電路的基本概念和基本定律林宏商

1、電工與電子技術(shù)基礎(chǔ),講師：鄧歡,目錄,第一章 電路的基本概念和基本定律,電路是電工技術(shù)和電子技術(shù)的基礎(chǔ),它是為學(xué)習(xí)后面的電子電路、電機(jī)電路及控制電路打基礎(chǔ)的。本章主要介紹電路的基本組成、電路中常用元件及常用物理量、電壓和電流的參考與實(shí)際方向的關(guān)系、電壓與電位的關(guān)系。在實(shí)訓(xùn)部分通過學(xué)生的動(dòng)手操作加深學(xué)生對所學(xué)理論知道的理解,熟悉一些常用電工測量的方法和測量儀器儀表的使用方法及注意事項(xiàng)。,2024/3/25,目錄,第一節(jié) 電路和電路的模

2、型,第二節(jié) 電流、電壓及其參考方向,第三節(jié) 電源和電動(dòng)勢,第四節(jié) 電阻和電阻率,第五節(jié) 歐姆定律,第六節(jié) 電功率和電能,第七節(jié) 電源的最大輸出功率,第八節(jié) 電壓源和電流源,實(shí)訓(xùn)一 認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn),實(shí)訓(xùn)2直流電路電壓和電位的測量,第一節(jié) 電路和電路模型,【知識(shí)目標(biāo)】 1、了解電路的概念和電路的基本組成，理解各部分的作用。 2、理解和掌握理想元件和電路模型的概念?！灸芰δ繕?biāo)】

3、 1、能夠識(shí)別和畫出常用理想元件的圖形符號(hào)。 2、能夠畫出簡單電路的電路圖。,2024/3/25,2024/3/25,1.1.1 電路的作用及組成,電路指的是將不同的電子電氣器件或設(shè)備按一定的方式連接起來組成的總體，他提供電流通過的路徑。由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分組成，以形成閉合回路。,,,,,,工程上用的電路圖可分為原理接線圖和實(shí)物接線圖（也稱裝配圖）兩種。由于原理接線圖可以方便、清晰地表示出電路組成部分的

4、接法，因而被廣泛的使用。,2024/3/25,1.1.1.1 部分電工圖形符號(hào),2024/3/25,1.1.1.2 電路的組成及其作用,1.電源:電源是一種能產(chǎn)生電能的裝置。在日常生產(chǎn)生活中，常用的電源有發(fā)電機(jī)、蓄電池、干電池等，它們分別把機(jī)械能、化學(xué)能等轉(zhuǎn)換成電能。,3.負(fù)載:負(fù)載是消耗電能的設(shè)備或者器件，其作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。例如，電燈、電動(dòng)機(jī)、揚(yáng)聲器等都是負(fù)載。,電燈 電動(dòng)機(jī) 揚(yáng)聲器,2.中間環(huán)節(jié)

5、:電路中的中間環(huán)節(jié)起著傳輸、分配和控制電能的作用。中間環(huán)節(jié)有的簡單，也有的非常復(fù)雜。簡單的可以只有一根導(dǎo)線，復(fù)雜的可以是超大規(guī)模集成電路或電力輸送線路。而在一般的電路分析中，因?yàn)閷?dǎo)線的電阻很小，所以常常把導(dǎo)線的電阻視為零。,2024/3/25,電路種類繁多,由直流電源供電的稱為直流電路;由交流電源供電的稱為交流電路;由晶體管放大元件構(gòu)成將信號(hào)進(jìn)行放大的稱為放大電路等等。此外,在一個(gè)完整的電路(全電路)中,電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路;電源外

6、部的電路稱為外電路。,2024/3/25,1.1.2 電路模型,組成實(shí)際電路的元器件，其電磁性能比較復(fù)雜（電阻性，電容性，感性）理想元件：只考慮單一性能的實(shí)際元件。通常采用短路元件： 無源元件（電阻元件，電感元件，電容元件），有源元件（理想電壓源，理想電流源。）電器元件又有線性和非線性之分，線性元件的參數(shù)是常數(shù)，與所施加的電壓和電流無關(guān)。,2024/3/25,1.1.2 電路的工作狀態(tài),（1）通路。通路就是當(dāng)電源與用電器

