1、21 全電路歐姆定律 22 電阻的連接 23 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.掌握測量電源電動勢和內阻的方法。,21 全電路歐姆定律,歐姆定律的內容是：導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比，其公式為 實際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負載而不包含電源的一段電路稱為部分電路 。這一定律應稱為部分電路歐姆定律。,一、部分電路歐姆定律,電壓和電流方向相同 電壓和電流方向相反,部分電路參考方向的選取,如果以電壓為橫坐標，電流為縱坐標，可畫出電阻的U/I 關系曲線，稱為伏安特性曲線。伏安特性曲線是直線的電阻

2、元件，稱為線性電阻，其電阻值可認為是不變的常數(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,與部分電路相對應,含有電源的閉合電路稱為全電路 。電源內部的電路稱為內電路，如發(fā)電機的線圈、電池內的溶液等。電源內部的電阻稱為內電阻，簡稱內阻。電源外部的電路稱為外電路，外電路中的電阻稱為外電阻。,二、全電路歐姆定律,簡單的全電路,全電路歐姆定律的內容是：閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻(內電阻與外電阻之和)成反比，公式為,由上式可得,式中U內為內電路的電壓降，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：在一個閉合回

3、路中，電源電動勢等于外電路電壓降與內電路電壓降之和。,在一個閉合回路中，電源電動勢發(fā)出的功率，等于負載電阻消耗的功率和電源內阻消耗的功率之和。這種關系稱為電路中的功率平衡。,由全電路歐姆定律可知,電源端電壓U 與電源電動勢E 的關系為 當電源電動勢E 和內阻r 一定時,電源端電壓U 將隨負載電流I 的變化而變化。 電源端電壓隨負載電流變化的關系特性稱為電源的外特性,其關系特性曲線稱為電源的外特性曲線。,三、電路的三種狀態(tài),電源的外特性曲線,1.通路,開關SA 接到位置1時,電路處于通路狀態(tài)。電流從電源的正極沿著導線經過負載最終回到電源的負極,電流形成閉合路徑,所以也稱閉路。這是電路的正常工作狀

4、態(tài)。,電路的三種狀態(tài),電路中電流為,端電壓與輸出電流的關系為,當電源電動勢和內阻一定時,端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負載稱為大負載,把通過小電流的負載稱為小負載。,2.開路(斷路),開關SA 接到位置2時,電路處于開路狀態(tài),相當于負載電阻R或電路中某處連接導線斷開。此時電路中電流為零,內阻壓降也為零,U 外=E-Ir =E,即電源的開路電壓等于電源的電動勢。,電路的三種狀態(tài),開關SA 接到位置3時,相當于電源兩極被導線直接相連,電路處于短路狀態(tài)。電路中短路電流I短=E/r。由于電源內阻一般都很小,所以短路電流極大。此時電源對外輸出電壓U =E-I短r=0。 電源短路是嚴重的

5、故障狀態(tài),必須避免發(fā)生。,3.短路,電路的三種狀態(tài),【例】 在圖示電路中,設電阻R1=14,R2=9。當開關SA 接到位置1時,由電流表測得I1=0.2A;接到位置2時,測得I2=0.3A。求電源電動勢E 和內電阻r。,解:根據(jù)全電路歐姆定律,可列出聯(lián)立方程:,消去E，解得,把r 值代入E=I1R1+I1r 或E=I2R2+I2r,可得,1.掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點及其應用。 2.能綜合運用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關系分析計算簡單電路。,22電阻的連接,一、電阻的串聯(lián),像這樣把多個元件逐個順次連接起來,就組成了串聯(lián)電路。,串聯(lián)而成的裝飾小彩燈電路,電阻的串聯(lián)電路 等效電路,電阻的串聯(lián),電阻串聯(lián)

6、電路具有以下特點: (1)電路中流過每個電阻的電流都相等。 (2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和,即 (3)電路的等效電阻(即總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和,即 (4)電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即,兩個電阻串聯(lián),二、電阻串聯(lián)電路的應用,【例】 有一只微安表,表頭等效內阻Ra=10k,滿刻度電流(即允許通過的最大電流)Ia=50A,如改裝成量程為10V 的電壓表,應串聯(lián)多大的電阻?,解:按題意,當表頭滿刻度時,表頭兩端電壓Ua 為 設量程擴大到10V 需要串入的電阻為Rx,則,把多個元件并列地連接起來,由同一電壓供電,就組成了并聯(lián)電路。,三、電阻的并聯(lián),家庭用電器的并聯(lián),

