第1章电阻电路

第1章电阻电路

主要内容：

电阻器的概念、结构及特点，串、并联电路的计算，基尔霍夫定律，交流电路中电阻两端电压与电阻电流的关系教学重点：基尔霍夫定律及其应用教学难点：基尔霍夫定律及其应用1.1电阻器1.2直流电阻电路1.3交流电阻电路1.1电阻器

电阻是所有电子元件的一个特性，决定电子元件对电流阻碍作用的大小。专门制造出来对电流具有特定阻值的电子元件称为电阻器。如下图所示（a）电阻器的组成（b）电阻器的图形符号

电阻器有固定电阻器和电位器两大类。

1.1.1电阻器的结构及特点1.固定电阻器固定电阻器的电阻值固定不变，习惯上简称为电阻。(1)碳膜电阻器(2)金属氧化膜电阻器(3)金属膜电阻器(4)线绕电阻器(5)贴片式电阻器2.电位器(1)合成碳膜电位器(2)金属陶瓷电位器(3)线绕式电位器(4)微调电位器(5)贴片式电位器1.1.2电阻器的参数1.标称阻值和允许误差(1)标称阻值:标称阻值指电阻器上标注的电阻值电阻值的基本单位是欧姆（简称欧），用符号“Ω”表示，常用的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）换算关系：1MΩ＝1000kΩ1kΩ＝1000Ω(2)允许误差:实际应用中一只电阻器的实际阻值与标称阻值之间会存在一定的误差，该误差的允许范围称为电阻器的允许误差。2.额定功率电阻器在规定条件下长期工作时所能承受的最大功率。电阻器的额定功率也有标称值，一般分为0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、10W等，目前最常用的是0.25W。1.1.3电阻器的型号和标号1.电阻器的型号2.电阻器的标号(1)彩码标号(2)明文标号①直标法:直接将阻值、允许误差标注在电阻体上。例如：2.7kΩ±5%，即表示该电阻的标称阻值为2.7kΩ、允许误差为5%。②符号法:R10＝0.1Ω10R＝10Ω8R2＝8.2Ω3K9＝3.9KΩ第一部分第二部分第三部分第四部分符号意义符号意义符号或数字意义序号R固定电阻T碳膜1普通用数字表示序号。对主称、材料、特征相同，仅尺寸、性能指标略有差别，但基本上不影响互换的产品，则标以同一序号。J金属膜2普通或阻燃Y氧化膜3或C超高频X线绕7或J精密M压敏G高功率R热敏L测量用RP电位器H合成碳膜B片式J金属膜X小型Y氧化膜W微调X线绕D多圈旋转精密S实心M直滑精密D导电塑料P旋转功率国际彩码标号中，靠近电阻体某一端的色环为第一环，另一端为后一环，如图1.13所示。色环表示的意义为：第一环：电阻值的第一位数字。第二环：电阻值的第二位数字。第三环：在前面的两位数后面所乘上的乘数（10的N次方）。第四环：阻值允许的误差等级。③数码法:标称阻值还可以用数字来表示，通常是3位数，也有用3位以上的数，单位为欧姆（Ω）。不管用几位数，最后1位数表示“0”的个数，即在前面数字后面所乘上的乘数（10的N次方）3.电阻器的选择电阻器的选择应根据应用电路的具体要求而定。就材料而言：高频电路中通常选用电感和分布电容小的非线绕电阻器;

就阻值而言：应选择最接近应用电路中计算值的标准系列标称值就功率而言：应选择额定功率大于应用电路中电阻器可能承受的最大实际功率

就电位器而言：选择时除考虑上述因素外，还要注意电位器的结构、规格、调节方式、阻值变化规律等

返回1.2直流电阻电路

1.2.1简单直流电阻电路

1.电路图:见表1-42.电阻串联电路（1）每个电阻上流过的电流相等，且等于电路总电流（2）每个电阻阻值之和等于电路的总电阻值。即：用一个阻值等于每个电阻阻值之和的电阻代替该串联电路，不改变该串联电路的作用（3）每个电阻两端的电压之和等于电路的总电压，每个电阻两端的电压与电阻值成正比

（4）每个电阻实际功率之和等于电路的总功率，每个电阻的功率与电阻值成正比3.电阻并联电路（1）每个电阻两端的电压相等，且等于电路总电压（2）每个电阻阻值倒数之和等于电路总电阻的倒数（3）每个电阻上流过的电流之和等于电路的总电流，每个电阻上流过的电流与电阻值成反比（4）每个电阻实际功率之和等于电路的总功率，每个电阻的功率与电阻值成反比电阻值的倒数称为电导，用G表示，单位为西门子（S）（5）每个电阻的电导之和等于电路的总电导G＝G1＋G2＋···＋GN

（6）每个电阻上的电流与电导成正比

4.简单直流电阻电路见书P17例题1.6，P19例题1.71.2.2复杂直流电阻电路1.基本概念(1)支路、节点与回路①支路：电路中流过同一电流的分支称支路②节点：3条或3条以上支路的连接点称节点③回路：电路中任一闭合的路径称回路(2)参考方向①电流的方向a.电流是由电荷定向移动产生的。b.我国习惯上以正电荷移动方向（电子移动的反方向）作为电流的方向。②电压的方向a.电位差即是移动电荷所需的“外力”——电压。b.我国习惯上将电压降低的方向定义为电压的方向。③电动势的方向a.电动势是用来衡量电源转换其他形式能量能力的一个物理量，用E表示，单位是伏特，简称伏（V）b.电动势的方向由电源的负极指向电源的正极c.电源电动势和电源电压大小相等，方向相反④电压和电流的参考方向a.参考方向是假设的一个方向b.作用：为了解题的方便c.根据电压和电流的正负做出正确地判断d.当电压和电流为正值时，电压和电流的实际方向与参考方向一致；当电压和电流为负值时，电压和电流的实际方向与参考方向相反2.基尔霍夫定律(1)基尔霍夫电流定律（KCL）a.内容：流入和流出某一节点的所有电流代数和等于零。即∑I＝0b.解题时一般取流入节点的电流为正，则流出节点的电流就为负c.其它表述：流进节点电流之和等于流出节点电流之和。即(2)基尔霍夫电压定律（KVL）a.内容：任意闭合回路中，电压的代数和等于零。即