7、接通，電路中有電流通過，電源向用電器輸送電能，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，又稱為有載工作狀態(tài)。,（3）短路。短路就是電源兩端被電阻接近零的導(dǎo)體接通。此時(shí)電路中的電流比正常通路時(shí)的電流大很多，如果沒有保護(hù)措施，電源或用電器會(huì)被燒壞，容易發(fā)生火災(zāi)。因此，電路中不允許短路狀態(tài)。,（2）斷路。斷路也稱開路，就是電路中沒有電流通過，不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，又稱為空載狀態(tài)。當(dāng)電路中的開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，開路為正常狀態(tài)，而當(dāng)開關(guān)為閉合狀態(tài)時(shí)，電路仍為開路狀態(tài)，則屬于電路故

8、障，需要對電路進(jìn)行檢修。,2024/3/25,教學(xué)評價(jià),1、電流所流過的路徑稱為 ，它具有 ， ， ， 三種狀態(tài)。它是由 ， ， ，三個(gè)部分組成。,2、電源是

9、 的裝置。,3、常用的理想元件有 ， ， 和 。,電路,通路,斷路,短路,電路中提供能源,中間環(huán)節(jié),負(fù)載,電源,電阻元件,電感元件,電容元件,電源元件,第二節(jié) 電流、電壓及其參考方向,【知識(shí)目標(biāo)】 1、理解電壓、電流的定義及其方向的規(guī)定。

10、 2、掌握電壓、電流的測量方法?！灸芰δ繕?biāo)】 1、能夠根據(jù)電流的大小選擇合適的導(dǎo)線。 2、能夠求解電壓、電位、電流的大小。,2024/3/25,1.2.1 電流,1、電流的定義：電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)稱為電流。（只有運(yùn)動(dòng)的電荷才能帶動(dòng)電器。）物理學(xué)上把帶電粒子的定向移動(dòng)叫做電流。,2、電流的大小：單位時(shí)間內(nèi)通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。用I表示電流，Q表示電荷量（庫倫（C）），t表示時(shí)間，則計(jì)算電流的公式為：

11、,𝐼= 𝑄 𝑡,如果在1S內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為1C，則導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度就是1C/S（安培），簡稱安，符號(hào)A表示。,常用的電流單位還有KA，mA，𝜇A,2024/3/25,1.2.1.1 電流大小的測量,1、對交、直流應(yīng)分別使用交流電流表和直流電流表。,2、電流表必須串聯(lián)到被測量的電路中。,3、直流電流表表殼接線柱上標(biāo)明有“﹢”“﹣”記號(hào)，應(yīng)和電路的極性一致，不能接錯(cuò)，

12、否則指針要反轉(zhuǎn)，嚴(yán)重的甚至損壞儀表。,4、合理的選用量程。錯(cuò)誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀表損壞或者精準(zhǔn)度不夠。,2024/3/25,1.2.1.2 電流的方向,1、電流的方向定義：帶電微粒的定向移動(dòng)形成了電流，則電流是矢量（既有大小又有方向的物理量）。通常規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍?fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯呢?fù)方向。,2024/3/25,為了方便電路的分析，往往在復(fù)雜電路中引入?yún)⒖挤较?。其方法是：任意假設(shè)某一支路中的電流參考方向，把電流看做代數(shù)

13、量，若計(jì)算結(jié)果為正，則表示電流的實(shí)際方向與假設(shè)的參考方向相同；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則表示電流的實(shí)際方向與假設(shè)的參考方向相反。參考方向在圖中用實(shí)線箭頭標(biāo)注，實(shí)際方向用虛線箭頭標(biāo)注，如下圖所示。,電流的實(shí)際方向與參考方向,1.2.1.3 電流方向的應(yīng)用,2024/3/25,1.2.1.4 電流的種類,1、分類：常見的電流分為直流電流和交流電流兩種。,1）大小和方向不隨時(shí)間變化的電流稱為穩(wěn)恒直流電流，用字母“DC”表示，在電路圖、中用“—”表