7、電阻的并聯(lián)電路 等效電路,電阻的并聯(lián),電阻并聯(lián)電路具有以下特點: (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各電阻的電流之和,即 (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,兩個電阻并聯(lián)電路,1. 凡是額定工作電壓相同的負載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個負載都是一個可獨立控制的回路,任一負載的正常啟動或關斷都不影響其他負載的使用。 2. 獲得較小阻值的電阻。 3. 擴大電流表的量程。,四、電阻并聯(lián)電路的應用,1.n 個相同的電阻并聯(lián),總電阻是一個電阻的1/n。 2.若干個不同的

8、電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻。,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)。對于電阻混聯(lián)電路的計算,只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可,但對于某些較為復雜的電阻混聯(lián)電路,一下子難以判別出各電阻之間的連接關系時,比較有效的方法就是畫出等效電路圖,即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關系的電路圖,然后計算其等效電阻。,五、電阻的混聯(lián),【例】 圖示電路中R1=R2=R3=2,R4=R5=4，求A、B間的等效電阻RAB。,解:(1)為了便于看清各電阻之間的連接關系,在原電路中標出點C,如圖b所示。,(2)將A、B、C各點沿水平方向排列,并將R1R5依次填入相應的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、

9、C之間,R3在B、C之間,R4在A、B之間,R5在A、C之間,即可畫出等效電路圖,如圖所示。 (3)由等效電路可求出A、B之間的等效電阻,即:,等效變換方法并不是求解等效電阻的唯一方法。其他常用的方法還有利用電流的流向及電流的分、合畫出等效電路圖,利用電路中各等電位點分析電路畫出等效電路圖等。 混聯(lián)電路的功率關系是:電路中的總功率等于各電阻上的功率之和。這一規(guī)律同樣適用于串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。,【例】 燈泡A的額定電壓U1=6V,額定電流I1 =0.5A;燈泡B的額定電壓U2=5V,額定電流I2 =1A?，F(xiàn)有的電源電壓U=12V,如何接入電阻可使兩個燈泡都能正常工作? 解:利用電阻串聯(lián)的分壓特點

10、,將兩個燈泡分別串上R3與R4再予以并聯(lián),然后接上電源。下面分別求出使兩個燈泡正常工作時R3與R4的額定值。,(1)R3兩端電壓為:U3=U -U1=12-6=6V R3的阻值為: R3的額定功率為:P3=U3I1=60.5=3W 所以,R3應選12/3W 的電阻。 (2)R4兩端電壓為:U4=U -U2=12-5=7V R4的阻值為: R4的額定功率為:P4=U4I2=71=7W 所以,R4應選7/7W 的電阻。,電池的連接,1.電池的串聯(lián) 當用電器的額定電壓高于單個電池的電動勢時,可以將多個電池串聯(lián)起來使用,稱為串聯(lián)電池組。,串聯(lián)電池組 等效電路,2.電池的并聯(lián) 有些用電器需要電池能輸出較

11、大的電流,這時可使用并聯(lián)電池組。,并聯(lián)電池組 等效電路,1.掌握直流電橋的平衡條件和用直流電橋測量電阻的方法。 2.了解不平衡直流電橋的應用。 3.能用直流電橋正確測量電阻。,23直流電橋,電橋是測量技術中常用的一種電路形式。本節(jié)只介紹直流電橋。圖中的四個電阻都稱為橋臂,Rx 是待測電阻。B、D間接入檢流計G。 調整R1、R2、R三個已知電阻,直至檢流計讀數(shù)為零,這時稱為電橋平衡。電橋平衡時B、D兩點電位相等,即,一、直流電橋的平衡條件及其應用,直流電橋電路,UAB =UAD UBC =UDC 因此 R1I1=RxI2 R2I1=RI2 可得 R1R=R2Rx 上式說明電橋的平衡條件是:電橋對

12、臂電阻的乘積相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測電阻Rx 的值。,直流電橋實物圖,電橋的另一種用法是:當Rx 為某一定值時將電橋調至平衡,使檢流計指零。當Rx 有微小變化時,電橋失去平衡,根據(jù)檢流計的指示值及其與Rx 間的對應關系間接測知Rx 的變化情況。同時它還可將Rx 的變化轉換成電壓的變化,這在測量和控制技術中有著廣泛的應用。,二、不平衡直流電橋的應用,1. 利用電橋測量溫度 把鉑(或銅)電阻置于被測點,當溫度變化時,電阻值也隨之改變,用電橋測出電阻值的變化量,即可間接得知溫度的變化量。 2. 利用電橋測量質量 把電阻應變片緊貼在承重的部位,當受到力的作用時,電阻應變片的電阻就會發(fā)生變化,通過電橋電路可以把電阻的變化量轉換成電壓的變化量,經過電壓放大器放大和處理后,最后顯示出物體的質量。,利用電橋測量質量,本章小結,1. 部分電路歐姆定律:導體