第二章简单直流电路

第二章简单直流电路第1页，课件共53页，创作于2023年2月第二章简单直流电路教学目标：1.理解电动势、端电压、电位的概念，熟练掌握闭合电路的欧姆定律。2.熟练掌握串、并联电路的性质和作用，理解串联分压、并联分流和功率分配原理，掌握电压表和电流表扩大量程的方法和计算。掌握简单混联电路的分析和计算。3.了解万用电表的构造、基本原理以及掌握它的使用。4.掌握电阻的测量方法以及产生测量误差原因的分析。5.掌握电路中各点电位以及任意两点间电压的计算方法。第2页，课件共53页，创作于2023年2月本章目录第一节电动势闭合电路的欧姆定律第二节电池组第三节电阻的串联第四节电阻的并联第五节电阻的混联第六节万用电表的基本原理第七节电阻的测量第八节电路中各点电位的计算第3页，课件共53页，创作于2023年2月第一节电动势闭合电路的欧姆定律一、电动势来源电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。

这个做功的过程，实际上就是电源把其他形式的能转化为电能的过程。电源的这种本领，我们用电动势来表示。第4页，课件共53页，创作于2023年2月定义：非静电力把正电荷从负极经电源内部移送到正极所做的功与被移送的电荷量的比值，叫做电源的电动势，用字母E表示。方向：规定自负极通过电源内部到正极的方向为电动势的方向。（负正）（单位：伏特V）注意电动势的实际方向与电压实际方向相反。第5页，课件共53页，创作于2023年2月二、闭合电路的欧姆定律定义：闭合电路内的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。E=U+U′（即电源的电动势等于内外电路电压降之和。）第6页，课件共53页，创作于2023年2月三、端电压两种情况：U-R曲线图定义：电源加在外电路两端的电压，其大小随着

外电路的电阻而改变。第7页，课件共53页，创作于2023年2月［例1］在图中，当单刀双掷开关S扳到位置1时，外电路的电阻R1=14Ω，测得电流I1=0.2A；当S扳到位置2时，外电路电阻R2=9Ω，测得电流I2=0.3A，求电源的电动势和内电阻。解：根据闭合电路的欧姆定律得E=I1R1+I1rE=I2R2+I2r消去E可得I1R1+I1r=I2R2+I2r∴把r值代入E=I1R1+I2R2中，可得E=3V第8页，课件共53页，创作于2023年2月四、电源向负载输出的功率当外电路的电阻等于电源的内电阻（R=r）时，电源的输出功率最大，这时我们称负载与电源匹配。第9页，课件共53页，创作于2023年2月［例2］在图中，R1=8Ω，电源的电动势E=80V，内阻r=2Ω，R2为变阻器，要使变阻器消耗的功率最大，R2应是多大？这时R2消耗的功率是多少？解：把R1看成是电源内阻的一部分即电源内阻为R1+r利用电源输出功率最大的条件可求出R2=R1+r=8+2=10Ω这时R2消耗的功率为返回目录第10页，课件共53页，创作于2023年2月第二节电池组定义：连在一起使用的几个电池就叫做电池组。基本接法：串联和并联。一、电池的串联把第一个电池的负极和第二个电池的正极相连，在把第二个电池的负极和第三个电池的正极相连，像这样依次连接起来，就组成了串联电池组。E串=nEr串=nr第11页，课件共53页，创作于2023年2月二、电池的并联把电动势相同的电池的正极和正极相连接，负极和负极相连接，就组成并联电池组。E并=E返回目录第12页，课件共53页，创作于2023年2月第三节电阻的串联一、串联电路定义：把电阻逐个依次连接起来组成的电路，称为串联电路。一、串联电路定义：把电阻逐个依次连接起来组成的电路，称为串联电路。串联电路的特点：⑴电路中各处的电流相等；⑵电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。第13页，课件共53页，创作于2023年2月串联电路的性质⑴串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。⑵串联电路的电压分配321RRRRi++=串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。当有两个电阻时，分压公式第14页，课件共53页，创作于2023年2月⑶串联电路的功率

