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(dòng)勢和內(nèi)阻的方法。,21 全電路歐姆定律,歐姆定律的內(nèi)容是：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，其公式為 實(shí)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(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路 。這一定律應(yīng)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(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的U/I 關(guān)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(rèn)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(yīng),含有電源的閉合電路稱為全電路 。電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(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。,二、全電路歐姆定律,簡單的全電路,全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢成正比，與電路的總電阻(內(nèi)電阻與外電阻之和)成反比，公式為,由上式可得,式中U內(nèi)為內(nèi)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(gè)閉合回

3、路中，電源電動(dòng)勢等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和。,在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢發(fā)出的功率，等于負(fù)載電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)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(dòng)勢E 的關(guān)系為 當(dāng)電源電動(dòng)勢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。,三、電路的三種狀態(tài),電源的外特性曲線,1.通路,開關(guān)SA 接到位置1時(shí),電路處于通路狀態(tài)。電流從電源的正極沿著導(dǎo)線經(jīng)過負(fù)載最終回到電源的負(fù)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(guān)系為,當(dāng)電源電動(dòng)勢和內(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,把通過小電流的負(fù)載稱為小負(fù)載。,2.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)電路中電流為零,內(nèi)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(dòng)勢。,電路的三種狀態(tài),開關(guān)SA 接到位置3時(shí),相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)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(nèi)阻一般都很小,所以短路電流極大。此時(shí)電源對外輸出電壓U =E-I短r=0。 電源短路是嚴(yán)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(shè)電阻R1=14,R2=9。當(dāng)開關(guān)SA 接到位置1時(shí),由電流表測得I1=0.2A;接到位置2時(shí),測得I2=0.3A。求電源電動(dòng)勢E 和內(nèi)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(diǎn)及其應(yīng)用。 2.能綜合運(yùn)用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關(guān)系分析計(jì)算簡單電路。,22電阻的連接,一、電阻的串聯(lián),像這樣把多個(gè)元件逐個(gè)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(diǎn): (1)電路中流過每個(gè)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(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即,兩個(gè)電阻串聯(lián),二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用,【例】 有一只微安表,表頭等效內(nèi)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(yīng)串聯(lián)多大的電阻?,解:按題意,當(dāng)表頭滿刻度時(shí),表頭兩端電壓Ua 為 設(shè)量程擴(kuò)大到10V 需要串入的電阻為Rx,則,把多個(gè)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(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。 (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(gè)電阻并聯(lián)電路,1. 凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路,任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。 2. 獲得較小阻值的電阻。 3. 擴(kuò)大電流表的量程。,四、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用,1.n 個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻是一個(gè)電阻的1/n。 2.若干個(gè)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(jì)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(fù)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(guān)系時(shí),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(guān)系的電路圖,然后計(jì)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(guān)系,在原電路中標(biāo)出點(diǎn)C,如圖b所示。,(2)將A、B、C各點(diǎn)沿水平方向排列,并將R1R5依次填入相應(yīng)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(diǎn)分析電路畫出等效電路圖等。 混聯(lián)電路的功率關(guān)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(gè)燈泡都能正常工作? 解:利用電阻串聯(lián)的分壓特點(diǎn)

10、,將兩個(gè)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(gè)燈泡正常工作時(shí)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(yīng)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(yīng)選7/7W 的電阻。,電池的連接,1.電池的串聯(lián) 當(dāng)用電器的額定電壓高于單個(gè)電池的電動(dòng)勢時(shí),可以將多個(gè)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(shí)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(yīng)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(shù)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(gè)電阻都稱為橋臂,Rx 是待測電阻。B、D間接入檢流計(jì)G。 調(diào)整R1、R2、R三個(gè)已知電阻,直至檢流計(jì)讀數(shù)為零,這時(shí)稱為電橋平衡。電橋平衡時(shí)B、D兩點(diǎn)電位相等,即,一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)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?qū)?/p>

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?qū)嵨飯D,電橋的另一種用法是:當(dāng)Rx 為某一定值時(shí)將電橋調(diào)至平衡,使檢流計(jì)指零。當(dāng)Rx 有微小變化時(shí),電橋失去平衡,根據(jù)檢流計(jì)的指示值及其與Rx 間的對應(yīng)關(guān)系間接測知Rx 的變化情況。同時(shí)它還可將Rx 的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化,這在測量和控制技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。,二、不平衡直流電橋的應(yīng)用,1. 利用電橋測量溫度 把鉑(或銅)電阻置于被測點(diǎn),當(dāng)溫度變化時(shí),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(zhì)量 把電阻應(yīng)變片緊貼在承重的部位,當(dāng)受到力的作用時(shí),電阻應(yīng)變片的電阻就會(huì)發(fā)生變化,通過電橋電路可以把電阻的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量,經(jīng)過電壓放大器放大和處理后,最后顯示出物體的質(zhì)量。,利用電橋測量質(zhì)量,本章小結(jié),1. 部分電路歐姆定律:導(dǎo)體