電工實(shí)訓(xùn)單元2--直流電路課件

1、第二章 直流電路電路的組成與電路模型 電路的基本物理量 電阻 歐姆定律及其應(yīng)用 基爾霍夫定律 電壓源與電流源 戴維寧定理 疊加定理 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容電路的組成與電路模型 在裝有聲控節(jié)能開關(guān)的走廊里，我們一拍手，燈就亮了，是誰在控制燈的亮滅？ 觀察與思考:電路的定義與組成一、電路的定義與組成 電路就是電流通過的路徑。它是由一些電氣設(shè)備和元器件按照一定方式連接而成的閉合回路 電路是由電源、負(fù)載、導(dǎo)線和開關(guān)四個基本部分組成。常用元器件電源 電源：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。干電池蓄電池鋰電池直流發(fā)電機(jī)負(fù) 載 負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能量的裝置 電動機(jī)燈泡揚(yáng)聲器導(dǎo)線 導(dǎo)線：連接電源與用電器的金屬

2、線，起輸送電能、分配電能、保護(hù)或傳遞信號的作用 單芯硬導(dǎo)線電纜線開關(guān) 開關(guān)起到把用電器與電源接通或斷開的作用 空氣開關(guān)開關(guān)知識拓展a)鉛酸蓄電池 c) 鋰電池 d)電動自行車鋰電池 e)燃料電池 f) 太陽能電池 b)鎳氫電池 電路的狀態(tài) 【通路】 電路各部分連接成閉合回路，有電流通過。 【開路】 電路斷開，電路中無電流通過。 【短路】 電源兩端用導(dǎo)線直接相連，電流不經(jīng)過負(fù)載，只經(jīng)過連接導(dǎo)線直接流回到電源。 通路 開路 短路注：短路時電流很大，會損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量避免。 元件符號與電路模型 我們在分析電路時，忽略各元器件的次要特性，只理想化地考慮它的主要特性，并將這些實(shí)際元器件用簡單的、標(biāo)

3、準(zhǔn)的圖形符號表示出來，這樣將實(shí)際電路抽象地用電路模型表現(xiàn)出來。 一、電路模型元件符號與電路模型二、電氣文字符號與圖形符號 電路的基本物理量 一、電流1、定義：當(dāng)把導(dǎo)體接到電源上形成閉合回路，自由電子就會朝著一定方向移動,形成電流。2、方向：習(xí)慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。3、表達(dá)式 ： 4、單位：安培（A）、簡稱安 常用的電流單位有：mA（毫安）、A（微安） 預(yù)先假定的一個電流方向，稱為電流的參考方向，計算出的電流為正值時，說明電流的真實(shí)方向與參考方向一致；反之計算出的電流為負(fù)值時，說明電流的真實(shí)方向與參考方向相反。 電流直流電流 ：電流的大小和方向均不隨時間變化的電流也稱為恒定

4、電流 交流電流 :電流的大小和方向都隨時間變化的電流。直流電流交流電流電流的測量注意電流表一定要串聯(lián)。 測量電流常用的儀表是電流表或萬用表的電流擋 電壓思考：在初中物理學(xué)的連通器試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，受重力的作用，當(dāng)兩側(cè)水位有差值的時候，水總是從高水位端向低水位端流動。在下圖中，電流的形成是不是也有相似的規(guī)律呢？ 電流的形成必須有電位差 電壓1、定義：A、B極板之間的電位差稱為A、B兩點(diǎn)之間的電壓 。 2、表達(dá)式：導(dǎo)體兩端的電壓等于電場力把單位正電荷從高電位端移到低電位端所做功。單位：伏特（簡稱伏）-V常用單位：千伏1kV = 1000V ，毫伏1V=1000 mV電壓3、電壓方向：電壓的正方向由

5、高電位指向低電位。電壓的正極用“+”符號表示；負(fù)極用“-”符號表示。 也可用電壓符號加下標(biāo)來表示電壓方向，如 表示該電壓的方向是從A指向B。 AB電壓的參考方向：進(jìn)行電路分析時，假定電壓的方向。若計算出的電壓值為正值，則表明電壓的真實(shí)方向與參考方向一致；計算出的電壓值為負(fù)值，則表明電壓的真實(shí)方向與參考方向相反。 電壓的測量測量電壓常用的儀表是電壓表和萬用表的電壓擋。 注意：電壓表一定要并聯(lián)知識拓展強(qiáng)電指400v以下，36v以上；弱電指36v以下。強(qiáng)電有生命危險，弱電一般無危險。 400v以下為低壓，1000v以上為高壓。測電筆只可用于低壓，高壓不可用。電動勢三、電動勢1、定義：在電源內(nèi)部，非靜

