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文档简介
1、第一章 电路的基础知识1.1电路的组成一、授课章节1.1电路的组成二、学时安排2学时三、教学目标1.了解电路的概念和电路的基本组成,理解各部分的作用;2.理解电路模型的概念;3.能够识别和画出电路图中常用的图形符号;4.能够画出简单电路的电路图。四、教学重点、难点分析重点:1.电路的基本组成及作用。2.电路模型的概念。难点: 电路模型的概念。五、教具演示实验设备、电化教学设备。六、教学方法讲授法,多媒体课件,理实一体化。七、教学过程.导入(a)外形 (b)分解图图1.1 手电筒外形及其分解图手电筒是人们常用的一种照明工具,手电筒的外形及其分解图如图1.1所示。1.观察现象,提出问题试用导线将小
2、灯泡、干电池及开关连接起来。闭合开关,小灯泡就持续发光,如图1.2(a)所示;断开开关,小灯泡就熄灭了,如图1.2(b)所示,这是为什么呢?(a)开关闭合 (b)开关断开图1.2 观察手电筒电路的工作状态2.分析解决问题小灯泡持续发光,表示有持续电流通过小灯泡的灯丝,这个持续电流是由干电池提供的,像干电池这样能提供持续电流的装置,称为电源。电源有两个极,一个正极,一个负极。电源的作用是在电源内部不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,对外持续供电。从能量转化的角度来看,电源是把其他形式的能量转化为电能的装置。提问:常见的电源有哪些?归纳总结:干电池、蓄电池将化学能转化为电能 发电机将机械能转化
3、为电能.新课一、电路的组成通过上述观察分析可知:要使小灯泡持续发光,灯丝中就必须有持续电流通过。因此所谓电路就是电流流通的闭合路径。提问:通过手电筒电路的实例分析,电路应该由哪几部分组成呢?归纳总结:电路由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。(1)电源向电路提供能量的设备。它能把其它形式的能转换成电能。常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等。(2)负载即用电器,它是各种用电设备的总称。其作用是把电能转换为其他形式的能,为人们服务,如白炽灯、电动机、电加热器等。(3)连接导线它把电源与负载接成闭合回路,输送和分配电能。一般常用的导线是铜线和铝线。(4)控制和保护装置用来控制电路的通断,
4、保护电路的安全,使电路能正常工作,如开关、保险丝(熔断器)、继电器等。电路的功能:(1)电力系统中的电路可对电能进行传输、分配和转换。(2)电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。二、电路模型1.电路模型电路模型是指将实际电路元件用统一规定的图形符号来表示,并用理想导线连接起来的图形,而理想导线是指电阻为零的导线。2. 常用电路元件及仪表的图形符号表1.1 常用电路元件及仪表的图形符号名 称符 号名 称符 号电 阻接 地电 池熔断器电 灯电压源开 关电流源电流表电 容电压表电 感3.手电筒的电路模型图1.3(b)就是图1.3(a)的电路模型。在图1.3(b)中,E和R0分别表示电
5、池的电动势和内阻,RL表示小灯泡,S表示开关,各个电路元件之间用理想导线来连接。今后所说的电路就是指实际电路的电路模型。.小结电路是电流流通的闭合路径,电路基本上是由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。其中电源是电路中提供电能的设备或装置;负载是消耗电能的设备或装置;导线用来连接各个电气器件;控制和保护装置是对电路起控制和保护作用。电路模型是指将实际电路元件用统一规定的图形符号来表示,并用理想导线连接起来的图形,而理想导线是指电阻为零的导线。借助于电路模型,可以简化电路的分析和计算。.作业略。1.2电路的基本物理量一、授课章节 1.2电路的基本物理量二、学时安排 6学时三、教学目标
