模块一(2009年10月30日)

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1、1模块一 直流电路任务一 认识直流电路议一议 手电筒的电珠为什么能够发光？要使手电筒的电珠发光需要哪些条件？答：手电筒的电珠能够发光，是因为将电池中的电能转换成了光能。要使手电筒的电珠发光，而要直流电源、电珠，并且用导线将它们连接成闭合回路，为了便于控制，还应加上开关。 实际应用中的电路千差万别，其基本组成却有一些相似的地方，请举例说明。答：实际电路千差万别，比如照明电路和电动自行车电路，看起来差异很大，但都是由电源（一个是交流电，一个是直流电） 、用电负载（一个是白炽灯，一个是电动机） 、开关、熔断器以及连接导线等组成。想一想 什么是电路模型？它有什么意义？答：用理想电路元器件表示的电路称为

2、电路模型。使用电路模型，可以将实际电路用理想化的元件表示，便于对实际电路进行分析和计算。练一练 画出电池、直流发电机、白炽灯、日光灯、电炉、电动机、开关的电路模型。答：2任务二 熟悉直流电源做一做 观察生活中的直流电源，说出它们的名称及应用特点。答：生活中的直流电源主要有电池和直流稳压电源。电池又分为一次电池和二次电池，一次电池价格比较便宜，体积通常也较小，提供的电压比较低，常用于收音机、手电筒、石英钟、电子表等电路。二次电池能够充电，提供的电压较一次电池高，使用寿命较长，价格相对也高一些，常用于数码相机、电动自行车、手机等电路中。 用万用表或电压表测量普通干电池、充电电池、铅酸蓄电池、锂电池

3、的电压大小。答：略 查阅资料，了解锌锰电池、锌银扣式电池、铅酸蓄电池、氢镍电池锂电池的使用注意事项。答：想一想 新买来一节普通 5 号干电池，用万用表测量两端的电压为 1.6V，但接在电路中再进行测量，两端电压只有 1.5V，这是什么原因呢？答：用万用表直接测量电池的电压，此时电源空载，测量的是电源电动势的数值。接在电路中进行测量，电源内电阻将有一定压降，因此，负载两端电压的测量值将减小。练一练 某电池未接负载时，测得其电压值为 1.5V，接上一个 5 的小电珠后，测得电流为 250mA，计算该电池的电动势 E 和内电阻 R0 。解：)( 125. 025. 055 . 15 . 100IUE

4、RIREUVE Q 一个 4.2 V 的电池，内电阻，接在A 的电路中，计算该电池工2 . 00R5 . 1I作时两端的电压。解：)(9 . 32 . 05 . 12 . 40 VUIREUQ3任务三 熟悉直流电路中的负载议一议 观察导线、白炽灯、电炉、电阻温度计、标准电阻和电刷，了解它们的导电材料及相关知识。答：导线的导电材料主要为铜和铝。铜和铝电阻率小，因此线路的电阻小，电流通过时损耗也小。白炽灯的灯丝材料主要为钨，钨的熔点非常高，是所有非合金金属中最高的。电炉的电炉丝材料主要有铁铬铝、镍铬铁等合金材料，铁铬铝电热合金在大气中使用温度高，寿命长，抗氧化性能好，电阻率高，价格便宜，缺点主要是

5、高温强度低，随着温度升高其塑性增大，引起元件变形。镍铬电热合金高温强度高，长时间使用后冷却下来也不会变脆，因此，发热元件使用比较可靠，损坏后也便于维修，但价格较贵。电阻温度计的材料主要有铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金，这些材料的特点是电阻随温度的变化比较明显，耐高温。标准电阻的材料主要有康铜和锰铜。康铜和锰铜的特点是电阻值几乎不随温度变化。电刷的材料主要为石墨。石墨的特点是电阻小，比较软，能够保持一定的接触面积，而且价格低。 电池接在电路中一定起电源的作用吗？答：不是，例如充电电池被充电时为负载。 有人说：电路中，电压为 0 时，电流一定为 0；同样，电流为 0 时，电压也一定为0