6、電力把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功跟被搬運(yùn)的電荷量的比值叫做電源的電動勢，用E表示。 2、單位：電動勢的單位是V（伏） 3、方向：規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。 電動勢與電壓的本質(zhì)區(qū)別 電動勢電壓1、電動勢是衡量非電場力做功的本領(lǐng)大小。2、電動勢僅存在于電源內(nèi)部， 方向是由低電位指向高電位 。1、電壓是衡量電場力做功的本領(lǐng)大小。2、電壓不僅存在于電源兩端，而且也存在于電源外部。電 位觀察與思考現(xiàn)象：講高度首先要確定一個計算高度的起點(diǎn)，如：某人的身高為1.7m，這個高度是以地平面為起點(diǎn)算起的。同樣，講電位高低是誰規(guī)定的呢？電 位1、定義：在電子線路中

7、,常選一條特定的公共線或機(jī)殼作為電位參考點(diǎn)。在電路中通常用符號“”表示零電位點(diǎn)。 2、表達(dá)方式：電位用字母V表示，不同點(diǎn)的電位用字母V加下標(biāo)表示。如VA表示A點(diǎn)的電位值,VB表示B點(diǎn)的電位值。 例如：VA = 8V，VB =3V，那么A、B之間的電壓為 UAB= VA - VB =（8-3）V = 5V電 功1、定義：在導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體內(nèi)部就建立了電場。電場力在推動自由電子定向移動中要做功，電場力在t時間內(nèi)所做的功即電路所消耗的電能。 2、表達(dá)式： W = U I tU電路兩端電壓，單位為V；I電路中的電流，單位為A；t通電的時間，單位為s；當(dāng)電路為純電阻電路： W電能，單位為J；實(shí)際應(yīng)

8、用中用千瓦時（kWh）也稱為度 1kWh就是1度電 功 率1、定義：在一定時間內(nèi)，電路產(chǎn)生或消耗的電能與時間的比值叫電功率。 2、表達(dá)式：單位： 瓦（W）電路為純電阻電路時： 或常用單位：千瓦（kW） 毫瓦（mW） 電功率是表明負(fù)載消耗電能快慢程度的物理量 電功率的測量功率表D26W型便攜式單相功率表 例 題例：一臺21英寸彩色電視機(jī)額定功率是120W，若平均每天使用6h，每度電的電費(fèi)為0.45元，求每月（以30天計）應(yīng)付電費(fèi)為多少？ 每月應(yīng)付的電費(fèi)為:0.45元/度21.6度=9.72元每月用電時間為： 630=180h解：每月消耗的電能為： W=Pt=0.12kW180h=21.6kWh=

9、21.6度焦耳定律1、電流熱效應(yīng)定義: 電流通過導(dǎo)體時,由于自由電子的碰撞,電能不斷的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?這種電流通過導(dǎo)體時會發(fā)生熱的現(xiàn)象,稱為電流的熱效應(yīng)。 2、焦耳定律： 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比。即：Q表示熱量，I表示電流，R表示電阻，t表示時間 思考與練習(xí)1.電流是如何形成的？以及電流的實(shí)際方向與參考方向的區(qū)別？2.若1分鐘內(nèi)通過某一導(dǎo)線截面的電荷量是120庫侖，則通過該導(dǎo)線的電流是多少安培（A）？合多少毫安（mA）？3.說明電壓與電動勢的區(qū)別？4.什么叫做電位？計算電位的具體步驟是什么？電 阻 神奇現(xiàn)象：超導(dǎo)現(xiàn)象：在極低溫（接近于熱力學(xué)零度）狀態(tài)下，有

10、些金屬（一些合金和金屬的化合物）電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。 電 阻一、電阻1、定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻。 2、文字及圖形符號： 電阻器R電位器R3、單位：歐姆（） 常用單位：k（千歐），M(兆歐) 電 阻4、電阻定律 ：導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的長度成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積成反比，并與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。為導(dǎo)體的電阻率;它與導(dǎo)體的幾何形狀無關(guān)，而與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和導(dǎo)體所處的條件有關(guān)（如溫度） 5、電阻與溫度的關(guān)系： 一般金屬導(dǎo)體，溫度升高，其電阻增大。少數(shù)合金電阻，幾乎不受溫度影響，常用于制造標(biāo)準(zhǔn)電阻器。 電 阻二、電阻器 電阻的標(biāo)注 1、直標(biāo)法：主要參數(shù)直接標(biāo)注在電阻器的外