6、1.理解电流、电压、电动势、电位的定义式、单位和实际方向,并能进行简单计算。2.理解电流、电压的参考方向,会跟据计算结果确定电流、电压的实际方向。3.理解电能和电功率的概念,掌握电能、电功率的单位和计算式;四、教学重点、难点分析重点与难点:1.电流、电压、电动势、电位的定义式、单位和实际方向。2电流、电压的参考方向。3电路基本物理量的计算。五、教具电化教学设备。六、教学方法讲授法,多媒体课件。七、教学过程.导入复习旧课:1.电路的基本组成及各部分的作用。2.电路模型的概念。画出手电筒的电路模型。课堂演示实验:(a)一节干电池 (b)两节干电池图1.4 电流产生的效应用导线把一节干电池与一只小灯
7、泡连接起来;再将这只小灯泡与两节干电池用导线连接起来,使上述两个电路均成为闭合通路,电路如图1.4所示。观察两种情况下小灯泡的发光亮度。显然,使用两节干电池时,小灯泡发光较亮。这是什么原因呢?原因:电流通过导体时会产生多种效应。电流通过小灯泡时,灯丝变热而发光,这种现象称为电流的热效应。对于同一只小灯泡,它越亮就表明通过它的电流产生的效应越大,也就是电流越大。 那么,怎样衡量电流的的大小呢?描述电路工作状态的基本物理量有哪些呢?通过本次课的学习将会找到答案。.新课一、电流、电压及其参考方向(一)电流及其参考方向1.电流的形成:电荷的定向移动形成电流。2.电流的实际方向:规定正电荷的移动方向作为
8、电流的实际方向。表示方法:在电路图中用虚线箭头表示,如图1.5所示。3.电流的定义式(1)电流的分类直流电流或稳恒电流(DC):电流的大小和方向都不随时间变化。脉动电流:电流的大小随时间变化,方向不随时间变化。交流电流(AC):电流的大小和方向都随时间作周期性变化,并且在一个周期内的平均值为零。直流电流用符号表示,交流电流和脉动电流用符号表示。(2)定义式直流电流: (1-1)式中,t导体的通电时间,单位:秒(s)。 q时间t内通过导体横截面的电荷量,单位:库(c)。 I 直流电流,单位:安(A)。若在1秒()通过导体横截面的电荷量q为1库(c),则电流为1安(A)。交流电流: (1-2)4.
9、电流的单位:在国际单位制(SI)中,电流的单位为安培,符号为A(安)。工程上还用千安(kA)、毫安(mA)和微安(A)表示电流的单位,它们的换算关系是 5.电流的参考方向(1)参考方向:电路图中,事先假定的电流方向。(2)表示方法:(a) (b)图1. 5 电流的参考方向用实线箭头表示,如图1.5所示。用双下标表示,如,表示电流的参考方向是由a到b,而表示电流的参考方向是由b到a,二者的关系为:。(3)说明:电路图中标明的电流方向通常均指参考方向,电流的参考方向不一定就是实际方向。规定:当电流的实际方向与参考方向一致时,其值为正;若实际方向与参考方向相反,则电流值为负。如图1.5所示。电流值的
10、正、负结合参考方向才能足以说明电流的实际方向。(二)电压及其参考方向1.电压电压又叫电位差,它是衡量电场力做功本领的一个物理量。直流电压用符号表示,交流电压用符号表示。(1)定义式:在直流电路中,电压在数值上等于电场力把单位正电荷由a点移动到b点所做的功,即 (1-3)(2)单位:在国际单位制(SI)中,电压的单位是伏特,符号为(伏)。在式(1-3)中,当为1(焦),为1(库)时,电压就是1(伏)。在工程上,常用单位还有千伏()、毫伏()和微伏(),它们的换算关系是 (3)实际方向:电场力移动正电荷做功的方向。表示方法: 用虚线箭头表示,如图1.6所示(4)电压的参考方向:参考方向:电路图中,
