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1、第二章简单直流电路 2 1闭合电路欧姆定律 2 2电阻串联电路 2 3电阻并联电路 2 5万用表 2 4电阻混联电路 2 6电阻的测量 2 7电位的计算 2 1电动势闭合电路欧姆定律 学习目标 1 掌握闭合电路欧姆定律 2 理解电源的外特性 一 电源电动势 用E表示 如图所示 电池上标着的 3 7V 和 1 2V 分别指锂电池的电动势为3 7V 镍镉电池的电动势为1 2V 1 电动势的大小由电源本身的性质决定 与外电路的情况无关 2 方向 由负极指向正极 3 单位 伏 V 4 标量 二 闭合电路的欧姆定律 闭合电路中的电流I 与电源电动势E成正比 与电路的总电阻R r 内电路电阻与外电路电阻之
2、和 成反比 这就是闭合电路欧姆定律 2 欧姆定律 用公式表示为 图2 1简单的闭合电路 适用于线性电路 进一步作数学变换得 E Ir IR 由于IR U是外电路上的电压降 电源的端电压 Ir U0是内电路上的电压降 内压降 所以 E U U0 这就是说 电源的电动势等于内 外电路电压降之和 电工基础 中职职业学校 例1 有一电源电动势为3V 内阻r 0 5 外接负载R 9 5 求 1 电路中的电流 2 电源端电压 3 负载上的电压 4 电源内阻上的电压 电工基础 三 电源与外特性 1 电源端电压随负载电流变化的规律叫做电源的外特性 绘成的曲线称为外特性曲线 如右图所示 外特性曲线 2 电源端电
3、压U会随着外电路上负载电阻R的改变而改变 其变化规律为 1 R I U0 Ir U E Ir 特例 开路时 R I 0 U E 2 R I U0 Ir U E Ir 特例 短路时 R 0 I E R U 0 从外特性曲线也可以看出 当I 0 电路开路 时 电源的端电压最大 等于电源的电动势 即U E 当电路闭合时 电路中有电流I 电源的端电压小于电动势 即U E 并随着电路中电流I的增大而减小 外特性曲线 四负载获得最大功率的条件 负载电阻R的大小与各功率之间的关系 图2 1简单的闭合电路 负载获得最大功率条件 当电源给定而负载可变时 负载电阻R和电源内阻r相等时 负载能够从电源中获得最大功率
4、 最大功率为 负载功率随电阻变化的曲线 小知识 当负载 小知识 获得最大功率时 由于R r 所以负载上和内阻上消耗的功率相等 这时电源的效率不高 只有50 在电子技术中 有些电路主要考虑负载获得最大功率 效率高低是次要问题 因而电路总是工作在R r附近 这种工作状态一般称为 阻抗匹配状态 而在电力系统中 希望尽可能减少内部损失 提高供电效率 故要求R r 例2 如下图所示电路中 电源电动势E 6V 内阻r 0 5 R1 2 5 R2为变阻器 要使变阻器获得功率最大 R2应为多大 R2获得的最大功率是多少 电工基础 中职职业学校 1 闭合电路欧姆定律 2 电源的外特性 3 负载获得最大功率条件
5、课堂小结 课堂练习 教材41页 课后作业 1 电源电动势为1 5V 内电阻为0 12 外电路电阻为1 38 求电路中的电流和端电压 2 电动势为3 6V的电源 与8 的电阻接成闭合电路 电源两极间的电压为3 2V 求电源的内电阻 3 有一简单闭合电路 当外电阻加倍时 通过的电流减为原来的2 3 求内阻与外阻的比值 2 2电阻的串联 回顾复习 1 闭合电路欧姆定律 答 闭合电路中的电流I 与电源电动势E成正比 与电路的总电阻R r 内电路电阻与外电路电阻之和 成反比 这就是闭合电路欧姆定律 用公式表示为 2 负载获得最大功率的条件是什么 答 负载电阻R和电源内阻r相等时 负载获得的功率最大 最大
6、功率为 导入新课 家里配电箱中的熔断丝熔断后 所有其他的用电器都断电无法工作 请大家想一想 熔断丝是以什么方式接入电路的 2 2电阻的串联 学习目标 1 掌握电阻串联电路的特点 2 学会用电阻串联电路的特点分析实际电路 3 了解电阻串联电路的应用 一 串联电路 把两个或两个以上的电阻一个接一个依次连接起来 就组成串联电路 二 串联电路的特点 电流特点 I I1 I2 I3 In 串联电路中电流处处相等 电压特点 U U1 U2 U3 Un 电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和 电阻特点 R R1 R2 R3 Rn 电路的总电阻 也叫等效电阻 等于各串联电阻之和 电阻串联及其等效电路 例