6、。请问这个观点正确吗？请举例说明。答：不对。有电流通过的导线，其两端的电压为 0；两孔电源插座的电压为 220V，因为开路，通过它的电流为 0。做一做 选择一个普通电阻，分别用万用表的不同量程测量它的电阻值，比较测量结果，判断哪个测量数值更准确？答：用万用表的不同量程测量同一个电阻值，结果会有差异。对于指针式万用表，测量时，指针指到中间位置，读数最准确；数字式万用表测量电阻时，量程最好与被测电阻值接近。 利用欧姆定律，设计电路，精确测量某一个电阻的阻值。答：将被测电阻接入电路，测出电阻两端的电压和通过电阻的电流，根据，IUR 计算出电阻值。4 比较两个不同功率（差别最好稍大些）的白炽灯的灯丝，

7、或是两个不同功率电炉的电阻丝的区别。答：电压一定时，电阻的功率与其阻值成反比，因此，功率大的电阻设备电阻值较小，通常电阻丝截面积较大。练一练 为了测量发电机绕组的温度，在绕组中安装了一个铂丝电阻元件。已知 200C 时电阻元件的电阻值为 49.5，运行一段时间后测出元件电阻为 60.9，求发电机内部的温度。解：)(8 .205 .4900398. 0209 .6020)(1 0112 121212CRRRttttRRQ 在图 1-13 所示电路中，已知 R=100，当开关 S 闭合时，电压表的读数是 48V；当开关 S 断开时，电压表的读数是 50.4V，求电源内阻 R0的阻值。解：)(548

8、. 0484 .5048. 0100484 .5000IUERRIEURUIEQ 有一个直流电源，E220V，内阻 R01，与 R=21 的负载电阻连接，计算短路电流是正常工作时电流的多少倍。解：短路电流为：22012200REISC正常工作时电流为：101212200RREI所以，短路电流是正常工作电流的 22 倍。5任务四 连接电路议一议 观察教室里的灯和电风扇，它们彼此之间是怎样联接的？灯与控制它的开关是怎样连接的？串联电路和并联电路最本质的区别是什么？答：教室里的灯和电风扇是并联连接，灯与控制它的开关串联连接。串联电路的本质是每个电路元件通过相同的电流，并联电路的本质是每个电路元件两端

9、的电压相同。想一想 指针式万用表只有一个表头，其直流电压档却有 10V、50V、100V、500V 等多个量程，这是为什么呢？答：指针式万用表只有一个表头，通过串联电阻扩大量程，串联的电阻越大，扩大的量程范围越大。+ 电路如图 1-18 所示，判断图中各电阻之间的连接方式。答：电路中，和并联，和并联，两个并联的电阻再与 4V 的电源串联。1R2R3R4R做一做 利用图 1-19（a）所示的仪器与设备，连接图（b）所示电路，要求每个电阻均有开关控制，并验证电阻串联和并联时的电压与电流关系。6（a）（b）答：略。练一练 【例 1-4】中的电压表，如果需要将量程扩大到 250V，该如何改装呢？解：由

10、题意可知电压表的内阻 Rg上的电压为 Ug，只能承受 10V，其余 240V 的电压由外接电阻分压，设 R 上的电压为 UR电压表中通过的电流 A4 3105102010gg RUI需要串联的电阻 480 K5 4108 . 110510250IURR即在表头一端串联一个 480K 的分压电阻，可将量程扩大至 250V。 已知电路如图 1-20 所示，试计算 a、b 两端的等效电阻。7解：（a）0abR（b）)( 1 abR（c）)(12)2010/()515(RRRab（d）)(7510/)66/12(abR（e）)(4 . 5)6/4()6/6(abR在图 1-21 所示电路中，负载的端电