11、事先假定的电压方向。表示方法:如图1.6表示。用“+”、“-”号表示,“+”称为参考正极,“-”称为参考负极,电压的参考方向为从“+”极指向“-”极。 用实线箭头表示。用双下标表示,如表示电压的参考方向从a指向b;而则表示参考方向从b指向a,二者的关系为。(a) (b)图1. 6 电压的参考方向(5)说明电压值的正、负也是相对于参考方向而言。电压为正值,说明电压的实际方向与参考方向一致;电压为负值,说明电压的实际方向和参考方向相反, 如图1.6所示。 2.电压、电流的关联参考方向对于任一二端元件或一段电路,如果选择其两端的电压和电流的参考方向一致,就称为关联参考方向,简称关联方向;否则为非关联
12、参考方向,简称非关联方向。如图1.7所示。(a)关联方向 (b)非关联方向图1.7 电流、电压的参考方向3.电位(1)定义式电路中某点的电位,等于电场力把单位正电荷由点移动到参考点(零电位点)时所做的功,即 (1-4)其中点称为电位参考点,规定参考点的电位为零,即。在电路图中参考点用符号“”或“”表示。(2)单位:与电压相同。(3)电位与电压的关系:电路中任意两点间的电压就等于这两点的电位差,即 (1-5)说明:若,表明点电位高于点电位;若,表明点电位低于点电位;若,表明点电位等于点电位;若为参考点,则,电的电位,因此,电路中任一点的电位就等于该点到参考点的电压值。(4)参考点的选择:在工程中
13、,通常选择大地或设备的外壳为参考点。在电子线路中,可以选择一条由多个元件汇集并与机壳相连的公共线为参考点,习惯上也称为地线。在电子技术中,经常用到电位的概念。例如在讨论晶体二极管和三极管的工作状态时,必须分析各电极的电位。(5)结论:同一电路中,只能选择一个参考点。参考点一经选定,电路中其它各点的电位就只有一个确定的数值。同一电路中,参考点选择不同,电路中同一点的电位会发生变化,但是,电路中任意两点间的电位差(电压)不变。二、电源和电动势1.电源(1)电源的概念电源是把其它形式能转换成电能的装置。举例说明。(2)直流电源的工作原理结合图1.8说明,详细内容见教材。图1.8 电源的工作原理 图1
14、.9 电源电动势的实际方向2.电动势电动势是衡量电源将非电能转换成电能本领的物理量。它表征电源内部非电场力对正电荷做功的本领。(1)定义式:在电源内部,非电场力将单位正电荷由负极搬到正极所做的功定义为电源的电动势,用符号表示,即 (1-6)式中, 表示非电场力移动正电荷所做的功,单位为;表示电荷量,单位为;表示电源的电动势,单位为。(2)单位:与电压相同。(3)实际方向:规定为从电源的负极指向正极,在电路中,用“”、“-”号在电源两端标出,如图1.9所示。电源在开路情况下,有关系式;如果在图1.9中将电压的参考方向改为由b指向a,则有。显然,电源两端电压的参考方向选择不同,电压与电动势的关系式
15、也不同。(4)电动势和电压的异同点:不同点:电动势存在于电源内部,是衡量电源内部非电场力做功本领的物理量;电压存在于电源的内、外部,是衡量电场力做功本领的物理量。电动势的实际方向是从负极指向正极,电压的实际方向是从正极指向负极。相同点:单位相同,均为伏(V)。三、电能和电功率1.电能:把电流做的功称为电能,用符号W表示。(1)一般计算式: (1-7)(2)单位:在国际单位制(SI)中,电能的单位为焦()。在式(1-7)中,当为1伏(),为1安(),通电时间为1秒()时,电能就是1焦()。工程上,还常用千瓦时()(日常生活中习惯称为度)作为计量电能的单位,即功率为的用电设备、工作所消耗的电能就是
16、。它与焦耳的换算关系为(3)电阻电能的计算式: (1-8)从式(1-8)可以看出电阻元件的电能总是正值,说明电阻是耗能元件。2.电功率电功率是衡量电路中电流做功快慢的物理量。 (1)定义式:单位时间内电流所做的功称为电功率,简称功率,用符号表示,即 (1-9)(2)单位:在国际单位制(SI)中,功率的单位为瓦特,符号为(瓦)。常用单位除了(瓦)以外,还有千瓦()和毫瓦(),它们之间的关系为: (3)一般计算式电压、电流为关联方向时 (1-10) 电压、电流为非关联方向时 (1-11)利用式(1-10)、(1-11)计算时,若,则电路或元件吸收(消耗)功率;若,则产生功率。(4)电阻的功率计算式