14、示直流電流；,3）大小和方向都隨時(shí)間變化的電流稱為交流電流，用字母“AC”表示，在電路圖中用“~”表示交流電流。,,2）方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流電流，用字母“DC”表示，在電路圖、中用“—”表示直流電流；,2024/3/25,1.2.1.5 電流密度,1、定義：當(dāng)電流在導(dǎo)體的截面上均勻分布時(shí)，該 電流(I)與導(dǎo)體橫截面積(S)的比值。,1）例如：1 𝑚𝑚

15、; 2 ，2 𝑚𝑚 2 銅導(dǎo)線的𝐽取6A/ 𝑚𝑚 2 ,而120 𝑚𝑚 2 銅導(dǎo)線𝐽取2.3A/ 𝑚𝑚 2 。,2024/3/25,1.2.2 電位,2、海拔高度指的是什么呢？,2、在電路的分析中電位必須要有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，這個(gè)起點(diǎn)叫作參考點(diǎn)。通常把參考點(diǎn)的

16、電位規(guī)定為零。因此參考點(diǎn)又稱為零電位點(diǎn)。,1、定義： 電路中某點(diǎn)的電位即該點(diǎn)的電位到參考點(diǎn)的電位之間的電壓；單位（V）。,特定：,在日常使用中一般選用大地作為參考點(diǎn)，,2024/3/25,1.2.3 電壓（電位差）,1、電路中某兩點(diǎn)之間的電位差稱為電壓：,𝑈 𝐴𝐵 = 𝑈 𝐴 ? 𝑈 𝐵,2、單位：伏特，簡稱伏，符號(hào)V；常用

17、的電壓單位還有千伏（kV），毫伏（mV），微伏（𝜇V） 。,3、電壓是衡量電場力做功本領(lǐng)的大小的物理量。兩點(diǎn)之間電壓的數(shù)值等于單位正電荷在電磁場作用下從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)所做的功。,1、方向： 電壓和電流一樣都是矢量（有大小又有方向的量）。電壓的方向規(guī)定為由高電位指向低電位。,1.2.3.1 電壓的方向,2、在分析電路中往往難以確認(rèn)電壓的實(shí)際方向，此時(shí)可任意假設(shè)電壓的參考方向，再根據(jù)計(jì)算所得正負(fù)值來確認(rèn)電壓的實(shí)際大小。

18、,3、對于一端電路或者一個(gè)元件上的電壓參考方向和電流參考方向，可以指點(diǎn)，但為了方便起見，通常采用關(guān)聯(lián)參考方向（電壓的參考方向和電流的參考方向一致）。,1.2.3.2 電壓大小的測量,1、對交、直流電壓應(yīng)分別使用交電壓表和直流電壓表。,2、電壓表必須并聯(lián)到被測量的電路中。,3、直流電壓表表殼接線柱上標(biāo)明有“﹢”“﹣”記號(hào)，應(yīng)和被側(cè)兩點(diǎn)的電位一致，不能接錯(cuò)，否則指針要反轉(zhuǎn)，嚴(yán)重的甚至損壞儀表。,4、合理的選用量程。錯(cuò)誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀表損壞或者

19、精準(zhǔn)度不夠。,注意：,電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓與參考點(diǎn)無關(guān)。,教學(xué)評價(jià),1.規(guī)定 定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。金屬?dǎo)體中自由電子的定向運(yùn)動(dòng)方向與電流方向是 的。2.通過一個(gè)電阻的電流是5A,經(jīng)過3min,通過這個(gè)電阻橫截面的電荷量是 C。3.在電路中,A、B兩點(diǎn)的電位分別為VA、VB,則A、B兩點(diǎn)間的電壓UAB= 。4.電位是 值，它的大小隨

20、 的改變而改變,電位的單位是 。電壓是 值。,正電荷,相反,900,VA-VB,參考,參考點(diǎn),伏,固定,第三節(jié) 電源和電動(dòng)勢,【知識(shí)目標(biāo)】 1、了解電源和電動(dòng)勢的概念。 2、理解電動(dòng)勢方向的規(guī)定。【能力目標(biāo)】 1、能畫出電動(dòng)勢的圖像符號(hào)。,1.3.1 電源,1、定義：是通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.,1、