11、压为 200V，负载是一组电灯和一只电炉，电炉取用 600W 的功率；电灯共 14 盏，并联成一组，每盏灯的电阻为 400，每要连接导线的电阻 Rl为 0.2，电源的内电阻 R0为 0.1。试计算（1）电源的端电压。（2）电源的电动势。解： 电路总电流为：)(1040020014200600AI8（1）电源端电压为：)(2042 . 021020022001VRIU（2）电源电动势为：)(2051 . 0102040VRIUE任务五 熟悉直流电路的基本定律议一议 某电路的电流计算值V，其代表的意义是什么？2 . 4ABU答：代表电压的大小为 4.2V ,实际方向与参考方向相反。 某电路的电流分

12、别为A，A，电流表的量程有 1A 和 2A 两个等6 . 01I5 . 12I级，如果要选用电流表测量此电流，电流表的量程该如何取值？答：被测电流为 A 时，应选用 1A 的量程；被测电流为A 时，应选6 . 01I5 . 12I用 2A 的量程.做一做 连接图 1-10 所示电路。（1）测量电流和电压。IU（2）将电流和电压的参考方向都反向，重新测量和的值。IUIU（3）归纳电压、电流的测量方法和步骤。答：略。想一想 电路如图 1-28 所示，当电阻 R 的阻值变小时，电流表 A 和电压表 V 的读数将如何变化？（电流表的内阻很小，可忽略不计，电压表的内阻很大，可忽略其分流作用） 。答：当电

13、阻 R 的阻值变小时，总电阻变小，电流表的读数变大，此时，电源内阻的压9降增大，电压表的读数减小。 电路如图 1-29 所示，计算电路中的电流。I解：电路总电阻为：7 . 620/1000RRR电流为：REI 练一练 一段含源支路 ab 如图题 1-36 所示。已知E1=12V，E2=28V，Uab=0，R1=4，R2=6，设电流 I 的参考方向如图中所示，求电流 I。解：)(46402812021212211ARRUEEIUEIREIRababQ电路如图 1-37 所示，计算电流 I1和 I2。解：)(507211 AIIQ10)(702221 AIIIQ想一想 简单电路的特点是什么？是不是

14、电路的元件个数少就是简单电路？答：简单电路是指能够利用欧姆定律和电阻串并联等效的方法计算的电路，一个单位的照明电路，元件可能成千甚至上万，但属于简单电路，而有的电路，元件个数可能只有几个，却属于复杂电路。 归纳简单电路的解题步骤。答：简单电路的解题步骤为：（1）分析电路的串联联关系，计算电路的总电阻；（2）计算总电流；（3）根据分压定理和分流定理，计算各支路电压和电流。练一练 电路如图 1-39 所示，计算负载电流。I解：)( 151010 5/101020AI 电路如图 1-40 所示，计算电流、和。1I2I3I解：)(25. 02030/)2535(102AI11)(083. 090302

15、5. 030)2535(3021AII)(167. 0906025. 030)2535()2535(23AII练一练 电路如图 1-42 所示,已知E1=130V，E2=117V，R1=0.4，R2=6，R3=24，R4=0.6，计算流过 R3的电流 I3。解：000332221113314321IREIRIREIRIRIII代入数据，解得： 电路如图题 1-43 所示，计算电流 I1和 I2。解：0366022121 IIII解得：，)(341AI)(322AI议一议 如果电路中有二极管、三极管、热敏电阻等非线性元件，叠加定理适用吗？答：如果电路中有二极管、三极管、热敏电阻等非线性元件，不能使用叠加定理计算12电路。做一做 连接图 1-44 所示电路，设计实验步骤，验证叠加定理。答：连接两个电源共同作用时电路，测量各支路电流，然后使电源分别作用于电路，测出各支路电流，比较测量结果即可。 用二极管代替图 1-44 所示电路中的某一个电阻，验证叠加定理。答：电路中有二极管时，叠加定理将不再适合。练一练 电路如图 1-45 所示，试应用叠加定理计算电路中电流 I。解： 4V 电源单独作用时，