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1、第一章 电路基础知识,1-1 电流和电压 1-2 电阻 1-3 欧姆定律 1-4 电功和电功率,1-1 电流和电压,一、电路,1.电路及其组成 电路：电流流通的路径 电路的组成：电源、开关、负载和导线。,2.电路图 用电气符号描述电路连接情况的图， 称电路原理图，简称电路图。,实际电路,电路图,3.电路的功能 进行能量的转换、传输和分配 实现信息的传递和处理,电能的传输示意图,扩音机电路示意图,二、电流,1电流的形成 电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。 2电流的方向 习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与电子移动的方向相反。,在分析和计算较为复杂的直流电路时
2、，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的参考方向，然后根据电流的参考方向列方程求解。 如果计算结果I 0，表明电流的实际方向与参考方向相同； 如果计算结果I 0，表明电流的实际方向与参考方向相反。,3电流的大小 在单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，就表示流过该导体的电流越强。若在t时间内通过导体横截面的电荷量是Q ，则电流I可用下式表示： 式中，I、Q 、t的单位分别为A、C、s。,4电流的测量 （1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。 （2） 电流表必串接到被测量的电路中。 （3） 直流电流表表壳接线柱上标明的“+”、“”记号，应和电路的极
3、性相一致，不能接错，否则指针要反转，既影响正常测量，也容易损坏电流表。,（4）要合理选择电流表的量程。 每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。 一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上，读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流大小，以便选择适当量程的电流表。 若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量，当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量，直到测得正确数值为止。,三、电压、电位和电动势,1电压 电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压单位的名称是伏特，简称伏，用V表示。 2 电位 电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。,
4、电路中任意两点之间的电位差就等于这两点之间的电压，即Uab = UaUb，故电压又称电位差。 电路中某点的电位与参考点的选择有关，但两点间的电位差与参考点的选择无关。,注意,3电动势 电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E，单位为V。 电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。 对于一个电源来说，既有电动势，又有端电压。电动势只存在于电源内部；而端电压则是电源加在外电两端的电压，其方向由正极指向负极。,4. 电压的测量 （1）对交、直流电压应分别采用交流电压表和直流电压表测量。 （2）电压表必须并联在被测电路的两端。 （3）直流电压表表壳接线柱上标明的“
5、+”“”记号，应和被测两点 的电位相一致，即“+”端接高电位，“”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压表。,（4）合理选择电压表的量程，其方法和电流表相同。,1-2 电阻,一、电阻与电阻率,导体的电阻是导体本身的一种性质。它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可按下式计算： 式中称为材料的电阻率，电阻率的大小反映了物体的导电能力。 电阻率小、容易导电的物体称为导体，电阻率大，不容易导电的物体称为绝缘体，导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体 。,二、电阻与温度的关系,各种材料的电阻率都随温度而变化。 利用某些材料对温度的敏感特性，可以制成热敏电阻。 电阻值随温度升高而减
6、小的热敏电阻称为负温度系数的热敏电阻； 电阻值随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数的热敏电阻。,三、用万用表测量电阻,测量时注意以下几点： 1. 准备测量电路中的电阻时应先切断电源，切不可带电测量。 2.首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零，即将两支表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。 3. 测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。 4测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。,1-3 欧姆定律,一、部分电路欧姆定律,只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路。,内容： 导体中的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 公式
7、： 当电压与电流的参考方向关联时， 当电压与电流的参考方向非关联时，,如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电阻的U/I关系曲线，即伏安特性曲线。 电阻元件的伏安特性曲线是直线时，称为线性电阻，其电阻值可认为是不变的常数。 如果不是直线，则称为非线性电阻。,二、 全电路欧姆定律,全电路是含有电源的闭合电路。电源内部的电路称为内电路。电源内部的电阻称为内电阻，简称内阻。电源外部的电路称外电路，外电路中的电阻称为外电阻。,内容： 闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。 公式：,全电路欧姆定律又可表述为： 电源电动势等于U外和U内之和。,三、电源
8、的外特性,电源端电压U与电源电动势E的关系为： U = EIr 可见，当电源电动势E和内阻r一定时，电源端电压U将随负载电 流I的变化而变化。,电源端电压随负载电流变化的关系特性称为电源的外特性，其关系特性曲线称为电源的外特性曲线。,电路的三种不同状态,1. 通路 开关SA接到位置“3”时，电路处于通路状态。电路中电流为 端电压与输出电流的关系为 U外 = EU内 = EIr,2. 开路（断路） 开关SA接到位置“2”时，电路处于开路状态。,即：电源的开路电压等于电源电动势。,3. 短路 开关SA接到位置“1”时，相当于电源两极被导线直接相连。 电路中短路电流为 由于电源内阻一般都很小，所以短
9、路电流极大。 此时电源对外输出电压,1-4 电功和电功率,一、电功,电流所做的功，简称电功（即电能），用字母W表示。 电流在一段电路上所作的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即： W = UIt 式中W、U、I、t的单位分别用J、V、A、s。,电能的另一个常用单位是千瓦时（kWh）,即通常所说的1度电，它和焦耳的换算关系为 1 kWh = 3.6106 J,二、电功率,电流在单位时间内所作的功称为电功率，用字母P表示，单位为W。 对于纯电阻电路，上式还可以写为,三、电流的热效应,电流通过导体时使导体发热的现象叫电流的热效应。 电流与它流过导体时所产生的热量之间的关系可用下式表示： Q = I2Rt Q的单位是J，这种热也称焦耳热。,四、负载的额定值,电气设备安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为它们的额定电流、额定电压和额定功率。 电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也称满载； 低于额定功率的工作状态称为轻载； 高于额定功率的工作状态称为过载或超载。 由于过载很容易烧坏用电器，所以一般不允许出现过载。,