21、電源外部，正電荷將怎樣移動(dòng)？,2、電源內(nèi)部，正電荷將怎樣移動(dòng)？,從正極到負(fù)極,從負(fù)極到正極,1.3.2 電源電動(dòng)勢,抽水機(jī)增加水的重力勢能,電源增加電荷的電勢能,不同的抽水機(jī)抽水的本領(lǐng)(舉起高度)不同使單位質(zhì)量的水所增加的重力勢能不同,不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)不同使單位正電荷所增加的 電勢能不同,抽水機(jī),容我三思,,2、定義式：,3、單位： 伏特（V） 1V=1J/C,W：非靜電力做的功（電源力移動(dòng)正電荷所做的功

22、），J；q ：電源力移動(dòng)的電荷量，C;,電位差：,1、定義：非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極 所做的功跟它的電荷量的比值。,1.3.2 電源電動(dòng)勢,5、特點(diǎn):由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān), 跟電源外部電路無關(guān).,4、物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小。,電動(dòng)勢,存在電源的內(nèi)部；衡量電源力做功本領(lǐng)的物理量；方向從負(fù)極指向正極；單位V；,電壓差,存在電源的內(nèi)、外部；衡量電場力做

23、功本領(lǐng)的物理量；方向從正極指向負(fù)極；單位V；,教學(xué)評價(jià),1、把 的能轉(zhuǎn)換為 能的設(shè)備叫作電源。在電源內(nèi)部把正電荷從電源的 移到電源的 。2、在外電路中，電流由 流向 ，是 力做功；在內(nèi)電路中，電流由 流向 ，是 力做功。,其他形式,電,負(fù)極,正極,負(fù)極,負(fù)

24、極,正極,正極,電場,電源,第四節(jié) 電阻和電阻定律,【知識(shí)目標(biāo)】 1、了解電阻的含義以及超導(dǎo)現(xiàn)象。 2、理解電阻定律?！灸芰δ繕?biāo)】 1、能熟練運(yùn)用電阻定律計(jì)算電阻的大小。,1.4.1 電阻,1、金屬導(dǎo)體中的自由電子在運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)不斷地與金屬中的離子發(fā)生碰撞，從而阻礙了其定向移動(dòng)，這種阻礙作用就稱為電阻，用符號(hào)R或r表示。,1kΩ= 10 3 Ω； 1 MΩ= 10 3 KΩ,3、當(dāng)導(dǎo)體

25、兩端加1 V電壓，通過的電流是1 A時(shí)，導(dǎo)體的電阻就是1 Ω。在國際單位制中，電阻的單位為歐（Ω），常用的電阻單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）等。,2、定義：電阻就是反映導(dǎo)體對電流起阻礙作用大小的一個(gè)物理量。,1.4.2 電阻定律,1、概念：在一定溫度下，一個(gè)導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體材料、橫街面積以及材料長度有關(guān)，與導(dǎo)體兩端電壓無關(guān)。,2、定義：在一定溫度下，同一材料的導(dǎo)體電阻，與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體橫截面積成反比，這就是電阻定律。

26、表達(dá)式為：,𝑅=𝜌 𝑙 𝑆,𝑙-------導(dǎo)體長度 單位：m,S-------導(dǎo)體橫截面積 單位： 𝑚𝑚 2,𝜌-------導(dǎo)體材料電阻率 單位：Ω·m,R-------導(dǎo)體電阻 單位：Ω,1.4.2 幾種常見的電阻率,·由右表可知,各種金屬材料的電阻率不一樣。除貴重金屬

27、銀之外,銅、鋁的電阻率很小,即對電流的阻礙作用小,是理想的導(dǎo)電材料,所以廣泛地用來繞制各種電氣設(shè)備的線圈,制作各種導(dǎo)線等。電阻率比較高的材料主要用來制造各種電阻元件。例如鎳鉻合金及鐵鉻鋁合金的電阻率較高,并有長期承受高溫的能力,因此常用來制造各種電熱器件的發(fā)熱電阻絲。常見的滑線電 阻等也用鎳鉻合金制造。硬橡膠可做絕緣設(shè)備使用。,1、電導(dǎo)： 電阻的導(dǎo)數(shù)叫作電導(dǎo)：,𝐺= 1 𝑅,2、導(dǎo)體的電阻大小