17、 (1-12)由式(1-12)可知,电阻的功率总是大于零,进一步说明电阻是耗能元件。.例题讲解电流及其参考方向:例1-2-1、例1-2-2。电压及其参考方向:例1-2-3。电能和电功率:例1-2-4、例1-2-5.小结表1.2 电路的基本物理量物 理 量定义式SI单位实际方向必要说明及有关公式电 流:安培(A)正电荷定向移动的方向。参考方向是电路中任意假定的电流方向。电 压:伏特(V)电场力移动正电荷做功的方向;或由高电位点指向低电位点。参考方向是电路中任意假定的电压方向;a、b是电路中的任意两点。电 位:伏特(V)a是电路中的任意一点,o是电位参考点。电动势:伏特(V)由电源的负极指向正极。
18、表示非电场力移动正电荷所做的功。电 能:焦耳(J)电阻的电能:电功率:瓦特(W)电阻的电功率:.作业 略。1.3电阻和电阻定律 一、授课章节1.3电阻和电阻定律二、学时安排4学时三、教学目标 1.理解电阻的含义,掌握电阻的单位及换算关系;2.理解电阻定律,会计算常温下导体的电阻;3.了解电阻和环境温度的关系,了解新型电阻及其应用;4.了解超导现象及其应用。四、教学重点、难点分析重点:1.电阻的物理含义、单位及换算关系。2.电阻定律及其应用。3.线性电阻及其伏安特性。4.电阻器的额定值。难点:1.材料的电阻温度系数的概念。2.线性电阻和非线性电阻的概念。 五、教具电化教学设备。六、教学方法讲授法
19、,多媒体课件。七、教学过程.导入复习旧课:电路的基本物理量。提问:常用的导电材料有哪些?它们的导电性能是否相同?通过观察下列演示实验得出结论。如图1.10,将长度为0.5m,横截面积为1mm2的锰铜线AB接入电路,闭合开关,观察电流表的示数;用同样长度和横截面积的镍铬合金线CD代替AB,再接通电源,观察电流表的示数,并记录下来进行比较。图1.10观察导体中的电流由实验数据可知,在相同的电压下,通过锰铜线的电流,比通过镍铬合金线的电流大。说明不同的导电材料其导电性能是不同的。这是为什么呢?这就是本次课要学习的内容电阻和电阻定律。II.新课一、电阻1.解释原因:导电时带电粒子会和原子发生碰撞、摩擦
20、,这种碰撞、摩擦一方面阻碍了带电粒子的定向移动,另一方面将电能转变为热能使物体发热,这种发热所消耗的电能不可逆转。 在相同的电压下,通过锰铜线的电流比通过镍铬合金线的电流大,说明锰铜线对电流的阻碍作用小,而镍铬合金线对电流的阻碍作用大。2.电阻的物理含义:电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻越大,导体对电流的阻碍作用越大;电阻越小,导体对电流的阻碍作用越小。3.电阻的单位:在国际单位制中,电阻的单位为欧姆,用符号表示。工程上还常用千欧()、兆欧()作为电阻的单位,它们的换算关系为 二、电阻定律1.影响导体电阻大小的因素:导体的材料、尺寸以及环境温度。2.电阻定律:实验证明,在温度
21、不变()的情况下,同一种材料的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积反比。这个实验规律称为定律,用公式表示为 (1-13)式中, 为导体的长度,单位是;为导体的横截面积,单位是;为导体的电阻,单位是;表示材料的电阻率,单位是。常用导电(电阻)材料的电阻率见表1-3示。表1-3常用导电材料的电阻率和电阻温度系数材料名称电阻率r(W·m)20°C温度系数a(1/°C) 0°C100°C材料名称电阻率r(W·m)20°C温度系数a(1/°C) 0°C100°C银 1.62×10-8 0.0
22、038康铜 4.9×10-7 0.000008铜 1.75×10-8 0.00393锰铜 4.4×10-7 0.000005铝 2.83×10-8 0.004黄铜 7.0×10-8 0.002钨 5.3×10-8 0.0052镍铬合金 1.1×10-6 0.00016低碳钢 1.3×10-7 0.0057铂 1.06×10-7 0.00389铸铁 5.0×10-7 0.001碳 1.0×10-6 -0.0005三、材料的电阻温度系数电阻随温度变化的关系式 (1-14)式中,为导体在温度