7、2 3 有一盏额定电压U1 40V 额定电流I 5A的电灯 应该怎样把它接入电压U 220V照明电路中 分析 解 将电灯 设电阻为R1 与一只分压电阻R2串联后 接入U 220V电源上 如图所示 分压电阻R2上的电压U2 U U1 220 40 V 180V 且U2 R2I 则 练习 小灯泡电路 小明在做电路实验时 遇到了如下问题 想让一个额定值为 3V 0 1A 的小灯泡正常工作 可手头只有12V的电源 如果把小灯泡直接接到12V的电源中 小灯泡肯定会被烧坏 这可怎么办呢 你能帮小明解决这个问题吗 答 串联一个90 的电阻 电压分配 串联电路中各个电阻两端的电压与其阻值成正比 小知识 当只有
8、两个电阻R1 R2串联时 可得R1 R2两端的分电压U1 U2与总电压U之间的关系分别为 功率分配 串联电路中各个电阻上消耗的功率与其阻值成正比 例2 4 一个4 和一个6 的两个电阻串联后 两端接10V的直流电源 问4 和6 电阻两端的电压分别为多少 电路中的电流又为多少 4 电阻消耗的功率为多大 三 串联电路的应用 分压器 2 常利用几个电阻串联构成分压器 使同一电源能供给不同电压 如图所示 1 利用小阻值的电阻串联来获得较大电阻 3 利用串联电阻的方法来限制 调节电路中的电流 常用的有电子电路中的二极管限流电阻 4 利用串联电阻的方法来扩大电压表的量程等等 例2 4 有一只电流表 内阻R
9、g 1k 满偏电流为Ig 100 A 要把它改成量程为Un 3V的电压表 应该串联一只多大的分压电阻R 1 串联电路的定义 2 串联电路的特点 3 串联电路的应用 课堂小结 课堂练习 教材41页 课后作业 教材43页4 1 2 3 2 3电阻并联电路 学习目标 1 掌握电阻并联电路的特点 2 学会用电阻并联电路的特点分析实际电路 3 了解电阻并联电路的应用 观察与思考 小明在维修电子设备时 遇到了如下问题 急需一个5 的电阻 而手头只有10 20 等的较大电阻 其实我们只需把2个10 的电阻或者4个20 的电阻并接 就能得到5 的电阻 你能帮小明解决这个问题吗 一 并联电路 把几个电阻并列地连
10、接起来 就组成并联电路 如图 a 所示是由三个电阻组成的并联电路 图 b 所示电路是图 a 的等效电路 电阻并联及等效电路 二 并联电路的特点 电压特点 并联电路中各电阻两端电压相等 等于电路两端总电压 即U U1 U2 U3 Un 电流特点 并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流之和 即I I1 I2 I3 In 电阻特点 并联电路的总电阻 等效电阻 等于各电阻倒数之和 即 1 两只电阻R1 R2并联时 等效电阻为2 电阻并联越多 总电阻就越小 小知识 电流分配 并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比 即 小知识 当只有两个电阻R1 R2并联时 可得流过R1 R2上的分电流I1 I2与
11、总电流I之间的关系分别为 功率分配 并联电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成反比 即 例1 一个4 和一个6 的两个电阻并联后 两端接12V的直流电源 试求 1 加在6 电阻两端的电压 2 电路中的总电阻 3 通过电路的总电流 小提示 电阻的阻值越并越小 当n个相同阻值的电阻并联时 其总电阻 等效电阻 为 例2 已知R1 2 R2 3 现把R1 R2两个电阻并联后接入一直流电源中 测得通过R1的电流为1A 则通过R2的电流为多大 小知识 当只有两个电阻R1 R2并联时 可得通过R1 R2电阻的分电流I1 I2与总电压I之间的关系分别为 三 并联电路的应用 电阻并联电路的应用非常广泛 1 在工