28、還與溫度有關(guān)，一般的金屬到的電阻隨溫度的升高而增加，而碳和電解質(zhì)的溶液的電阻，將隨溫度升高而減少。表達(dá)式如下：,𝑅 2 = 𝑅 1 1+𝛼 𝑡 2 ? 𝑡 1,𝑅 1 -------導(dǎo)體對于溫度 𝑡 1 時(shí)的電阻；,𝑅 1 -------導(dǎo)體對于溫度 𝑡 2 時(shí)的電阻；,𝛼

29、-------導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)；1/℃；,教學(xué)評價(jià),1、導(dǎo)體對電流的 叫導(dǎo)體的電阻。當(dāng)溫度一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻決定于 和 等因素，其計(jì)算公式為： 。2、把一定長度導(dǎo)線直徑減半，其電阻值將變?yōu)樵瓉淼?倍。,阻礙作用,材料、長度,橫截面積,𝑅=𝜌 𝑙 𝑆

30、;,4,第五節(jié) 歐姆定律,【知識(shí)目標(biāo)】 1、理解歐姆定律的含義?！灸芰δ繕?biāo)】 1、能熟練運(yùn)用歐姆定律分析電路。,1.5.1 部分電路歐姆定律,1、不含電源的一段電路稱為部分電路，如下圖所示。流過導(dǎo)體的電流和這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，這個(gè)結(jié)論稱為歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,部分電路,𝐼= 𝑈 𝑅,U-------導(dǎo)體兩端的電壓

31、符號(hào)：V,R-------導(dǎo)體的電阻 符號(hào)： Ω,𝐼-------導(dǎo)體中的電流 符號(hào)：A,歐姆定律揭示了電路中電流、電壓、電阻三者之間的聯(lián)系，是電路分析的基本定律之一。,【例1-5】已知某100W的白熾燈在電壓220V時(shí)正常發(fā)光此時(shí)通過的電流是0.455A，試求該燈泡工作時(shí)的電阻？,【解】∵ 歐姆定律 ∴R= 𝑈 𝐼 = 220

32、0.455 =484 Ω,【例1-6】在一根導(dǎo)線兩端加12V電壓時(shí)，測得通過他的電流為0.3A求這個(gè)導(dǎo)體的電阻？當(dāng)兩端假的電壓為240V時(shí)，其電阻為多少？通過他的電流是多少？,【解】（1）∵ 歐姆定律 ∴R= 𝑈 𝐼 = 12 0.3. =40Ω,（2）當(dāng)加電壓20V電壓時(shí)，電阻值不變，還是40Ω,𝐼 ′ = 𝑈 𝑅 = 240 4

33、0 =6（A）,電阻元件的特性一般用伏安特性來表示，伏安特性指的是電阻元件兩端的電壓U與通過其電流I的關(guān)系。當(dāng)電阻器兩端的電壓與通過它的電流成正比，其伏安特性曲線為線性；反之，電阻兩端的電壓與通過它的電流不是線性關(guān)系的伏安特性曲線為非線性。如下圖所示為伏安特性曲線。,1.5.2 伏安特性曲線,伏安特性曲線,1.5.3 全電路歐姆定律,1、定義：全電路是指內(nèi)電路和外電路組成的閉合回路的整體，如下圖所示：圖中虛線部分代表一個(gè)電源的內(nèi)部電

34、路，稱為內(nèi)電路。電源內(nèi)部一般都是有電阻的，這個(gè)電阻稱為內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻，用符號(hào)r或 𝑅 0 表示。,全電路,電源以外的電路稱為外電路，外電路的電阻R 稱為外電阻；電源內(nèi)部的電路稱為內(nèi)電路，內(nèi)電路的電阻r 稱為內(nèi)電阻。,1.5.3 全電路歐姆定律,1、內(nèi)容：在全電路中電流強(qiáng)度與電源的電動(dòng)勢成正比，與整個(gè)電路的內(nèi)電阻、外電阻之和成反比。其數(shù)字表達(dá)式為：,𝐼= 𝐸 𝑅+&#

