)所選擋次正確讀數(shù)。（5）測量完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到最高交流電壓擋。（6）應(yīng)在干燥、無震動、無強磁場、環(huán)境溫度適宜的條件下使用和保存萬用表，對長期不用的萬用表應(yīng)將電池取出。3．測直流電流（1）測量時將萬用表串聯(lián)到被測電路中。（2）注意表筆的正負(fù)極性，紅表筆接電路斷口高電位端，黑表筆接電路斷口低電位端。（3）嚴(yán)禁在測量中撥動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

4．測電阻（1）嚴(yán)禁在被測電路帶電的情況下測量電阻。因為這將使被測電阻兩端電壓被引入萬用表內(nèi)部測量線路，導(dǎo)致測量誤差或損壞表頭。（2）直接將表筆跨接在被測電阻或電路的兩端。（3）每次測量和換擋前都應(yīng)調(diào)零。調(diào)零即將兩表筆短接，用零歐姆調(diào)整旋鈕將指針調(diào)零。（4）測量時應(yīng)選擇合適的倍率擋，使指針盡可能接近標(biāo)度尺的幾何中心。（5）測量中不允許用手同時觸及被測電阻兩端。數(shù)字式萬用表結(jié)構(gòu)精密、性能穩(wěn)定、可靠性高、使用方便，其基本結(jié)構(gòu)由測量線路及相關(guān)元器件、液晶顯示器、插孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)組成。BT-890B+型萬用表面板結(jié)構(gòu)如圖所示。二、數(shù)字萬用表（1）將電源開關(guān)置于ON狀態(tài)，液晶顯示器應(yīng)有符號顯示。若此時顯示電池形符號，應(yīng)更換表內(nèi)的電池。（2）表筆插孔旁的！符號，表示測量時輸入電流、電壓不得超過量程規(guī)定值，否則將損壞內(nèi)部測量線路。（3）測量前轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)置于所需量程。（4）若顯示器只顯示“1”，表示量程選擇偏小，轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)置于更高量程。（5）在高電壓線路上測量電流、電壓時，應(yīng)注意人身安全。

（一）使用前的檢查與注意事項（二）直流電壓的測量（1）將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入插孔。（2）將功能開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）置于直流電壓范圍的合適量程。（3）表筆與被測電路并聯(lián)，紅表筆接被測電路高電位端，黑表筆接被測電路低電位端。注意：該儀表不得用于測量高于1000V的直流電壓。（三）交流電壓的測量（1）表筆插法同“直流電壓測量”。（2）將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓范圍合適量程。（3）測量時表筆與被測電路并聯(lián)且紅、黑表筆不分極性。注意：該儀表不得用于測量高于700V的交流電壓。

（四）直流電流的測量（1）將黑表筆插入COM插孔，測量最大值不超過200mA電流時，紅表筆插“mA”插孔；測200mA~20A范圍電流時，紅表筆應(yīng)插“20A”插孔。（2）將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電流范圍合適量程。（3）將該儀表串入被測線路且紅表筆接高電位端，黑表筆接低電位端。注意：如果量程選擇不對，過量程電流會燒壞熔斷器。最大測試電壓降為200mV。（五）交流電流的測量（1）表筆插法同“直流電流測量”。（2）將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電流范圍合適量程。（3）測量時表筆與被測電路串聯(lián)且紅、黑表筆不分極性。（六）電阻的測量（1）將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入插孔。（2）將功能開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）置于電阻范圍的合適量程。（3）表筆與被測電路并聯(lián)。注意：①表中讀數(shù)為阻值，無需乘倍率。②測大于1M電阻時，要幾秒鐘的穩(wěn)定時間。③嚴(yán)禁被測電阻帶電。任務(wù)三直流電路分析知識鏈接一歐姆定律一、部分電路歐姆定律1．條件：不含電源的部分電路。

2．內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比，與它的電阻成反比。3．電功和電功率例1-2

已知一白熾燈的燈絲電阻為1210，若將它接于220V電路中，求流過燈絲的電流及該燈的功率。解：二、全電路歐姆定律1．條件：由電源和負(fù)載組成的閉合電路。

2．內(nèi)容：電流與電源電動勢成正比，與電路的總電阻成反比。

全電路是一個由電源和負(fù)載組成的閉合電路，如圖所示。對全電路進(jìn)行分析研究時，必須考慮電源的內(nèi)阻。如圖R為負(fù)載的電阻、E為電源電動勢、r為電源的內(nèi)阻。式中：

E——電源電動勢，單位是伏[特]，符號為V；

R——負(fù)載電阻，單位是歐[姆]，符號為Ω；

R0——電源內(nèi)阻，單位是歐[姆]，符號為Ω；

I——閉合電路中的電流，單位是安[培]，符號為A。閉合電路歐姆定律說明：閉合電路中的電流與電源電動勢成正比，與電路的總電阻（內(nèi)電路電阻與外電路電阻之和）成反比。三、負(fù)載獲得最大功率的條件容易證明：在電源電動勢E及其內(nèi)阻r保持不變時，負(fù)載R獲得最大功率的條件是R=r，此時負(fù)載的最大功率值為電源輸出功率與外電路(負(fù)載)電阻的關(guān)系曲線