23、为时的电阻;为导体在温度为时的电阻;称为导体的电阻温度系数,其物理意义为:导体温度升高时,导体电阻的相对变化量。的单位为 。表1-3出了几种常用导电材料的电阻温度系数。从表中可见,康铜、锰铜、镍铬合金等材料的电阻温度系数很小,其温度稳定性好,适合于制作标准电阻器及电工仪表中的分流电阻等。碳的电阻温度系数为负值,说明温度升高时其电阻值减小。除碳以外,各种半导体材料和电解液的温度系数也是负值。这是因为温度升高时,这些材料中自由移动的电荷增多,因而在一定的电压之下,电流增大,即电阻减小。用半导体材料制作的热敏电阻,可用来补偿电路中某些器件由温度引起的变化。四、电阻元件及其伏安特性1.电阻元件电阻元件
24、是电阻器、电炉等消耗电能器件的理想化模型,是一种理想二端元件,其主要参数是电阻。电阻元件的电压和电流实际方向总是一致的,并且二者总是同时存在、也同时消失。(a) (b) (d) 图1.11 电阻元件及其伏安特性曲线(c)2.伏安特性(1)定义:电阻元件的电压和电流之间的关系,称为电阻元件的伏安特性。电阻元件的伏安特性可用以电流为横坐标、电压为纵坐标的平面直角坐标系中的曲线来表示。(2)线性电阻元件:如果电阻元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线,如图1.11(a)所示,这样的电阻元件称为线性电阻元件,线性电阻元件以后简称为电阻,其图形符号如图1.11 (c)所示。(3)非线性电阻元件:如果电阻元
25、件的伏安特性不是线性的,如图1.11(b)所示,则此电阻元件称为非线性电阻元件,其图形符号如图1.11(d)所示。例如二极管、白炽灯的灯丝都是非线性电阻元件。本书后面所介绍的电阻均为线性电阻。五电阻器及其额定值1.电阻器及其应用(1)电阻器:是指以消耗电能为主要电磁性质的电器设备或器件。(2)电流的热效应:当电阻中有电流通过时,电阻就会消耗电能产生热量,这种现象称为电流的热效应。(3)应用:在实际中,利用电阻器件来实现限流、分压、分流等,这类电阻器件包括绕线电阻、碳膜电阻、金属膜电阻等。利用电流的热效应可以做成各种电热器,例如电烙铁、电炉、照明灯具等。2.电阻器的额定值(1)电流热效应的弊端:
26、通电导线会因为电流的热效应使温度升高,从而加速绝缘材料的老化变质,引起漏电,严重时甚至会使电器设备或器件烧毁。(2)电阻器的额定值:为使电阻器安全、可靠的工作,生产厂家对各种电阻器都规定了功率限额、电压限额、电流限额,这些分别称为电阻器的额定功率、额定电压、额定电流,统称为电阻器的额定值。(3)电器产品安全工作条件:额定值是产品的生产厂家为产品规定的工作条件。不只是耗能的电器产品有额定值,各种电器产品都必须在额定值下运行,才能发挥其正常功能。电器产品工作时不能超过额定值,否则设备将会由于过热而烧毁。电器产品安全工作条件是: ,,各种电器设备的额定值一般标在产品的铭牌上,例如白炽灯、电熨斗通常只
27、给出额定电压、额定功率(如220V、60W;220V、500W),固定电阻除给出阻值外,还必须给出额定功率(如10k、1W)。六、电阻器的应用略。可参阅教材中的相关内容。七、超导及其应用(一)半导体众所周知,容易导电的物体称为导体,不容易导电的物体称为绝缘体。其实,导体和绝缘体之间没有绝对的界线,绝缘体并非绝对不导电,只是绝缘体的电阻率很大。在室温下,金属导体的电阻率一般约为,绝缘体的电阻率一般约为。长为1m、横截面积为1m2的绝缘体,两端加以1V电压 ,通过的电流约为1018A108A。可见,电流是多么微小。 有些材料,它们的导电性能介于导体和绝缘体之间,而且电阻不随温度的增加而增加,反随温