35、119903;,E-------電源的電動(dòng)勢，V；,R-------外電路（負(fù)載）電阻， Ω ；,r-------內(nèi)電路電阻， Ω ；,I-------電流中的電流， A ；,公式轉(zhuǎn)換：,𝐸=𝐼𝑅+Ir= 𝑈 外 + 𝑈 內(nèi),輸出電壓,電源內(nèi)阻壓降,電源電動(dòng)勢在數(shù)值上等于閉合電路中內(nèi)外電路電壓降之代數(shù)和。,1.5.4 全電路的三種狀態(tài),1、端電壓：外電路兩

36、端的電壓又稱為路端電壓,簡稱端電壓。,1）通路：當(dāng)開關(guān)接在“1”號(hào)位置時(shí)，電路處于通路狀態(tài)，電路中的電流𝐼= 𝐸 𝑅+𝑟 。即 𝑈 外 =𝐸? 𝑈 內(nèi) =𝐸?Ir當(dāng)電源具有一定的內(nèi)阻時(shí)，端電壓總是小于電源電動(dòng)勢；當(dāng)電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻一定時(shí)，端電壓隨輸出電流的增大而減??；,2）斷路(開路)：當(dāng)開關(guān)接在“2

37、”號(hào)位置時(shí)，電源處于斷路狀態(tài)，在開路的狀態(tài)下，負(fù)載無限大，或者電路中某處的連接導(dǎo)線斷線，則電路中的電流I=0，內(nèi)阻壓降=0，電源的開路電壓等于電源電動(dòng)勢。,3）短路：當(dāng)開關(guān)接在“3”號(hào)位置時(shí)，電源被短路，電路中短路電流I=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都比較小，所以電流非常大。此時(shí)電源對外輸出電壓U=0。,1.5.4 全電路的狀態(tài)關(guān)系表,【例1-7】如圖所示，不計(jì)較電壓表和電流表的內(nèi)阻對電路的影響，求開關(guān)在不同位置時(shí)，電壓表電流表的讀數(shù)？,

38、1、當(dāng)開關(guān)在“1”號(hào)位置時(shí)，電路處于短路狀態(tài),2、當(dāng)開關(guān)在“2”號(hào)位置時(shí)，電路處于斷路狀態(tài),3、當(dāng)開關(guān)在“3”號(hào)位置時(shí)，電路處于通路狀態(tài),第六節(jié) 電功率和電能,【知識(shí)目標(biāo)】 1、了解電能的概念，了解電流的熱效應(yīng)的應(yīng)用和危害。 2、理解電功率的概念?！灸芰δ繕?biāo)】 1、熟練計(jì)算電功、電功率。,1.6.1 電流的功,1、定義：定義:當(dāng)電流通過負(fù)載將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能時(shí)，我們就說電流流過負(fù)載

39、時(shí)對負(fù)載所做了功(稱為電功)；用符號(hào)W來表示。,2、關(guān)聯(lián)：在一段電路中，電流對導(dǎo)體所做的功與導(dǎo)體兩端的電壓U（V）和通過導(dǎo)體的電流I（A）以及通電時(shí)間t（s）成正比。,3、數(shù)字表達(dá)式：,W=QU=IUt,U-------加在負(fù)載上的電壓 V；,T -------時(shí)間 S；,𝐼 -------流過負(fù)載的電流 A；,W-------電功 J；,Q -------電荷 C；,W= 𝐼 2 Rt=

40、 𝑈 2 𝑅 𝑡,適用于純電阻負(fù)載,1、單位：電能的單位為焦(J)(W·s)。但在實(shí)際應(yīng)用中常以千瓦小時(shí)(kW·h) ( 俗稱度)；作為電能的單位。仟瓦時(shí)在數(shù)值上等于功率為1千瓦的用電器工作1小時(shí)所消耗的電能。,1.6.2 電功單位,2、單位轉(zhuǎn)換：,1度=1KW·H=1000W*3600S =3.6* 10 6 W&

