项目一 直流电路的基础知识

1、项目一项目一 直流电路的基础知识直流电路的基础知识 知识目标：知识目标： 认识简单的实物电路，了解电路组成的基本要素，理解电路模型。 了解电阻元件电压与电流的关系，掌握欧姆定律。 掌握电阻串联、并联及混联的连接方式，会计算等效电阻、电压、电流和功率。 掌握基尔霍夫电流、电压定律；能应用基尔霍夫电流、电压定律列出两个网孔的电路方程。能利用多种方法分析计算复杂直流电路。电压源和电流源的概念，了解实际电源的电路模型。能力目标能力目标： 会根据电阻封装上的色环计算电阻值。 能正确选择和使用电工仪表测量小型用电设备的电流、电压。 能读懂汽车中各种电气设备的铭牌并能正确使用各种电气设备。活动一活动一 电路

2、和电路模型电路和电路模型一、电路的组成一、电路的组成1、电路的定义 电路就是电流通过的路径。它是由一些电气设备和元器件按照一定方式连接而成的闭合回路。2、基本电路的组成 电路是由电源、负载、导线和开关四个基本部分组成。 活动一活动一 电路和电路模型电路和电路模型 二、电路的状态二、电路的状态 电路的状态有如下几种： 【通路】 电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。图1-6a中开关闭合，电路处于通路状态，灯泡会亮。 【开路】 电路断开，电路中无电流通过。图1-6 （b）中开关断开，电路处于开路状态，灯泡不亮。 【短路】 电源两端用导线直接相连，电流不经过负载，只经过连接导线直接流回到电源。 活动

3、一活动一 电路和电路模型电路和电路模型三、电路的模型三、电路的模型 活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量 一、电流一、电流【定义】 导体中存在着大量的自由电子，通常条件下自由电子处于紊乱的、无规则的热运动状态。当把导体接到电源上形成闭合回路，自由电子就会朝着一定方向移动,形成电流。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量 【表达式及单位】 电流的大小即电流强度，简称电流，用符号I表示，它等于单位时间内通过导体截面的电量，即：在国际单位制中，电流的单位是安培（A），简称安。规定在1s（秒）内通过导体横截面的电荷量是1C（库仑），导体中

4、电流的大小为1A（安培），即： 1A = 1C/1s常用的电流单位有：mA（毫安）、A（微安）它们之间的关系是1A =103mA =106A活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量 二、电压与电动势二、电压与电动势 1、电压、电压 【定义定义】 如图如图1-11所示，极板所示，极板A带正电荷，极板带正电荷，极板B带负电荷，则带负电荷，则A、B极板之间极板之间因为有电荷的堆积，形成电位差，在电位差的作用下白炽灯中产生电流。因为有电荷的堆积，形成电位差，在电位差的作用下白炽灯中产生电流。A、B极板之间的电位差称为极板之间的电位差称为A、B两点之间的电压两点之间的电压UAB。 活动活动二二 电

5、路的基本物理量电路的基本物理量【表达式及单位】 导体两端的电压等于电场力把单位正电荷从高电位端移到低电位端所做功，用U表示。在国际单位制中，电压的单位是伏特（V），简称伏。常用的电压单位有：KV（千伏）、mV毫伏等1kV = 1000V ，1V=1000 mV【方向】 电压的正方向电压的正方向 由高电位指向低电位，即在电源外部从电源的正极指向负极。电压的正极用“+”符号表示；负极用“-”符号表示。 活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量2、电动势、电动势【定义】在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值叫做电源的电动势，用E表示。电动势是反映电源内部非静

6、电力做功特性的物理量。 【单位】 电动势的单位是V（伏）,其中【方向】 电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量三电位三电位图1-14 参考电位示意图【定义】 原则上零电位点可以任意选定，但习惯上常规定大地的电位为零，在电子线路中,常选一条特定的公共线或机壳作为电位参考点。在电路中通常用符号“”表示零电位点。活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量四、电功和电功率四、电功和电功率1、电能、电能【定义】 在导体两端加上电压，导体内部就建立了电场。电场力在推动自由电子定向移动中要做功，电场力所做的功（

7、电功）即电路所消耗的电能。【表达式及单位】设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所做的功为：W = q U 而q = I t，所以 W = U I ttRUW2活动活动二二 电路的基本物理量电路的基本物理量2.电功率电功率【定义】 在一定时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值叫电功率。【表达式及单位】 电功率用P表示，电功率是表明负载消耗电能快慢程度的物理量，单位是瓦（W）。电功率的计算公式为活动三活动三 电阻、电容和电感电阻、电容和电感一、电阻一、电阻1、电阻定义、电阻定义【定义】 物理学定义：导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻。【文字及图形符号】电阻的文字符号用字母R表示，

8、通用图形符号如图1-17所示 a）电阻器符号 b） 电位器符号【单位】 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，通常用希腊字母表示。活动三活动三 电阻、电容和电感电阻、电容和电感2、电阻定律、电阻定律在保持温度不变的条件下，实验结果表明：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。活动三活动三 电阻、电容和电感电阻、电容和电感二、电容二、电容1、电容器【定义】：电容器简称电容，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。一些常用的电容器如图1-24所示。用字母C表示。活动三活动三 电阻、电容和电感电阻、电容和电感三、电感三、电