P1=I2R1，P2=I2R2，…，Pn=I2Rn∵∴即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比。［例1］有一盏弧光灯，额定电压U1=40V，正常工作时通过的电流I=5A，应该怎样把它连入U=220V的照明电路中？第15页，课件共53页，创作于2023年2月解：因为照明电路的电压比弧光灯额定电压高很多，所以必须在弧光灯上串联一个适当电阻R2，分掉多余电压U2=U-U1=180V分压电阻第16页，课件共53页，创作于2023年2月二、伏特表将电流表加上串联电阻并在刻度盘上直接标出伏特植，就把电流表改装成了伏特表。［例2］假设有一个电流表，电阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA，要把它改装成量程是3V的伏特表，应该串联多大的电阻？第17页，课件共53页，创作于2023年2月解：电流表指针满刻度时Ug=IgRg=1000×100×10-6=0.1V即电流表承担的最大电压为0.1VUR=U-Ug=3－0.1=2.9V在串联电路中返回目录第18页，课件共53页，创作于2023年2月第四节电阻的并联一、并联电路定义：把几个电阻并列地连接起来，就组成了并联电路。并联电路的特点⑴电路中各支路两端的电压相等；⑵电路中的总电流等于各支路的电流之和。并联电路的性质⑴总电阻的倒数，等于各分电阻的倒数之和。第19页，课件共53页，创作于2023年2月⑵并联电路的电流分配当只有两个电阻并联时，⑶并联电路的功率分配并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。则分流公式第20页，课件共53页，创作于2023年2月［例1］线路电压为220V，每根输电导线的电阻R1=1Ω，电路中并联了100盏220V、40W的电灯，求：⑴只打开其中的10盏灯时每盏灯的电压和功率；⑵100盏灯全部打开十每盏灯的电压和功率。解：⑴只打开10盏灯的时候第21页，课件共53页，创作于2023年2月⑵当100盏电灯全部打开的时候第22页，课件共53页，创作于2023年2月二、安培表第23页，课件共53页，创作于2023年2月定义：把元件逐个顺次连接起来。特点：电路中各处的电流相等；电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。定义：把元件并列地连接起来。特点：电路中各支路两端的电压相等；电路中的总电流等于各支路的电流之和。串联电路和并联电路并联电路串联电路串并联电路小结第24页，课件共53页，创作于2023年2月生活中的串、并联电路：1、小彩灯：生活中的小彩灯经常用来装饰店堂、居室，烘托节日气氛，其中的一些彩色小灯泡是如何连接的？串联的第25页，课件共53页，创作于2023年2月夜晚的天空被各家各户的灯光照亮，映出建筑物的轮廓，显得特别美丽壮观，这些灯是怎样连接的？并联2、万家灯火第26页，课件共53页，创作于2023年2月

当我们打开冰箱门的时候，冰箱内的灯泡就会亮起来，那么这个灯泡和冰箱压缩机组成的是串联电路还是并联电路？并联3、冰箱：第27页，课件共53页，创作于2023年2月并联我们家里的家用电器：灯泡、电视、电风扇、电冰箱等组成的电路是串联电路还是并联电路？4.家用电器第28页，课件共53页，创作于2023年2月5、教室电灯思考：（1）在教室里的这些灯是串联的还是并联的？（2）那么教室里的开关为什么能控制一组灯，开关放在了什么位置？并联电路开关放在了支路上返回目录第29页，课件共53页，创作于2023年2月第五节电阻的混联定义：既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。混联电路的计算方法一般情况下，电阻混联电路，可以通过串，并联等效概念逐步化简，最后化为一个等效电阻。进行电路的等效变换可采用下面的两种方法：⑴利用电流的流向及电流的分、合画出等效电路图。⑵利用电路中各等电位点分析电路，画等效电路图。

第30页，课件共53页，创作于2023年2月［例1］图所示的电路中，已知R1=R2=8Ω，R3=R4=6ΩR5=R6=4Ω，R7=R8=24Ω，R9=16Ω，电路端电压U=224V，试求通过电阻R9中的电流和R9两端的电压？解：根据电流的流向画出等效电路图（如图）第31页，课件共53页，创作于2023年2月［例2］如图所示，已知每一电阻的阻值R=10Ω，电源电动势E=6V，电源内阻r=0.5Ω。求电路上的总的电流。解：A点与C点等电位，B点与D点等电位，画出等效电路图如图第32页，课件共53页，创作于2023年2月混联电路的计算步骤⑴把电路进行等效变换（整理电路过程中不等把原来的连接关系搞错）。⑵先计算各电阻串联和并联的等效电阻值，再计算电路总的等效电阻值。⑶由电路的总的等效电阻值和电路的端电压计算电路的电流。⑷根据电阻串联的分压关系和电阻并联的分流关系，逐步推算出各部分的电压和电流值。返回目录第33页，课件共53页，创作于2023年2月第六节万用电表的基本原理万用表又称多用表，多功能、多量程。测直流电压、电流；交流电压；电阻等。有些万用表还测交流电流、电容量和电感量、晶体管共射放大倍数hFE等电参数。第34页，课件共53页，创作于2023年2月一、表头内阻和满偏电流是描述表头特性的两个参数，分别以Rg和Ig表示。第35页，课件共53页，创作于2023年2月二、直流电压表将表头串联一分压电阻R，即构成一个最简单的直流电压表。测量时，将电压表并联在被测电压U的两端即可。在万用表中，用转换开关分别将不同数值的分压电阻与表头串联，就能得到几个不同的电压量程。分压电阻第36页，课件共53页，创作于2023年2月［例题］如图表示一万用表的直流电压表部分，它有五个量程，分别是U1=2.5V，U2=10V，U3=50V，U4=250V，U5=500V，表头参数Rg=3kΩ，Ig=50μA，求各分压电阻值。第37页，课件共53页，创作于2023年2月三、交流电压表在交流电压的正半周时，若V2不导通，则V1导通，此时有电流通过表头；在交流电压的负半周时，则V2导通，V1不导通，因而没有电流通过表头。所以通过表头的电流是单方向的，指针偏转的角度基本上与被测的交流电压U成正比，从而测出电压的值。