28、度的增加而减小。这种材料称为半导体。半导体的电阻率约为。锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。(二)超导及其应用1911年,荷兰科学家昂尼斯(18531926)在做低温实验时发现,当温度降到4.2K的时候,水银的电阻突然变为零。随后人们发现,大多数金属在温度降到某一数值时,都会出现电阻突然降为零的现象。人们把这个现象称为超导现象,导体由普通状态向超导态转变时的温度称为超导转变温度,或临界温度,用TC表示。例如铅的转变温度TC=7.0K,水银的转变温度TC=4.2K,铝的转变温度TC=1.2K,镉的转变温度TC=0.6K。1986年7月,有人发现一种新的合成材料镧钡铜氧化物,其超导转变温度为35K。1
29、987年2月美国休斯顿大学的研究小组和中国科学院物理研究所的研究小组,又几乎同时获得钇钡铜氧化物超导体,将超导转变温度一下提高到90K。这意味着将超导从液氦温度(4.2K)提高到比较容易实现的液氮温度(77K)。为了与原来在液氦温度下的超导相区别,人们把氧化物超导体称为高温超导体。III.例题讲解:电阻定律例题讲解:见§1.3题1-3-1,例题1-3-2。IV.小结 1.电阻的物理含义、单位及其换算关系、影响其大小的因素。2.电阻的计算:(1)常温下电阻的计算:电阻定律:在温度不变的情况下,同一种材料的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比。用公式表示为(2)(0°
30、C100°C)时电阻的计算:(3)电阻元件及其伏安特性: 线性电阻与非线性电阻的概念。(4)电器产品安全工作的条件:,,.作业略。1.4 电阻串、并联电路一、授课章节1.4电阻串联电路二、学时安排4学时三、教学目标1.理解电阻串、并联的概念,了解电阻串、并联电路的特点;2.理解串联电阻的分压作用,了解它在实际中的应用;3.理解并联电阻的分流作用,了解它在实际中的应用;4.会分析计算简单电路。四、教学重点、难点分析重点:1、 串联、并联电路各自的特点。2、 分压、分流公式。难点:串联电路分压公式、并联电路分流公式的理解及应用。五、教具电化教学设备。六、教学方法讲授法,多媒体课件。七、教
31、学过程.导入复习旧课:相关电路的基础知识,电阻的相关概念及电阻定律。本次课将学习电阻电路最基本的连接方式电阻串联电路和电阻并联电路。II.新课一、串联电路把两个或两个以上的电阻依次连接起来,组成中间无分支的电路,称为电阻串联电路。如下图1.12电阻组成的串联电路。 (a) 电阻串联 (b)等效电路图1.12 电阻串联电路串联电路的基本特点:1.串联电路中电流处处相等。电阻串联时,通过各个电阻上的电流完全相等,就等于总电流,即(1-15)2. 电路的总电压等于各个电阻上的电压之和,即(1-16)(1-17)3.电路的总电阻等于相互串联的各个电阻的阻值之和,即其中是、串联电路的总电阻,又称为等效电
32、阻。等效的条件是在同一电压U的作用下,电路的总电流I保持不变。图1.45(b)称为图1.45(a)的等效电路。当个阻值均为的电阻串联时,等效电阻为(1-18)可见,串联电阻越多,等效电阻越大。 4. 串联电阻具有分压作用,每个电阻分得的电压与其自身的阻值成正比,即(1-19)式(1-19)称为分压公式,由分压公式可知,当其中某个电阻较其它电阻小很多时,它两端的电压也较其它电阻上的电压低很多,此时,这个电阻的分压作用可忽略不计。5. 串联电路中的功率分配关系因为流过电路中各电阻上的电流相等,所以各电阻消耗的功率与各电阻阻值成正比,即 (1-20)提问:电阻串联电路在实际中有哪些应用?总结归纳:电