41、#183;S =3.6* 10 6 (J),1.6.2 電功單位,1、定義： 電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，稱為電功率，簡稱功率，用字母P來表示。,6、常用的電功率單位還有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。,3、數(shù)字表達(dá)式：,𝑃= 𝑊 𝑡,4、單位：電功(W)的單位J，時(shí)間(t)的單位t,則電功率的單位為J/s，又稱瓦特，簡稱瓦，用符號(hào)W來表示。,5、表

42、達(dá)式衍生：P=IU= 𝐼 2 R= 𝑈 2 𝑅,1.6.3 電流的熱效應(yīng),1、定義： 當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于導(dǎo)體具有一定的電阻二發(fā)熱，使電能轉(zhuǎn)變成熱能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。,生活中的應(yīng)用,1.6.4 焦耳定律,1、定義：電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q 與電流強(qiáng)度I 的平方、導(dǎo)體的電阻R 及通電時(shí)間t成正比。,2、數(shù)字表達(dá)式：,𝑄= I 2 ⻓

43、7;𝑡,Q -------熱量 J；,I -------電流 A；,R -------電阻 Ω；,T -------時(shí)間 S；,3、電流的熱效應(yīng)利與弊 1）利：利用這一現(xiàn)象可制成許多電器，如電爐、電烙鐵、電熨斗等。 2）弊：熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線溫度升高，若溫度超過一定值時(shí)，會(huì)加速絕緣設(shè)備的老化，從而引起事故發(fā)生。,第七節(jié) 電源的最大輸出功率,【知識(shí)目標(biāo)】 1、

44、理解電源和負(fù)載匹配關(guān)系?！灸芰δ繕?biāo)】 1、能運(yùn)用電源輸出最大功率的條件分析電路。,1.7.1 電源的最大輸出功率,1、在一個(gè)接有負(fù)載的含源閉合回路中,電源在向負(fù)載提供電流的同時(shí),又不斷地向負(fù)載傳輸功率。由于電源內(nèi)阻的存在,因而電源提供的總功率由內(nèi)阻上消耗的功率與外接負(fù)載獲得的功率兩部分所組成。如果內(nèi)阻上消耗的功率較大,那么負(fù)載得到的功率就較小,即電源的輸出功率就較小 。,2、如果負(fù)載電阻R太大或太小都不能使負(fù)載得到大的

45、功率。當(dāng)負(fù)載電阻很大時(shí),電路接近于開路狀態(tài);而當(dāng)負(fù)載電阻很小時(shí),電路接近于短路狀態(tài)。顯然,負(fù)載在開路及短路兩種狀態(tài)下都不會(huì)獲得功率。故R從很小逐漸增大到極大的變化過程中,必有某一電阻值的負(fù)載,能從電源獲得最大的功率。怎樣才能使負(fù)載獲得較大的功率呢?,,,,,閉合電路中的能量關(guān)系：,E= 𝑈 內(nèi) + 𝑈 外,1.7.1 電源的最大輸出功率,𝑃 出 =𝐸𝐼?

46、𝐼 2 𝑟(拋物線),1、關(guān)系式：,2、圖像：,,I0,Im,Pm,3、規(guī)律：,斷路,短路,輸出功率最大,1.7.2 輸出功率與電流關(guān)系 𝑃 出 —𝐼,𝑃 出 = 𝐸 𝑟 𝑈? 1 𝑟 𝑈 2,1、關(guān)系式：,2、圖像：,,U0,Um,Pm,3、規(guī)律：,短路,斷路,輸出功率

47、最大,1.7.3 輸出功率與電壓關(guān)系 𝑃 出 —U,𝑃 出 = 𝐼 2 𝑅= 𝐸 2 (𝑅?𝑟 ) 2 𝑅 +4𝑟,1、關(guān)系式：,2、圖像：,R0,Pm,3、規(guī)律：,短路,斷路,輸出功率最大,1.7.4 輸出功率與電壓關(guān)系 𝑃 出 —𝑅,所有電

