項目二直流電路基礎(chǔ)知識22項目二直流電路基礎(chǔ)知識電工實訓(xùn)室認知觸電現(xiàn)場處理與急救

本項目引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從最簡單的便攜式臺燈電路入手，了解最基本的電路(以直流電路為例)模型、電路狀態(tài)、電路中的電壓、電流、電勢等物理量，探究電阻定律、歐姆定律等基本定律，掌握電阻串、并聯(lián)的特點、性質(zhì)等。33項目二直流電路基礎(chǔ)知識

電路連接基礎(chǔ)知識認知電路分析與測量基礎(chǔ)知識認知

電阻、電阻串并聯(lián)電路與基爾霍夫電壓、電流定律認知任務(wù)2.1任務(wù)2.2任務(wù)2.3任務(wù)2.1電路連接基礎(chǔ)知識認知一、電路的組成與作用電路是將各種電氣設(shè)備或器件按一定方式連接的總體，它可以提供電流流通的路徑。55便攜式臺燈電路示意圖一、電路的組成與作用電路基本上是由電源、負載、連接導(dǎo)線、控制和保護裝置等組成的。電路的基本作用就是進行電能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)其作用不同，電路可分為兩大類:第一類是實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。第二類是對電信號進行傳遞和處理，即通過電路將輸入的電信號進行傳遞、轉(zhuǎn)換或加工處理，使之成為滿足一定要求的輸出信號，這類電路主要是電子電路。66二、直流電源及種類直流電源有兩個極:一個正極，用符號“＋”表示；一個負極，用符號“－”表示。直流電源的作用是在電源內(nèi)部不斷地使正極聚集正電荷，負極聚集負電荷，對外提供持續(xù)的穩(wěn)恒電壓或電流。從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

干電池

蓄電池

77三、電路的三種狀態(tài)電路分通路、斷路和短路三種狀態(tài)。88四、電路模型所謂電路模型是指將實際電路中的元件用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號來表示，并用理想導(dǎo)線連接起來的圖形，而理想導(dǎo)線是指電阻為零的導(dǎo)線。99任務(wù)2.2電路分析與測量基礎(chǔ)知識認知一、電流及其參考方向電荷的定向運動形成電流，我們習(xí)慣上規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向。電流除了方向以外還有強弱，規(guī)定單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷稱為電流。因此，電流可分為兩類:一類是大小和方向都不隨時間變化的電流，稱為直流電流(ＤＣ)，簡稱直流，用符號Ｉ表示；另一類是大小和方向都隨時間變化的電流，稱為交流電流(ＡＣ)，簡稱交流，用符號ｉ表示．1111一、電流及其參考方向?qū)τ谥绷麟娏?在任一瞬間t通過導(dǎo)體橫截面的電荷q都相等,其電流為：對于交流電流1212一、電流及其參考方向在國際單位制（SI）中，電流的單位為安培，符號為A。工程上還常用千安(ｋＡ)、毫安(ｍＡ)和微安(μＡ)表示電流的單位，它們的換算關(guān)系是:1313一、電流及其參考方向【例２－１】

已知在２０s內(nèi)通過某導(dǎo)體橫截面的電荷為0.01C,則通過導(dǎo)體的電流是多少?1414一、電流及其參考方向在計算電路時，往往事先無法確定電流的實際方向，為了分析電路方便，通常事先假定一個電流的方向，該方向稱為電流的參考方向，在電路圖中用實線箭頭表示。若需要標(biāo)出電流的實際方向，則以虛線箭頭表示。1515一、電流及其參考方向?qū)τ谕浑娐吩?dāng)電流的參考方向選擇相反時，則兩電流大小相等，符號相反，即當(dāng)電流的實際方向與參考方向一致時,其值為正；若實際方向與參考方向相反，則電流值為負，電流值的正、負結(jié)合參考方向才能說明電流的實際方向。1616二、電壓及其參考方向電壓又叫電勢差，它是衡量電場力做功本領(lǐng)的一個物理量，電壓和電流是電路中的兩個基本物理量，直流電壓用符號Ｕ表示，交流電壓用符號ｕ表示。在直流電路中，電壓在數(shù)值上等于電場力把單位正電荷由a點移動到b點所做的功，即1717二、電壓及其參考方向在國際單位制(SI)中,電壓的單位是伏特,符號為