11、殼上。 表示電阻器的商標(biāo)；RJ“R”代表電阻器，“J”表示電阻器由金屬材料制作而成；1W表示電阻器的額定功率為1W；5.1k表示電阻器的的電阻值為5.1k；5%電阻值的允許偏差值為5%。電阻的標(biāo)注2、數(shù)標(biāo)法：用3或4位阿拉伯?dāng)?shù)字來標(biāo)注電阻的阻值 472表示：104表示：4501表示： 1123表示：電阻的標(biāo)注3、色標(biāo)法：用不同顏色的色環(huán)或色點(diǎn)表示電阻的阻值和允許誤差。 使用最多的標(biāo)注方法 電阻的標(biāo)注例 題例：識別某四環(huán)電阻電阻：（棕綠紅金）解 ：第一位有效數(shù)字：1； 第二位有效數(shù)字：5； 第三位10的2次方（即100）； 第四位允許誤差為5% 即阻值為：15100=1500=1.5k新型電阻器

12、 壓敏電阻光敏電阻正溫度熱敏電阻汽敏電阻負(fù)溫度熱敏電阻濕敏電阻 歐姆定律一、部分電路歐姆定律 【定理】電路中通過電阻的電流，與電阻兩端所加的電壓成正比,與電阻成反比 ?！竟健炕蚶阂阎畴娮鑂=50，兩端電壓U=100V，求流過電阻的電流為多大？ 解： 歐姆定律二、電阻的伏安特性 【線性電阻】電阻值不隨電壓、電流的變化而變化 【非線性電阻】電阻值隨電壓、電流的變化而變化 歐姆定律三、全電路歐姆定律 內(nèi)電路：電源本身的電流通路，由電動勢E和內(nèi)電阻R0組成。內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常用R0表示。外電路：電源以外的電流通路。全電路：內(nèi)電路和外電路總稱。歐姆定律全電路歐姆定律：在整個閉合電路中，電流

13、與電源的電動勢成正比，與電路中的內(nèi)電阻和外電阻之和成反比。 公式：或外電路上的電壓降: 內(nèi)電路上的電壓降: 電源的電動勢等于內(nèi)外電路電壓降之和 歐姆定律四、負(fù)載獲得最大功率的條件 在電源電動勢 E 及其內(nèi)阻保持不變時，負(fù)載 R 獲得最大功率的條件是R =R0，此時負(fù)載的最大功率值為： P與R的變化關(guān)系曲線 時稱負(fù)載與電源匹配，也稱為阻抗匹配。串、并聯(lián)電路 一、電阻的串聯(lián) 1）串聯(lián)電路中電流處處相等。 2）串聯(lián)電路兩端總電壓等于各電阻上分電壓之和。 3）串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和。 特點(diǎn)電壓表的改裝 改裝前，量程（毫伏級）不能適應(yīng)高電壓的測量；可以根據(jù)量程擋的需要串聯(lián)（一般大于）。 改裝后

14、，量程不同阻值的分壓電阻串、并聯(lián)電路二、電阻的并聯(lián) 1）電路中各支路兩端的電壓相等 2）電路中總電流等于各支路的電流之和 3）并聯(lián)電路的總電阻 特點(diǎn)電流表的改裝改裝前，量程，不能測量較大的電流。，可以根據(jù)量程擋的需要（一般小于）。 改裝后，量程并聯(lián)不同阻值的分流電阻串、并聯(lián)電路三、電阻的混聯(lián)電路 1）首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時重新畫出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖；2）利用串、并聯(lián)等效電阻公式計算出電路的等效電阻；3）利用已知條件進(jìn)行計算電路的總電流；4）根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電流或電壓。 分析步驟： 基爾霍夫定律 支路：由一個或幾個元件首尾相接構(gòu)成的無分支電

15、路。 節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。 回路：電路中任一閉合的路徑。 網(wǎng)孔：不含有分支的閉合回路。 網(wǎng)絡(luò)：在電路分析范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)是指包含較多元件的電路。一、相關(guān)名詞術(shù)語 基爾霍夫定律 二、基爾霍夫電流定律 【定理內(nèi)容1】：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。 【例】基爾霍夫定律【定理內(nèi)容2】：在任何時刻，電路中任一節(jié)點(diǎn)上的各支路電流代數(shù)和恒等于零。 【例】基爾霍夫定律某電路中的一部分，選擇封閉面如圖中虛線所示: 三極管電路中，三個電流滿足關(guān)系式： 【實(shí)際應(yīng)用】基夫爾霍定律 三、基夫爾霍電壓定律 【定理內(nèi)容】 在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，

