《简单直流电路》

第二章简单直流电路第二章简单直流电路

教学重点：1．理解电动势、端电压、电位的概念。2．掌握闭合电路的欧姆定律。3．掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。4.学会分析计算电路中各点电位。教学难点：

1．运用电阻串联分压关系与并联分流关系解决电阻电路问题、掌握扩大电压表与电流表量程的原理。2．熟练分析计算电路中各点电位。学时分配：

序号内容学时1第一节电动势闭合电路的欧姆定律

22第二节电池组3第三节电阻的串联24第四节电阻的并联5第五节电阻的混联6第六节万用表的基本原理27实验2.1练习使用万用表序号内容学时8实验2.2电流表改装电压表29第七节电阻的测量210实验2.3用惠斯通电桥测电阻211第八节电路中各点电位的计算212实验2.4电压和电位的测定213本章小结与习题14本章总学时16第二章简单直流电路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表的根本原理第七节电阻的测量第八节电路中各点电位的计算本章小结第一节电动势闭合电路的欧姆定律一、电动势二、闭合电路的欧姆定律三、负载获得最大功率的条件一、电动势电动势通常用符号E

表示，电动势的国际单位制为伏特，记做V。电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。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。二、闭合电路的欧姆定律图中R0表示电源的内部电阻，R表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为E

RI+

R0I或图2-1简单的闭合电路

R0【例2-1】如图2-2所示，当单刀双掷开关S合到位置1时，外电路的电阻R1=14

，测得电流表读数I1=0.2A；当开关S合到位置2时，外电路的电阻R2=9

，测得电流表读数I2=0.3A；试求电源的电动势E及其内阻R0

。图2-2例题2-1R0解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组E=R1I1

+

R0I1(当S

合到位置1时)E=R2I2

+

R0I2(当S

合到位置2时)解得：R0

1

，E

3V。本例题给出了一种测量直流电源电动势E和内阻R0的方法。三、负载获得最大功率的条件容易证明：在电源电动势E及其内阻保持不变时，负载R获得最大功率的条件是R=R0，此时负载的最大功率值为【例2-2】如图2-4所示，直流电源的电动势E

10V、内阻R0

0.5

，电阻R1

2

，问：可变电阻RP调至多大时可获得最大功率Pmax？图2-4例题2-2R0解:将(R1+R0)视为电源的内阻，那么RPR1+R02.5时，RP获得最大功率第三节电阻的串联

一、电阻串联电路的特点二、应用举例一、电阻串联电路的特点图2-7电阻的串联设总电压为U、电流为I、总功率为P。1.

等效电阻:

R

R1

R2

···

Rn2.分压关系：特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R=R1R2,那么有分压公式3.功率分配:二、应用举例解：将电灯(设电阻为R1)与一只分压电R2串联后，接入U

220V电源上，如图2-8所示。【例2-3】有一盏额定电压为U1

40V、额定电流为I

5A的电灯，应该怎样把它接入电压U

220V照明电路中。图2-8例题2-3解法一：分压电阻R2上的电压U2=U－U1=(22040)V=180V，且U2=R2I，那么解法二：利用两只电阻串联的分压公式可得即将电灯与一只36

分压电阻串联后，接入U=220V电源上即可。第四节电阻的并联一、电阻并联电路的特点二、应用举例设总电流为I，总电压为U，总功率为P。1.等效电导:

G=G1

G2

···

Gn即一、电阻并联电路的特点图2-10电阻的并联

2.分流关系：R1I1=R2I2=···=RnIn=RI=U

3.功率分配：

R1P1

=R2P2

=···=RnPn=RP=U2I特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻那么有分流公式【例2-5】如图2-11所示，电源供电电压U=220V，每根输电导线的电阻均为R1=1

，电路中一共并联100盏额定电压220V、功率40W的电灯。假设电灯正常发光时电阻值为常数。试求：(1)当只有10盏电灯工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL；(2)当100盏电灯全部工作时，每盏电灯的电压UL和功率PL。二、应用举例图2-11例题2-5解:每盏电灯的电阻为R=U2/P=1210

，n盏电灯并联后的等效电阻为Rn=R/n根据分压公式，可得每盏电灯的电压，功率(1)当只有10盏电灯工作时，即n=10，那么Rn=R/n=121，因此(2)当100盏电灯全部工作时，即n=100，那么Rn=R/n=12.1，第五节电阻的混联一、电阻混联电路分析步骤二、解题举例一、电阻混联电路分析步骤在电阻电路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：1．首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；2．利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；3．利用条件进行计算，确定电路的端电压与总电流；4．根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或各局部的电压。二、解题举例【例2-7】如图2-13所示，R1R28，R3R46，R5R64，R7R824，R916；电压U224V。试求：(1)

电路总的等效电阻RAB与总电流I；(2)

电阻R9两端的电压U9与通过它的电流I9。图2-13例2-7

(2)利用分压关系求各局部电压：UCD=RCDI=96V，解:(1)R5、R6、R9三者串联后，再与R8并联，E、F两端等效电阻为REF(R5R6R9)∥R812REF、R3、R4三电阻串联后，再与R7并联，C、D两端等效电阻为RCD(R3REFR4)∥R712总的等效电阻RABR1RCDR228总电流IU/RAB〔224/28〕A8A【例2-8】如图2-14所示，R10，电源电动势E=6V，内阻r0.5，试求电路中的总电流I。图2-14例题2-8的等效电路解:首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，并画出等效电路，如图2-15所示。四只电阻并联的等效电阻为Re

R/4

2.5

根据全电路欧姆定律，电路中的总电流为图2-15例题2-8的等效电路

第八节电路中各点电位的计算一、电位参考点(即零电位点)二、电位的定义一、电位参考点(即零电位点)在电路中选定某一点A为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即VA

0。电位参考点的选择方法是：(1)在工程中常选大地作为电位参考点；

(2)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“⊥〞标出电位参考点。二、电位的定义电路中某一点M的电位VM就是该点到电位参考点A的电压，也即M、A两点间的电位差，即VM

UMA计算电路中某点电位的方法是：(1)确认电位参考点的位置；(2)确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正、负极性；(3)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，那么该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和：电阻元件电压降写成RI形式，当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取“〞号；反之，那么选取“〞号。电源电动势写成E形式，当电动势的方向与路径绕行方向一致时，选取“〞号；反之，那么选取“〞号。【例2-10】如图2-23所示电路，：E145V，E212V，电源内阻忽略不计；R15，R24，R32。求B、C、D三点的电位VB、VC、VD。图2-23例题2-10

解:利用电路中A点为电位参考点(零电位点)，电流方向为顺时针方向：B点电位：VB=UBA=

R1I=

15VC点电位：VC=UCA=E1

R1I=(45

15)V=30VD点电位：VD=UDA=E2

R2I=(12

12)V=24V必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是绝对的，不随电位参考点的不同发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位那么是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。例如，在上例题中，假设以E点为电位参考点，那么B点的电位变为VB=UBE=R1IR2I=27V；C点的电位变为VC=UCE=R3IE2=18V；D点的电位变为VD=UDE=E2=12V。本章小结一、闭合电路的欧姆定律三、电阻的并联四、电路中各点电位的计算二、电阻的串联负载R获得最大功率的条件是R=R0

，此时负载的最大功率值为一、闭合电路的欧姆定律三、电阻的并联1.等效电导:

G=G1

G2

···

Gn即2.分流关系：R1I1=R2I2=···=RnIn=RI=U3.功率分配：R1P1=R2P2=···=