12、程上 常利用并联电阻的分流作用来扩大电流表的量程 2 实际上凡是额定电压相同的用电器几乎都采用并联 如各种电动机 各种照明灯具都采用并联 这样既可以保证用电器在额定电压下正常工作 又能在断开或闭合某个用电器时 不影响其他用电器的正常工作 3 利用大阻值的电阻并联来获得较小电阻等等 例2 6 有一只微安表 满偏电流Ig 100 A 内阻Rg 1k 要改装成量程为In 0 1A的电流表 试求所需分流电阻R 1 并联电路2 并联电路的特点3 并联电路的应用 课堂小结 课堂练习 教材42页2 4 5 6 7 课后作业 2 4电阻混联电路 学习目标 1 掌握混联电路的一般分析方法 2 学会混联电路的等效
13、变换 会求混联电路的等效电阻 混联电路 一 混联电路 在实际电路中 既有电阻串联又有电阻并联的电路 称为混联电路 二 混联电路求等效电阻的方法 在原电路图中 给各电阻的连接点标注一个字母 对用导线相连的各点必须标注同一个字母 将标注的各字母沿水平方向依次展开 待求两端的字母排在左右两端 将各电阻依次接入与原电路图对应的两字母之间 画出等效电路图 根据等效电路图中电阻之间的串 并联关系 求出等效电阻 例1 求出A B两点间的等效电阻 a b c 例2 如图所示电路 已知U 220V R1 R4 10 R2 300 R3 600 试求 1 电路的等效电阻R 2 电路中的总电流I 3 电阻R2两端的
14、电压U2 4 电阻R3消耗的功率P3 1 混联电路2 混联电路求等效电阻的方法 课堂小结 课堂练习 如下图所示 已知R1 R2 R3 1K 当开关S1 S2都闭合时 其等效电阻RAB为多少 课后作业 教材43页4 5 6 2 5万用表 万用表 一 万用表面板 二操作前的准备 1 将万用表水平放置 2 机械调零 3 插好表笔 4 电气调零 将量程选择开关旋到电阻挡R 1挡 把红 黑表笔短接 旋转 电阻调零旋钮 进行 电气调零 若万用表指针不能转到刻度右端的零位 说明电压不足 需要更换电池 5 万用表使用完毕后 一般应把转换开关旋至交流电压最高挡或 OFF 挡 三电阻的测量 以测4 7K电阻为例
15、选择挡位与倍率 选择R 1k挡 电阻调零 每次选好或更换倍率后 测量之前必须进行电阻调零 测电阻 用万用表的红 黑表笔分别接被测电阻的两端 四 直流电压的测量 以测电池两端电压为例 选择挡位与量程 直流2 5V 万用表与被测电池并接 红表笔接高电位端 黑表笔接低电位端 五 直流电流的测量 测直流电流时应注意 挡位与量程的选择一般为被测电流的1 5 2倍 若事先无法确定被测值的大小 量程的选择一般应从大到小 直到合适为止 万用表应串接在被测电路中 六正确读数 1 刻度盘 测量交 直流电压与电流时 读第二根标尺 测量电阻时 读第一根标尺 2 测直流电压与电流时读数 测直流电压与电流时 应该看刻度盘
16、中的第二根标尺 其左端为 0 右端为满量程 标有 250 50 10 三组量程 标尺上共标有50小格10大格 正确读数步骤 根据量程选择开关所选位置 明确满量程的值 计算每小格所代表的值 明确指针所占的格数 计算测量值 测量值 指针所占的格数 每小格所代表的值 2 测直流电压与电流时读数 例 若用万用表测量直流电压 量程和挡位选择开关选择直流10V 测量时 指针所指的位置如右图所示 试计算其测量值 解 明确满量程值为10V 每小格的值 10 50 0 2V 指针占37小格 测量值 0 2 37 7 4V 根据计算被测值为7 4V 3 测电阻时读数 根据计算被测值为5 6K 电阻的测量值 刻度数 倍率 例 如右图所示为万用表测量电阻时指针所指的位置 已知挡位与量程选择开关打在R 1K挡 试计算被测电阻的值 解 刻度数约为5 6则电阻的测量值为5 6 1K 5 6K 课堂练习 1 万用表测量直流电压 若量程选择开关选择在直流10V 指针所指的位置如图2 3所示 那么被测电压值为多少 若是测量直流电流 量程选择开关选择在直流50mA 指针所指的位置仍为如图2 3所示 那么被测电流值为多少 2