Ｖ(伏)。在工程上電壓的常用單位還有千伏（)、毫伏（

）和微伏（

），它們的換算關(guān)系是1818二、電壓及其參考方向規(guī)定電壓的實際方向為電場力移動正電荷做功的方向。若電場力把正電荷從a點移動到b點做功時，電壓的實際方向就從a點指向b點。與電流類似，分析、計算電路時，也要預(yù)先假定電壓的參考方向。電壓的參考方向可以用實線箭頭表示，也可以用“+”、“-”號表示，所以電壓的參考方向也稱為參考極性。用“+”、“-”號表示電壓時，“+”稱為參考正極，“-”稱為參考負極，電壓的參考方向為從“+”指向“-”。此外，還常用雙下標(biāo)來表示電壓的參考方向。1919二、電壓及其參考方向電壓值的正、負也是相對于參考方向而言的。電壓為正值，說明電壓的實際方向與參考方向一致；電壓為負值，表示電壓的實際方向和參考方向相反。用電壓表測量電路電壓時，電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測電路兩端，測量直流電壓時，電壓表的正極應(yīng)與被測電壓實際極性的高電勢端相連接，負極與被測電壓實際極性的低電勢端相連接。2020二、電壓及其參考方向如果在電路中選擇某一個參考點，也可以由電勢差來定義電路中各點的電勢。電勢通常用符號Ｖ表示。有了電勢的概念，就可用電勢的差值表示電勢差，即電壓。參考點是可以任意選定的，一經(jīng)選定，電路中其他各點的電勢也就確定了，參考點選擇不同，電路中同一點的電勢會發(fā)生變化，但是電路中任意兩點間的電勢差(電壓)不變，這就像高度差與零高度位置的選擇無關(guān)一樣。2121三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向?qū)τ谀骋欢坞娐坊蚰骋粋€二端元件來說，電壓和電流的參考方向原則上可以分別任意假定，但為了分析、計算的方便，往往選擇二者的參考方向一致，并稱為關(guān)聯(lián)參考方向，或者說參考方向關(guān)聯(lián)。2222四、部分電路歐姆定律在一段不包含電源的電路中，流過導(dǎo)體的電流與這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與這段導(dǎo)體的電阻成反比，這就是部分電路歐姆定律，用公式表示為:五、電能當(dāng)電流通過用電器時，用電器就會發(fā)光、發(fā)熱或是產(chǎn)生機械運動，這說明用電器吸收電能轉(zhuǎn)換成了其它形式的能量，也就是說電流做了功。我們把電流做的功叫做電能。對于電阻元件，由歐姆定律可知，

或

代入上式中，得五、電能工程上還常用千瓦時（

）（日常生活中習(xí)慣稱為度）作為計量電能的單位，即功率為

的用電設(shè)備、工作

所消耗的電能就是

，它與焦耳的換算關(guān)系為六、電功率電功率是衡量電路中電流做功快慢的物理量，即單位時間內(nèi)電流所做的功稱為電功率，簡稱功率，用符號Ｐ表示。定義式為功率的國際單位為瓦特，簡稱瓦，用符號Ｗ表示。利用可以判斷電路或元件是吸收功率還是產(chǎn)生功率。當(dāng)選擇電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，若，則電路或元件吸收（消耗）功率；若，則產(chǎn)生功率。

六、電功率電阻元件的功率計算式為

由上式可知，電阻元件的功率總是大于零，進一步說明電阻元件是耗能元件。七、電源和電動勢電源是把其它形式能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。電源種類很多，例如太陽能電池是把光能轉(zhuǎn)換成電能；發(fā)電機是把機械能轉(zhuǎn)換成電能；干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。七、電源和電動勢電動勢是衡量電源將非電能轉(zhuǎn)換成電能本領(lǐng)的物理量。它表征電源內(nèi)部非電場力對正電荷做功的本領(lǐng)。在電源內(nèi)部，非電場力將單位正電荷由負極搬到正極所做的功定義為電源的電動勢，用符號表示，單位和電壓相同。其定義式為八、全電路歐姆定律下式表明，閉合電路中電流的大小與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻成反比，這一規(guī)律稱為全電路歐姆定律。任務(wù)2.３

