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1、3.7,书名：电工基础 作者：谢水英 ISBN： 978-7-111-42847-3 定价：25.00 出版社：机械工业出版社 层次：高职高专,项目二 简单直流电路,3.7,典型问题如下图2-1所示为手电筒照明电路实物图。此电路小电珠发光强弱与哪些因素有关？干电池旧了后小电珠发光变暗的原因是什么？二节干电池是怎样一种连接关系？,图2-1 手电筒电路实物图,知识能力目标 1掌握电路的基本概念及基本物理量，如电流、电压、电位、电功率。掌握关联方向与非关联方向对物理量计算公式的影响。 2熟练掌握全电路欧姆定律及电路的三种状态的特点。 3掌握电阻串、并联电路的规律与应用。 4掌握电阻星三角联接的等效变
2、换规律与条件。,2.1 简单直流电路,2.1.1 电路和电路模型,2.1.2 电流,2.1.3 电压与电动势,2.1.4 电流、电压的关联参与方向与非 关联参考方向,2.1.5 电阻与电阻器,2.1.6 电能与电功率,2.1 电路的基本物理量,2.1.1 电路和电路模型,电流通过的路径叫电路。将上面实际电路中的各部分(如示图2-2(a)所示)用能反映其主要性能的理想元件来代替，且用对应的符号表示，得到电路如图2-2(b)，叫电路模型图。一个实际元件往往可以用一个或几个理想元件的组合来表示，这种理想元件或其组合也叫电路模型。,图2-2 手电筒电路,2.1.2 电流,定义：电荷的定向移动形成电流。
3、,电流的大小规定用单位时间内通过导体横截面的电量多少来表示，即：,电流基本单位：安培 (A) 。电流的常用单位有毫安（mA），微安(uA)，1A103 mA 106 A ，在电力系统中还用千安（KA），1kA 103A 。,（2-1）,电流方向：规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。如果电流方向不随时间变化称为直流电：,（2-2）,当某段电路中电流的方向难以判断时，可先任意假定电流的参考方向（也称正方向），然后列方程求解。当解得的电流为正值时，说明电流的实际方向与参考方向一致，反之，解得的电流为负值时，说明电流的实际方向与参考方向相反。 电流的测量时，利用安培表或万用表电流档进行测量。测量时电
4、表应串联在电路中且注意量程、交直流选择，测量直流时要注意正负端子不能接反。,电流实例，如图2-3至图2-9所示。,图2-3 雷电时的电流,图2-4 磁场中的电流,图2-5 太阳持续喷射出的带电粒子流,图2-6 极光中的电流,图2-7 弧焊时的电流,图2-8 电子束加工时的电流,图2-9 离子束加工时的电流,2.1.2 电压与电位,1电压与电位,定义：电场力将单位正电荷从电场中的a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，即：,（2-3）,电压的基本单位是伏特（V），1伏特（V）=1J/C。电压的常用单位有毫伏（mV）,微伏（uV）,千伏(KV)。 1V103mV 106V ,1kV103 V
5、 。,在实际使用中，仅仅知道两点间的电压数值往往是不够的，还必须知道这两点中哪一点电位高、哪一点电位低。,什么是电位呢？,图2-10 电位的参考点,定义：在电路中任选一点做为参考点,且规定参考点的电位为零， 则某点的电位就是由该点到参考点的电压，如图2-10所示。即：,（2-4）,单位与电压相同，为伏特（V）。,通常参考点选择为地面或仪表机器的外壳，用接地符号“”表示。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。电位是相对的，其大小、正负随电路参考点选择不同而变化。,如果已知a、b两点的电位各为Va Vb, 则此两点间的电压：,（2-5）,即两点间的电压等于这两
6、点的电位之差。,电压方向：规定把电位降低的方向作为电压的实际方向，因此电压又称作电压降。,在实际分析中，电路某两点电位高低有时并不知道，为分析计算方便，须先假设一端为高电位，即假定电压的方向，此方向为参考方向。,电压的测量：利用伏特表。伏特表应并联在电路中且注意量程，直流伏特表接线端子正负不能接反。,（1）高压图标（国外、国内），如图2-11。,图2-11 高压图标,（2）高电压应用，如图2-12。,图2-12高电压应用实物图,（3）低电压应用，如图2-13。,图2-13 低电压应用实物图,2电动势,电动势是描述电源性质的重要物理量。在电源内部，非静电力（如蓄电池中是化学力）把单位正电荷从电源
7、负极经电源内部移到正极所做的功，称为电源的电动势。,定义式：,（2-6）,单位：伏特，与电压相同。 方向：在电源内部从负极指向正极。 注意：电源在开路时两端的电压大小等于电源电动势，方向与之相反。,例2-1 一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA,若将该电池板与一个阻值为20的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是:( ) A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V,解：开路电压大小等于电动势，,据短路电流，可知内阻：,内电阻与外接电阻相等，所以端电压：,因此，答案应选择D。,3电位的计算,计算步骤：(1) 选参考点，设其电位为零；(2) 标出电路中
8、各元件上的电流参考方向并计算其电流大小；(3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,例2-2 如图2-14所示电路，求各点电位。,图2-14 例2-2图,解:,例2-3 求如图2-15所示电路中,图2-15 例2-3图,注意：（1）电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；（2）电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变， 即与参考点的选取无关。（3）当电源的一个极接地时，如图2-16(a)所示，可省略电源不画，而用没有接地极的电位代替电源。如示图2-16(b)所示。,图2-16 简画电源电路图,2.1.4 电流、电压的关联参考方向与非关联参考方向,1参考
9、方向电流的参考方向如示图2-17所示，则：(a) 图参考正方向与实际方向一致，i0；(b) 图参考正方向与实际方向相反，i0，如图（a)所示；参考正方向与实际方向相反，则U0,则此电器设备消耗电功率，为负载； P0时,则电器设备输出电功率，为电源。（2）有些电器设备有时为负载，有时为电源，如手机电板。,例2-6 （1）在图2-24中，若电流均为2A，U11V，U2-1V，求该两元件消耗或产生的功率。（2）在图2-30（b）中，若元件产生的功率为4W，求电流I。,解：（1）对图2-24（a），电流、电压为关联参考方向，元件的电功率为,表明元件消耗功率，为负载。图2-24（b），电流、电压为非关联参考方向，元件的电功率为,表明元件消耗功率，为负载。,（2）图2-24（b）中电流、电压为非关联参考方向，且是产生功率，故,即电流大小为4A，方向与图中参考方向相反。,例2-7 有一盏“220V 60W”的电灯接到220V电压下工作。试求：（1）电灯的电阻；（2）工作时的电流；（3）如果每晚用三小时，问一个月（按30天计算）消耗多少电能？,解: 由题意:,根据,得电灯电阻,根据,或,得工作电流,由,得用电,在实际生活中，电量常以“度”为单位，即“千瓦时”。,对60W的电灯，每天使用3小时，一个月(30天)的用电量为:W=（60/1000）330=5.4(KWh)=5.4度,