33、阻串联的实际应用² 用于分压。在负载的额定电压低于电源电压时,通常需要与负载串联一个电阻,以降低一部分电压。² 用于限流。当通过负载的电流过大时,可以与负载串联一个限流电阻。² 利用串联电阻的分压作用,可以扩大直流电压表的量限。二、电阻并联电路把两个或两个以上的电阻接到电路中的两点之间,电阻两端承受同一个电压的电路,称为电阻并联电路。(a) (b)图1.13 电阻并联电路并联电路的基本特点:1并联电路中各个电阻两端的电压相等,就等于并联电路的总电压,即(1-21)2并联电路中的总电流等于各电阻上的电流之和,即(1-22)(1-23)3并联电路中,总电阻的倒数等于相
34、互并联的各个电阻的倒数之和,即其中是、并联电路的总电阻,又称为等效电阻。图1.13(b)称为图1.13(a)的等效电路。当个阻值均为的电阻并联时,等效电阻为(1-24)可见,并联电阻越多,等效电阻越小。4并联电阻具有分流作用,每个电阻分得的电流与其自身的阻值成反比,即阻值小的电阻分配的电流大,阻值大的电阻分配的电流小。当两个电阻并联时,如图1.49所示,可得(1-25)(1-26)图1.49 两个电阻并联的电路式(1-26)称为分流公式,由分流公式可知,当其中某个电阻较其它电阻大很多时,通过它的电流就较其它电阻上的电流小很多,因此,这个电阻的分流作用可忽略不计。5并联电路中的功率分配关系因为并
35、联电路中各电阻两端电压相等,所以各电阻消耗的功率与各电阻阻值成反比,即 (1-27) 一般负载都具有一定的额定电压,负载并联运行时,它们处于同一电压之下,任何一个负载的工作情况基本上不受其它负载的影响。提问:电阻并联有哪些实际应用?在家庭电路中,各种家用电器是串联?还是并联?总结归纳:电阻并联的实际应用² 并联电阻具有分流作用。利用并联电阻的分流作用,可以扩大直流电流表的量限。² 在电工技术中,各种负载如电炉、电灯、电烙铁、电动机等都是并联在电网上的。三、电阻的混联在电路中,既有电阻的串联又有电阻的并联,称为电阻的混联,如图1.14所示电路。电阻的混联电路可以化简为一个电阻
36、元件的等效电路。图1.14(a)电路中的R1与R2串联后再与R3并联,其等效电阻为(a) (b)图1.14 电阻的混联图1.14(b)电路中的R1与R2并联后再与R3串联,其等效电阻为计算混联电路的一般步骤为:(一)利用电阻串、并联的化简方法,求出电路的等效电阻(即总电阻);(二) 由总电压和等效电阻,利用欧姆定律求出总电流;(三)根据题目要求,利用串联电路的分压公式和并联电路的分流公式,逐步求出各部分电压和电流。III.例题讲解,巩固练习串联电路例题讲解:见§1.4例题1-4-1,例题1-4-2。并联电路例题讲解:见§1.4例题1-4-3。 混联电路例题讲解:见§
37、;1.4例题1-4-4。IV.小结表1. 4 电阻串、并联电路的特点串联并联电流两个电阻并联时的分流公式为,电压两个电阻并联时的分压公式为,电阻当n个阻值为R0的电阻串联时当n个阻值为R0的电阻并联时电功率功率分配与电阻成正比功率分配与电阻成反比V. 作业略。1.5欧姆定律一、授课章节1.5欧姆定律二、学时安排2学时三、教学目标1.理解电路的欧姆定律,掌握其数学表达式。2.会应用欧姆定律解决实际电路中的问题。3理解功率平衡的概念。四、教学重点、难点重点:部分电路欧姆定律与全电路欧姆定律的含义及其应用。难点:应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流随外电阻变化的关系。五、教具演示实验设备、电化教学设备六、教学方法讲授法、多媒体课件、理实一体化七、教学过程.导入按图1.15电路接线,其中R是阻值为200的定值电阻,直流电流表的量限为50mA,直流电压表的量限为10V。图1.15 测定电阻的伏安特性调节直流稳压电源,观察电压表的示数,使稳压电源分别输出0V、1V、3V、5V、7V、9V的电压;同时观察直流电流表的示数,并将电压表、电流表的示数分别填入表1.5中。表1.5 电压表和电流表示数给 定 值R=200电压(V)013579 电流(mA)0515253545各组电压与电流的比值为 由此可见,线性电阻元件
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