9、感电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流，线圈周围就会产生磁场，线圈就有磁通量通过。通入线圈的电源越大，磁场就越强，通过线圈的磁通量就越大。实验证明，通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的，它们的比值叫做自感系数，也叫做电感。 活动活动四四 电路的基本定律电路的基本定律一、欧姆定律一、欧姆定律1、部分电路欧姆定律【定理】电路中通过电阻的电流，与电阻两端所加的电压成正比,与电阻成反比,称为部分电路欧姆定律.计算公式为式中，电压U以伏特（V）为单位，电流I以安培（A）为单位，电阻R以欧姆为单位。活动活动四四 电路的基本定律电路的基本定律2、全电路欧姆定律、全电路欧姆定律【相关名

10、词术语】内电路：电源本身的电流通路，由电动势E和内电阻R0组成。内电阻：内电路的电阻，通常用R0表示。外电路：电源以外的电流通路。全电路：内电路和外电路总称。【定理】 全电路欧姆定律：在整个闭合电路中，电流与电源的电动势成正比，与电路中的内电阻和外电阻之和成反比。用公式表示为活动活动四四 电路的基本定律电路的基本定律二、基尔霍夫定律二、基尔霍夫定律1、基尔霍夫电流定律(节点电流定律)【定理内容】 节点电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 如图1-31 中，在节点A上：I1 I3 = I2 I4 I5 图1-31 节点电流定律的举例说

11、明活动活动四四 电路的基本定律电路的基本定律2、基夫尔霍电压定律、基夫尔霍电压定律(回路电压定律回路电压定律)0U 【定理内容】 在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即图 1-33 基夫尔霍电压定律举例活动五活动五 直流电路的常用分析方法直流电路的常用分析方法一、支路电流法一、支路电流法对于一个复杂电路，先假设各支路的电流方向和回路方向，再根据基尔霍夫定律列出方程式求解支路电流的方法叫支路电流法。应用支路电流法的步骤应用支路电流法的步骤对一个具有b条支路，n个节点(bn )的复杂电路，需列出b个方程式联立求解。1、假定各支路电流的方向和回路的绕行方向。2、

12、选定独立节点，列出独立的(n一一1)个KCL电流方程式；3、选定网孔，列出独立的b一一(n一一1)个个KVL电压方程式；4、带入参数，解联立方程组5、确定各支路电流的实际方向。当支路电流计算结果为正值时，其方向和假设方向相同；当支路电流计算结果为负值时，其方向和假设方向相反。活动五活动五 直流电路的常用分析方法直流电路的常用分析方法二、叠加定理二、叠加定理【叠加定理内容】在线性电路中，当有多个电源共同作用时，任意一个支路中的电流或电压，可看成是由各个电源单独作用时，在该支路中所产生的电流或电压的代数和。 注意：1.叠加原理仅适用于线性电路中的电流和电压的计算，不适用于功率的计算。2电压源不作用

13、时应视为短路，电流源不作用时应视为开路；3叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各分量的正负号。活动五活动五 直流电路的常用分析方法直流电路的常用分析方法三、戴维宁定理三、戴维宁定理【相关名词术语】网络：具有两个引出端与外电路相联的电路。又叫做一端口网络，如图1-39所示。图1-39 二端网络无源二端网络：内部不含有电源的二端网络，如图1-40 a所示。 有源二端网络：内部含有电源的二端网络,如图1-40 b所示。图 1-40 戴维宁定理活动五活动五 直流电路的常用分析方法直流电路的常用分析方法【戴维宁定理内容】【戴维宁定理内容】 任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电

14、压源E0与一个电阻R0相串联的模型来替代。电压源的电动势E0等于该二端网络的开路电压，电阻R0等于该二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源开路)的等效电阻(叫做该二端网络的等效内阻)。该定理又叫做等效电压源定理。【戴维宁定理解题步骤】利用戴维宁定理解题的一般步骤：1）将电路分成待求支路和有源二端网络两部分，断开待求支路。2）求出有源二端网络两端点间的开路电压Uab,即为等效电源的电动势E0。3）将有源二端网络中的所有电动势置零后得到无源二端网络，计算其等效电阻，即为等效电源的内电阻R0。4）将等效电源与待求支路连接，形成等效间化电路，根据已知条件求解。应用戴维宁定理时，应注意：1）等效电源的电动势E0的方向应与有源二端网络的开路端电压的极性一致。2）等效电源只对外电路（待求支路）等效，对内电路不等效。活动五活动五 直流电路的常用分析方法直流电路的常用分析方法四、电压源和电流源的等效变换四、电压源和电流源的等效变换 1.电压源【理想电压源定义】 电池是大家很熟悉的一种电源。电池内部的化学反应给予每库仑正电荷一定值的能量，这是由化学反应的性质所确定的。如前所述，此定值的能量就是电池的电动势。若电池本身没有内电阻，即没有能量损耗，那么电池两端间的电压 恒等于 ，这种在其两端能保持一定值电压的电源就叫做理想电压源，用字母 或 表示 。SU活动五活动五