【例】如圖所示，直流電源的電動勢E10V、內(nèi)阻r

0.5Ω，電阻R1

2Ω，問：可變電阻RP調(diào)至多大時可獲得最大功率Pmax？

解:將(R1＋r)視為電源的內(nèi)阻，則RP

R1＋r2.5時，RP獲得最大功率圖2-4例題2-2

知識鏈接二負(fù)載的連接【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1．理解串聯(lián)電路的特點；2．理解并聯(lián)電路的特點；3．應(yīng)用串并聯(lián)進(jìn)行電路的分析計算?！局攸c難點】1．混聯(lián)電路的分析。

一、電阻的串聯(lián)

電阻串聯(lián)電路的特點

應(yīng)用舉例

一、電阻串聯(lián)設(shè)總電壓為U、電流為I、總功率為P。1.

等效電阻:

RR1R2···

Rn2.分壓關(guān)系：3.功率分配：特例：兩只電阻R1、R2串聯(lián)時，等效電阻R=R1

R2,則有分壓公式應(yīng)用舉例【例】有一盞額定電壓為U1

40V、額定電流為I

5A的電燈，應(yīng)該怎樣把它接入電壓U

220V照明電路中。解:將電燈(設(shè)電阻為R1)與一只分壓電R2串聯(lián)后，接入U

220V電源上，如圖所示。解法二：利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式可得解法一：分壓電阻R2上的電壓為U2=U－U1=22040=180V，且U2=R2I，則即將電燈與一只36

分壓電阻串聯(lián)后，接入U=220V電源上即可?！纠?-4】有一只電流表，內(nèi)阻Rg1k，滿偏電流為Ig100μA，要把它改成量程為Un3V的電壓表，應(yīng)該串聯(lián)一只多大的分壓電阻R？解：如圖2-9所示。該電流表的電壓量程為Ug=RgIg=0.1V，與分壓電阻R串聯(lián)后的總電壓Un=3V，即將電壓量程擴大到n=Un/ug=30倍。利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式，可得則上例表明，將一只量程為Ug、內(nèi)阻為Rg的表頭擴大到量程為Un，所需要的分壓電阻為R=(n

1)Rg，其中n=(Un/Ug)稱為電壓擴大倍數(shù)。二、電阻的并聯(lián)1.電阻并聯(lián)電路的特點2.應(yīng)用舉例1.電阻并聯(lián)電路的特點

設(shè)總電流為I、電壓為U、總功率為P。1.等效電導(dǎo):

G=G1

G2

···

Gn

即

2.分流關(guān)系：

R1I1=R2I2=···=RnIn

=RI

=U3.功率分配：

R1P1=R2P2=···=RnPn=RP=U2特例：兩只電阻R1、R2并聯(lián)時，等效電阻，則有分流公式應(yīng)用舉例

【例2-5】如圖2-11所示，電源供電電壓U=220V，每根輸電導(dǎo)線的電阻均為R1=1，電路中一共并聯(lián)100盞額定電壓220V、功率40W的電燈。假設(shè)電燈在z作(發(fā)光)時電阻值為常數(shù)。試求：(1)當(dāng)只有10盞電燈工作時，每盞電燈的電壓UL和功率PL；(2)當(dāng)100盞電燈全部工作時，每盞電燈的電壓UL和功率PL。

解:每盞電燈的電阻為R=U2/P=1210Ω，n盞電燈并聯(lián)后的等效電阻為Rn=R/n根據(jù)分壓公式，可得每盞電燈的電壓，功率(1)當(dāng)只有10盞電燈工作時，即n=10，則Rn=R/n=121，因此

(2)當(dāng)100盞電燈全部工作時，即n=100，則Rn=R/n=12.1，

【例2-6】有一只微安表，滿偏電流為Ig=100A、內(nèi)阻Rg=1kΩ，

要改裝成量程為In=100mA的電流表，試求所需分流電阻R。解：如圖2-12所示，設(shè)n=In/Ig(稱為電流量程擴大倍數(shù))，根據(jù)分流公式可得，則本題中n=In/Ig=1000，上例表明，將一只量程為Ig、內(nèi)阻為Rg的表頭擴大到量程為In，所需要的分流電阻為R=Rg/(n

1)，其中n=(In/Ig)稱為電流擴大倍數(shù)。三、電阻的混聯(lián)1.電阻混聯(lián)電路分析步驟2.解題舉例一、分析步驟在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。對混聯(lián)電路的分析和計算大體上可分為以下幾個步驟：

1.首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時重新畫出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖；

2.利用串、并聯(lián)等效電阻公式計算出電路中總的等效電阻；3.利用已知條件進(jìn)行計算，確定電路的總電壓與總電流；

4.根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電流或電壓?！纠?-7】如圖2-13所示，已知R1