∑U＝0b.解题时一般取电压降为正，则电压升就是负

c.其它表述：任意闭合回路中，电阻上电压代数和等于电动势的代数和。即

∑IR＝∑E∑I入＝∑I出1.2.3复杂直流电阻电路分析1.支路电流法（见P26例题1.12）（1）内容：支路电流法以支路电流为求解对象（即未知量），直接应用KCL和KVL分别对节点和回路列出所需的方程组；然后，解出各支路电流；最后，利用欧姆定律求出其他所需的量。（2）步骤：a.标出各支路电流的参考方向，当电路有n个节点时，列出n一1个独立的节点电流方程。b.选择回路，标出回路方向（一般为顺时针方向），当支路有m个、节点有n个时，列出m－（n－1）个回路电压方程。c.代入已知量，解方程组，求出各支路电流值。d.若需要求其他量，借助欧姆定律求解。2.叠加定理（见P28例题1.13）内容：线性电路中，几个电源共同作用下的各支路电流（或各元件上的电压），等于这几个电源分别单独作用时各支路电流（或各元件上电压）的代数和3.戴维南定理内容：任何一个线性含电源的两个端口电路（又称有源二端网络），可以用一个电阻和一个电压源的串联来代替。含义：一是可以用一个电阻和一个电压源串联来代替一个含电源的电路；二是如何确定电阻和电压源的参数返回1.3交流电阻电路

1.3.1交流电的基本概念

1.正弦交流电（1）正弦交流电的产生：正弦交流电由交流发电机产生（2）正弦交流电的三要素①瞬时值、最大值、有效值a.瞬时值:正弦波上每一点的幅度称为正弦交流电的瞬时值，反映该点正弦交流电的大小，用小写字母表示。b.最大值:正弦波上幅度最大点的值称为峰值c.有效值:相同时间内、相同电阻上，产生与交流电相同热量所需的直流电的大小。I＝0.707ImU＝0.707Um②相位角、初相角a.发电机起动时转子线圈平面与中心面之间的夹角称为初相角，简称初相b.初相通常用φ表示c.相位角：Φ＝ωt＋φ③周期、频率、角频率a.周期:正弦波完成一次循环所需的时间叫周期，用T表示。单位是秒（s）

b.频率:指1秒钟循环的次数，用f表示。单位是赫兹（Hz），简称赫

c.角频率:指1秒钟变化的电角度，用ω表示，单位是弧度/秒（rad/s）

（3）正弦交流电的表示①波形法：②三角函数法：u=Umsin（ωt＋φu）=Usin（ωt＋φu）i＝Imsin（ωt＋φi）=Isin（ωt＋φi）2.三相正弦交流电（1）三相正弦交流电的产生：三相正弦交流电由三相交流发电机产生（2）三相正弦交流电的概念①工作方式：a.三相三线制:用三根相线供电，适用于远距离高压输电，可大大节省输电线路成本b.三相四线制:用三根相线和一根中线供电，通常在低压配电系统中使用②两种电压：相电压和线电压a.相电压:相线与中线之间的电压，即三相交流发电机绕组两端的电压,分别用

uU、uV、uW表示b.线电压:相线与相线之间的电压，通常用uUV、uVW、uWU表示（3）三相正弦交流电的表示①波形法：②三角函数法：

uU＝Upsinωt

uV＝Upsin（ωt－120°）

uW＝Upsin（ωt＋120°）3.非正弦交流电（1）方波①特点：方波的正半部分和负半部分在形状上是方形，这意味着电压或电流立即达到最大值，且在此变换区间其值保持不变②矩形波（2）三角波三角波由相同斜率的正向和负向斜坡组成。在正向变化期间，波形按线性比例从0增加到最大值，然后减小到0。在负向变化期间，波形按线性比例从0减小到负最大值，然后增加到0。三角波的周期可通过测量两个最大值之间的时间来确定。三角波主要用于电子信号。（3）锯齿波锯齿波是三角波的一种特殊例子，其波形先按线性比例增加到正的最大值，然后迅速减小到负的最大值。即：锯齿波的正向斜坡相对来说区间（时间）较长，其斜率比负向斜坡要小。锯齿波常用于触发电子电路工作。在电视机和示波器中，锯齿波用于扫描通过屏幕的电子束产生图像。1.3.2单相交流电阻电路1.电阻电压与电流的关系（1）电阻电压与电流的关系①大小关系：②相位关系：2.电阻的功率（1）计算公式：P＝U×I（2）波形图：1.3.3三相交流电阻电路1.三相四线制交流电路（1）三相四线制交流电路中，每相负载接在三相电源的相线与中线之间。每相负载的电压等于对应的相电压，负载电流与对应的相线电流（线电流）相等（2）电路图2.三相三线制交流电路（1）正弦交流电的相量表示用相量表示正弦交流电时，相量的长度