第38页，课件共53页，创作于2023年2月四、直流电流表将表头并联一分流电阻，即构成一个最简单的直流电流表。测量某一负载电流时，将电流表与负载串联即可。实际的万用表是利用转换开关，将电流表制成多量程的。第39页，课件共53页，创作于2023年2月五、欧姆表功能开关拨至欧姆档时，万用表就是一个多量程欧姆计。当Rx＝0时，设R中＝Rg＋R，欧姆计非均匀刻度。Rx=R中时，指针偏转为满度的一半，即Ix＝Ig／2。

第40页，课件共53页，创作于2023年2月六、使用万用表的注意事项1.选功能（开关）2.选量程（开关）：从大到小尝试，最后指针偏转接近满刻度（误差较小）。3.读数：⑴读到有效位数，估读一位。电压或电流读数=指示值×量程/满偏值。电阻读数=指示值×倍率。⑵万用表在读数时，应保证视线与表面垂直。为了保证这一效果，在读数盘中安放了一个反光镜，在读数时，应使指针与反光镜中的指针重合，这样读出的数值就是准确的。4.欧姆调零：由于干电池E变化，所以要“欧姆调零”，以保证刻度正确。方法：每次测电阻前和改变测量档后都必须调节欧姆零点。第41页，课件共53页，创作于2023年2月5.注意事项⑴红表笔接“十”插口，黑表笔接“—”插口内。⑵测量时，手指不允许碰到金属部分；⑶关闭电源后，才能测线路中的电阻；也不能测微安表和检流计的内阻。⑷测量完毕，功能开关应置于交流电压最大量程档。返回目录第42页，课件共53页，创作于2023年2月第七节电阻的测量一、伏安法伏安法及测量原理:根据欧姆定律I=U/R．用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，从而求出电阻的测量方法叫做伏安法。伏安法测电阻的两种接法:伏安法测电阻时，电流表接入电路时有两种方式：电流表外接法和电流表内接法。AVAV第43页，课件共53页，创作于2023年2月伏安法测电阻----原理R＝U/I名称安培表外接安培表内接电路误差分析误差原因测量值实质适用条件ＡvRXRXＡvU测=U真R测<R真I测>I真RV的分流作用R测=R真并Rv适用测小电阻或Rv》RxU测>U真I测=I真R测>R真RA的分压作用R测=R真串RA适用测大电阻或Rx》RA第44页，课件共53页，创作于2023年2月二、惠斯通电桥SirCharlesWheatstone惠斯通(1802～1875)，英国物理学家。1802年出生于英格兰的格洛斯特。青少年时代受到严格的正规训练，兴趣广泛，动手能力很强，1834年被伦敦英王学院聘为实验物理学教授。1836年当选为英国伦敦皇家学会会员，1837年当选为法国科学院外国院士。1868年由英王封为爵士，1875年10月19日在巴黎逝世。终年73岁。第45页，课件共53页，创作于2023年2月电桥测量原理第46页，课件共53页，创作于2023年2月影响实验结果精度的主要因素检流计的灵敏度。检流计G的灵敏度越高，对微弱电流越敏感，电桥的平衡点确定得越准确，测量的误差越小。加在AB间的电压。在同样条件下，UAB越高，电桥不平衡时通过检流计G的电流越大，电桥的平衡点也越容易找准。考虑到电源和电桥所能承受的电流的最大值，UAB可增加到1．5伏左右。R1电阻值的准确度和L1与L2测量的准确度。第47页，课件共53页，创作于2023年2月趣闻轶事惠斯通电桥不是惠斯通发明的在测量电阻及其它电学实验时，经常会用到一种叫惠斯通电桥的电路，很多人认为这种电桥是惠斯通发明的，其实，这是一个误会，这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥。

返回目录第48页，课件共53页，创作于2023年2月第八节电路中各点电位的计算定义：电路中某一点的电位等于该点与参考点（电位为零）之间的电压。参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改变，但是任意两点间的电位差是不变的。各点电位的高低是相对的，而两