清华大学大学物理经典课件-恒定电流

清华大学大学物理经典课件-恒定电流CATALOGUE目录恒定电流的基本概念电源与电阻电路分析交流电与整流电路实验与实践01恒定电流的基本概念电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，用符号I表示，单位为安培（A）。电流的微观定义电荷的微观运动电流的微观解释导体中的电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。电流可以理解为导体中自由电子或离子在电场力作用下的定向漂移运动。030201电流的微观解释电流在磁场中受到洛伦兹力作用，产生磁场，即电流的磁效应。电流的磁效应电流通过导体时，由于电阻的存在，电能转化为热能，产生热量。电流的热效应电流通过电解质溶液时，会发生电解反应，产生化学变化。电流的化学效应电流的宏观表现导体中的电流与电压成正比，与电阻成反比，数学表达式为I=U/R。欧姆定律电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和，数学表达式为∑I=0。基尔霍夫定律欧姆定律与基尔霍夫定律02电源与电阻电动势是电源将其他形式的能量转化为电能的特性，是电源内部非静电力克服电场力做功的结果。电源的电动势是指电源在单位时间内将单位正电荷从负极移到正极所做的功，表示了电源将其他形式的能量转化为电能的本领。电动势的符号为E，单位是伏特(V)。电源的电动势电阻是导体对电流的阻碍作用，是衡量导体导电性能的物理量。电阻的定义是电压与电流的比值，即R=V/I。电阻的特性是阻碍电流的流动，其大小取决于导体的材料、长度、截面积和温度等因素。电阻的符号为R，单位是欧姆(Ω)。电阻的定义与特性线性电阻的阻值与电压和电流成正比关系，而非线性电阻的阻值与电压和电流不成正比关系。线性电阻的阻值不随电压和电流的变化而变化，其阻值与电压和电流成正比关系，满足欧姆定律。而非线性电阻的阻值随电压和电流的变化而变化，其阻值与电压和电流不成正比关系，不满足欧姆定律。线性电阻与非线性电阻电导是表示物质导电能力的物理量，电阻率是表示物质对电流阻碍作用的物理量。电导的定义是电流与电压的比值，即G=I/V。电导越大，表示物质的导电能力越强。电阻率的定义是单位长度、单位截面积的导体两端电压与通过导体电流的比值，即ρ=E/I。电阻率越大，表示物质对电流的阻碍作用越大。电导与电阻率03电路分析03应用基尔霍夫定律分析电路通过设定未知电流或电压，建立并解决方程组，从而求解未知量。01基尔霍夫电流定律（KCL）在集总电路中，任何时刻，对任意结点，所有流入流出结点的支路电流的代数和恒等于零。02基尔霍夫电压定律（KVL）在集总电路中，沿任意闭合回路，所有支路电压的代数和恒等于零。基尔霍夫定律的应用电阻的串联和并联等效变换通过将电阻串并联，改变电路结构，简化计算。电源的等效变换将复杂的电源（如电动势和内阻）等效为简单的电源（如电压源或电流源），便于分析。等效变换的概念如果两个电路在某点或某几点上具有相同的电压和电流，则它们是等效的。电路的等效变换在线性电路中，多个独立源共同作用产生的响应等于各个独立源单独作用于电路产生的响应之和。任何一个线性有源一端口网络，对其外部电路而言，可以用一个电压源和电阻串联的电路模型来等效替代。叠加原理与戴维南定理戴维南定理叠加原理04交流电与整流电路正弦交流电的产生与特性正弦交流电的产生交流发电机、变压器等设备可以将机械能或其他形式的能量转化为电能，产生正弦交流电。正弦交流电的特性正弦交流电的电压和电流随时间变化，呈现周期性波动，其大小和方向均按正弦规律变化。半波整流电路通过一个二极管，将正弦交流电转换为单向脉动直流电，输出电压平均值等于输入电压有效值。全波整流电路通过两个二极管，将正弦交流电转换为单向脉动直流电，输出电压平均值等于输入电压有效值的两倍。整流电路的工作原理滤波电路与稳压电源利用电容、电感等元件的储能作用，滤除整流后脉动直流电中的交流成分，使输出电压更加平滑。滤波电路利用电子线路和元件，自动调节输出电压，使电源在一定范围内保持输出电压的稳定。稳压电源05实验与实践掌握恒定电流的基本原理，学会设计和操作相关实验，培养实验技能和科学素养。实验目的介绍恒定电流的基本概念、电路模型和欧姆定律等核心原理，为实验设计和操作提供理论依据。实验原理详细介绍实验操作流程，包括电路搭建、数据测量、分析和处理等环节，确保实验的准确性和可靠性。实验步骤强调实验安全和规范操作的重要性，提醒学生注意用电安全和仪器使用规则。实验注意事项恒定电流实验的设计与操作列举常见的电路故障类型，如开路、短路、接触不良等，分析故障产生的原因和现象。故障类型诊断方法排除技巧案例分析介绍有效的故障诊断技巧，如电压测量法、电阻测量法等，帮助学生快速定位故障点。针对不同故障类型，提供相应的排除方法和操作步骤，确保电路恢复正常工作状态。结合实际案例，深入剖析电路故障的诊断与排除过程，提高学生对故障处理的实践能力和经验。电路故障的诊断与排除

实际应用案例分析案例一直流电源的设计与制作，介绍如何利用恒定电流原理设计一个性能稳定的直流电源，满足实际应用需求。案例二模拟电子线路中的恒定电流应用，分析恒定电流在模拟电子线路中的