R2

8，R3

R4

6，R5

R6

4，R7

R8

24，R9

16；電壓U

224V。試求：(1)

電路總的等效電阻RAB與總電流IΣ；(2)

電阻R9兩端的電壓U9與通過它的電流I9。圖2-13例題2-7

解:(1)R5、R6、R9三者串聯(lián)后，再與R8并聯(lián)，E、F兩端等效電阻為REF(R5R6

R9)∥R824∥24

12REF、R3、R4三者電阻串聯(lián)后，再與R7并聯(lián)，C、D兩端等效電阻為RCD(R3

REF

R4)∥R724∥2412總的等效電阻RAB

R1

RCD

R228總電流IΣ

U/RAB224/288A(2)利用分壓關(guān)系求各部分電壓：UCD=RCDI

=96V，

【例2-8】如圖2-14所示，已知R

10，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r

0.5，試求電路中的總電流I。圖2-14例題2-8的等效電路

解:首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，并畫出等效電路，如圖2-15所示。四只電阻并聯(lián)的等效電阻為Re

R/42.5根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的總電流為圖2-15例題2-8的等效電路

知識鏈接三基爾霍夫定律的認(rèn)識【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.理解有關(guān)的名詞術(shù)語；2．理解基爾霍夫定律；3．能夠進(jìn)行電流和電壓的分析?！局攸c難點】1．基爾霍夫定律的推廣應(yīng)用。一、常用電路名詞

以圖所示電路為例說明常用電路名詞。

1.支路：電路中具有兩個端鈕且通過同一電流的無分支電路。如圖電路中的ED、AB、FC均為支路，該電路的支路數(shù)目為b=3。

2.節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的連接點。如圖電路的節(jié)點為A、B兩點，該電路的節(jié)點數(shù)目為n=2。

常用電路名詞的說明

3．回路：電路中任一閉合的路徑。如圖所示電路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路徑均為回路，該電路的回路數(shù)目為l=3。4．網(wǎng)孔：不含有分支的閉合回路。如圖所示電路中的AFCBA、EABDE回路均為網(wǎng)孔，該電路的網(wǎng)孔數(shù)目為m=2。5．網(wǎng)絡(luò)：在電路分析范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是指包含較多元件的電路。

常用電路名詞的說明基爾霍夫定律基爾霍夫定律是分析計算電路的基本定律，又分為：基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電流定律二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點電流定律)注：不同學(xué)生采用不同的思路）

1.電流定律(KCL)內(nèi)容電流定律的第一種表述：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流出的電流之和，即I流入

I流出

例如圖中，在節(jié)點A上：I1＋I(xiàn)3

I2＋I(xiàn)4＋I(xiàn)5

電流定律的舉例說明

電流定律的第二種表述：在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的各支路電流代數(shù)和恒等于零，即

I0。

一般可在流入節(jié)點的電流前面取“”號，在流出節(jié)點的電流前面取“”號，反之亦可。例如圖3-2中，在節(jié)點A上：I1I2

I3I4I5

0電流定律的舉例說明

在使用電流定律時，必須注意：

(1)對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出(n

1)個獨立的電流方程。

(2)列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數(shù)值。

為分析電路的方便，通常需要在所研究的一段電路中事先選定(即假定)電流流動的方向，叫做電流的參考方向，通常用“→”號表示。

電流的實際方向可根據(jù)數(shù)值的正、負(fù)來判斷，當(dāng)I>0時，表明電流的實際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；當(dāng)I<0時，則表明電流的實際方向與所標(biāo)定的參考方向相反。注意

2.KCL的應(yīng)用舉例

(1)對于電路中任意假設(shè)的封閉面來說,電流定律仍然成立。如圖所示，對于封閉面S來說，有I1+I2=I3。

(2)對于網(wǎng)絡(luò)(電路)之間的電流關(guān)系，仍然可由電流定律判定。如圖，流入電路B中的電流必等于從該電路中流出的電流。

電流定律的應(yīng)用舉例(1)

電流定律的應(yīng)用舉例(2)

(3)若兩個網(wǎng)絡(luò)之間只有一根導(dǎo)線相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。

(4)若一個網(wǎng)絡(luò)只有一根導(dǎo)線與地相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。例題2-1

【例2-1】如圖所示電橋電路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12mA，試求其余電阻中的電流I2、I5、I6。解：

說明：電流I2與I5均為正數(shù)，表明它們的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相同，I6為負(fù)數(shù)，表明它的實際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。在節(jié)點a上：I1=I2+I3，則I2=I1

I3=(2516)mA=9mA在節(jié)點d上：I1=I4+I5，則I5=I1

I4=(2512)mA

=13mA在節(jié)點b上：I2=I6+I5，則I6=I2

I5=(913)mA=4mA三、基爾霍夫電壓定律(回路電壓定律)

在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