16、回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。 沿著回路AHBDGEA繞行方向 例 題例:如圖所示的電路中，若 求A與B兩點(diǎn)間的電壓圖2-44例題2-6的圖順時針繞行一周！例 題圖2-44例題2-6的圖順時針繞行一周！解： 由歐姆定律，可得： 假設(shè)回路 的繞行方向如圖 由KVL，可得 則: 電壓源與電流源 一、電壓源【理想電壓源定義】在其兩端能保持一定值電壓的電源就叫做理想電壓源，用字母 或 表示。 【理想電壓源特性】 （1）它的端電壓 與流過的電流無關(guān) （2）流過它的電流不是由電壓源本身就能確定的，而是由與之相連接的外電路來決定 直流電源電氣符號 理想電壓源電氣符號 電壓源【實(shí)際電壓源】 實(shí)際電壓源的模型

17、可以用理想電壓源 與電阻 串連的組合模型來表示 電源的端電壓： 輸出功率： 電壓源 電子穩(wěn)壓電源 直流電子穩(wěn)壓電源就可近似看作恒壓源 電工電子實(shí)驗(yàn)室用微機(jī)用電流源 二、電流源 【理性電流源定義】輸出電流與電壓無關(guān)，其值一定或保持一定的時間函數(shù)的電源為理想電流源。 【理性電流源特性】 （1）它的電流是定值，與端電壓無關(guān)； （2）它的端電壓不由電源本身確定，而是由與之相連接的外電路來決定。 電流源的兩端電壓與外電路有關(guān) 電流源【實(shí)際電流源】 實(shí)際電流源是含有一定內(nèi)阻 的電流源可用一個理想電流源 和一個電阻 并聯(lián)的電路模型表示。 輸出電壓U與輸出電流I之間關(guān)系： 理想電流源不允許開路 理想電流源與一

18、般電流源伏安特性 電源等效變換 三、電源等效變換 對外電路來說，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源是相互等效的，等效變換條件是：或（1）實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源進(jìn)行等效變換時，IS與E的方向應(yīng)當(dāng)一致,即IS的流出端與E的正極性端互相對應(yīng)。（2）理想電壓源不能等效變換為一個理想電源，反之也是這樣。 注意:電源等效變換【電壓源變換為電流源】 的方向要注意不要弄錯哦 電壓源變換為電流源電源等效變換【電流源變換為電壓源】 思考與練習(xí)如圖所示的電路，已知： 試應(yīng)用電源等效變換法求電阻R3中的電流。 戴維寧定理 網(wǎng)絡(luò)：具有兩個引出端與外電路相聯(lián)的電路。又叫做二端網(wǎng)絡(luò)。 有源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。 無源二端網(wǎng)

19、絡(luò)：內(nèi)部不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。 a) 有源二端網(wǎng)絡(luò)【相關(guān)名詞術(shù)語】b) 無源二端網(wǎng)絡(luò)戴維寧定理【戴維寧定理內(nèi)容】 任何一個線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個電壓源E0與一個電阻R0相串聯(lián)的模型來替代。電壓源的電動勢E0等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，電阻R0等于該二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時(即令電壓源短路、電流源開路)的等效電阻(叫做該二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻)。 戴維寧定理【戴維寧定理解題步驟】 1）將電路分成待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分，斷開待求支路。戴維寧定理2）求出有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓Uab,即為等效電源的電動勢E0?！敬骶S寧定理解題步驟】已知E1 = 7 V，E2 = 6.2 V，R1 = R2 = 0.2 求開路電壓Uab 戴維寧定理【戴維寧定理解題步驟】3）將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有電動勢置零后得到無源二端網(wǎng)絡(luò)，計算其等效電阻，即為等效電源的內(nèi)電阻R0。將電壓源短路 ,求等效電阻Rab(R1 = R2 = 0.2 ) Rab = R1R2 = 0.1 = R0戴維寧定理4）將等效電源與待求支路連接，形成等效簡化電路，根據(jù)已知條件求解。 【戴維寧定理解題步驟】 將等效電源E0、