電阻、電阻串并聯(lián)電路與基爾霍夫電壓、電流定律認知一、電阻電阻是表示物體對電流阻礙作用的物理量。常見電阻器如圖所示在國際單位制中，電阻的單位為歐姆，用符號Ω表示，工程上還常用千歐(ｋΩ)、兆歐(ＭΩ)作為電阻的單位，它們的換算關(guān)系為:二、電阻定律對于金屬導(dǎo)體來說，其電阻不僅與導(dǎo)體的材料有關(guān)，還與導(dǎo)體的尺寸以及環(huán)境溫度有關(guān)。實驗證明，在溫度不變（）的情況下，同一種材料的電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比。這個實驗規(guī)律叫做電阻定律，用公式表示為二、電阻定律【例２-４】已知一根長為100米的銅導(dǎo)線，橫截面積為，試計算銅線的電阻。解：查表可知，銅的電阻率，由電阻定律，得三、材料的電阻溫度系數(shù)導(dǎo)電材料的電阻值不僅與材料和尺寸有關(guān),而且還會受到外界條件的影響。大量的實驗證明,各種導(dǎo)電材料的電阻值都和溫度有關(guān)。電阻隨溫度變化的關(guān)系用公式表示為四、識讀電阻1．直標(biāo)法

直標(biāo)法是將電阻器的標(biāo)稱電阻值和允許誤差直接用數(shù)字標(biāo)在電阻器表面上。2．文字符號法

電阻器電阻值用文字符號表示。四、識讀電阻3．色標(biāo)法

用不同顏色的色環(huán)或色點表示阻值的方法稱為色標(biāo)法或色碼法，目前成品電阻值大小多用色環(huán)位表示。色環(huán)電阻器中，根據(jù)色環(huán)的多少又可分為四色環(huán)表示法和五色環(huán)表示法。下圖為色環(huán)與相應(yīng)代表數(shù)值表。四、識讀電阻（1）四環(huán)色標(biāo)電阻器

普通電阻器采用四色環(huán)表示法。四、識讀電阻五色環(huán)電阻器:精密電阻器常用五色環(huán)表示法，下圖是五色環(huán)電阻器示意圖，第一、二、三條為有效數(shù)字色環(huán)，第四條為應(yīng)乘倍數(shù)色環(huán)，即倍率色環(huán)，第五條為允許偏差色環(huán)。五、電阻串聯(lián)電路將若干個電阻首尾依次連接，中間沒有分支，各電阻中通過的是同一電流，這種連接方式稱為電阻的串聯(lián)。

稱為串聯(lián)電路

的總電阻，又稱等效電阻。五、電阻串聯(lián)電路串聯(lián)電路的基本特點：1.串聯(lián)電路中電流處處相等，即2.串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻上的電壓之和，即3.串聯(lián)電路中的總電阻等于串聯(lián)各電阻之和，即

4.各電阻上的電壓分配與其電阻成正比，即六、電阻并聯(lián)電路將兩個或兩個以上電阻的首端與首端相聯(lián)，末端與末端相聯(lián)，各電阻兩端電壓相同，這種聯(lián)接方式稱為電阻的并聯(lián)。六、電阻并聯(lián)電路電阻并聯(lián)電路的基本特點：1.并聯(lián)電路中，各電阻兩端電壓相等，用公式表示為2.電路的總電流等于各個電阻上的電流之和，即3.總電阻的倒數(shù)等于各個電阻的倒數(shù)之和，即

4.電阻并聯(lián)具有分流作用，每個電阻分得的電流與其自身的阻值成反比。七、復(fù)雜電路的相關(guān)名詞（1）節(jié)點：三個或三個以上元件的連接點。如下圖中的a點和b點。（2）支路：連接于兩節(jié)點之間的一段電路。如下圖中的acb、adb、aeb都是支路。根據(jù)是否含有電源，又分為含源支路和無源支路。（3）回路：由支路構(gòu)成的閉合路徑。如下圖中的acbda、adbea、acbea。（4）網(wǎng)孔：內(nèi)部不包含支路的回路。如下圖中的acbda和adbea是網(wǎng)孔，而acbea則不是網(wǎng)孔。七、復(fù)雜電路的相關(guān)名詞電路圖如下所示八、基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律簡稱