48、路,所有電路,純電阻電路,在純電阻電路中，三個(gè)特殊狀態(tài)的聯(lián)系：,短路,斷路,當(dāng)𝑅=𝑟時(shí)，𝐼= 𝐸 2𝑟 ，𝑈= 𝐸 2 ， 𝑃 出 = 𝐸 2 4𝑟 ；,輸出功率最大,當(dāng)外電路發(fā)生變化時(shí)：,輸出功率越大,三者之間的關(guān)系,1.7.5 生活中常識(shí),1、當(dāng)負(fù)載獲得最大功率時(shí),由

49、于R=r,因而內(nèi)阻上消耗的功率和負(fù)載消耗的功率相等, 效率只有50%,顯然是不高的。在電子技術(shù)中,主要矛盾在于使負(fù)載獲得最大功率, 率高低已屬于次要問題,因而電路總是盡可能工作在R=r附近。與此相反,在電力系 中,主要目的是要有效地傳輸電能,降低電源內(nèi)阻及輸電線路上的損耗,提高效率,希望可能地減少電源內(nèi)部的損失以節(jié)省電力,而不是去追求負(fù)載獲得最大的功率,故必須使得 𝐼 2 𝑟

50、;? 𝐼 2 𝑅,即r ?R。,第八節(jié) 電壓源和電流源,【知識(shí)目標(biāo)】 1、理解電壓源和電流源的伏安特性曲線。 2、掌握兩種實(shí)際電源的電路模型及其伏安特性。【能力目標(biāo)】 1、能識(shí)別并畫出理想電流源、電壓源的符號(hào)。,1.7.1 電壓源,1、定義：凡具有恒定不變的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的電源，則稱為電壓源；,實(shí)際電壓源,1）當(dāng)電壓源開路時(shí)，輸出電流I=0，輸出電壓U=

51、E。,2）當(dāng)電壓源短路時(shí)，外接電阻R=0，輸出電壓U=0， 此時(shí)電流 𝐼 𝑠 =E/r， 𝐼 𝑠 稱為短路電流。,3）當(dāng)電壓源通路時(shí)，外電路電阻R減少，輸出電流I增加，輸出電壓下降。 此時(shí)輸出電壓等于U=E-Ir。,2、三種狀態(tài)：,1.7.2 理想電壓源,1、定義：我們把內(nèi)電阻等于零的電壓源稱為理想電壓源，或稱為恒壓源；,理想電壓源,2、特點(diǎn)：

52、 1）電源兩端的電壓是恒定的，不隨著外接電阻R而改 變； 2）輸出電流I隨著外接電阻R而改變。,3、三種狀態(tài)：,1）短路時(shí)，輸出電流I=∞。,2）開路時(shí)，輸出電流I=0。,3）通路時(shí)，輸出電流I=E/R。,4、當(dāng)r<<R時(shí)，U無限接近E，此時(shí)可以認(rèn)為他是理想電壓源。,1.7.3 電流源,1、定義：可以向外電路提供一定電流的電源稱為電流源。實(shí)際的電流源用 𝐼 𝑠

53、 和內(nèi)阻r并聯(lián)的模型來表示。當(dāng)有電流流過內(nèi)阻r時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生分流作用。 ；,1）當(dāng)電壓源開路時(shí)，輸出電流I=0，輸出電壓U= 𝐼 𝑠 r。,2）當(dāng)電壓源短路時(shí)，外接電阻R=0，輸出電壓U=0， 此時(shí)電流𝐼 = 𝐼 𝑠 。,3）當(dāng)電壓源通路時(shí)，當(dāng)外電路電阻R增大時(shí)，電流源輸出電壓增高，輸出電流下 降。此時(shí)輸出電流等于

54、19868;=𝐼 𝑠 ? 𝑈 𝑟 。,2、三種狀態(tài)：,實(shí)際電壓源,1.7.4 理想電流源,1、定義：我們把內(nèi)電阻無窮大的電流源稱為理想電流源，或稱為恒流源；,理想電壓源,2、特點(diǎn)： 1）輸出電流是恒定的， 𝐼 = 𝐼 𝑠 ，與輸出電壓無關(guān)。 2）輸出電壓隨著外接電阻R而變化。,3、三種狀態(tài)：,1）短路時(shí)