《電工基礎(chǔ)》(勞動(dòng)第五版)課件——第二章[知識(shí)發(fā)現(xiàn)]

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1、第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析21 全電路歐姆定律22 電阻的連接23 直流電橋1學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握全電路歐姆定律。2.能用全電路歐姆定律分析電路的三種工作狀態(tài)。3.掌握測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。21 21 全電路歐姆定律全電路歐姆定律第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析歐姆定律的內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，其公式為實(shí)際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱(chēng)為部分電路部分電路 。這一定律應(yīng)稱(chēng)為部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律。一、部

2、分電路歐姆定律一、部分電路歐姆定律3學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電壓和電流方向相同 電壓和電流方向相反部分電路參考方向的選取4學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫(huà)出電阻的U/I 關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為伏安特性曲線(xiàn)伏安特性曲線(xiàn)。伏安特性曲線(xiàn)是直線(xiàn)的電阻元件，稱(chēng)為線(xiàn)性電阻線(xiàn)性電阻，其電阻值可認(rèn)為是不變的常數(shù)。不是直線(xiàn)的，則稱(chēng)為非線(xiàn)性電阻非線(xiàn)性電阻。線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn) 非線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn)5學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析與部分電路相對(duì)應(yīng),含有電源的閉合電路稱(chēng)為全電路全電路 。電源內(nèi)部

3、的電路稱(chēng)為內(nèi)電路內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱(chēng)為內(nèi)電阻內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)阻。電源外部的電路稱(chēng)為外電路外電路，外電路中的電阻稱(chēng)為外電阻外電阻。二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律簡(jiǎn)單的全電路6學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析全電路歐姆定律全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻(內(nèi)電阻與外電阻之和)成反比，公式為由上式可得7學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析式中U內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U外為外電路的電壓降，也是電源兩端的電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)等于外

4、電路電壓降與內(nèi)電路電壓降之和。在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)發(fā)出的功率，等于負(fù)載電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)系稱(chēng)為電路中的功率平衡功率平衡。8學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析由全電路歐姆定律可知,電源端電壓U 與電源電動(dòng)勢(shì)E 的關(guān)系為當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)阻r 一定時(shí),電源端電壓U 將隨負(fù)載電流I 的變化而變化。電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系特性稱(chēng)為電源的外特性,其關(guān)系特性曲線(xiàn)稱(chēng)為電源的外特性曲線(xiàn)。三、電路的三種狀態(tài)三、電路的三種狀態(tài)電源的外特性曲線(xiàn)9學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.1.通路通路開(kāi)關(guān)SA 接到位置1時(shí),電路處

5、于通路通路狀態(tài)。電流從電源的正極沿著導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)負(fù)載最終回到電源的負(fù)極,電流形成閉合路徑,所以也稱(chēng)閉路閉路。這是電路的正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)。電路的三種狀態(tài)10學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電路中電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一定時(shí),端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過(guò)大電流的負(fù)載稱(chēng)為大負(fù)載大負(fù)載,把通過(guò)小電流的負(fù)載稱(chēng)為小負(fù)載小負(fù)載。11學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析2.2.開(kāi)路開(kāi)路( (斷路斷路) )開(kāi)關(guān)SA 接到位置2時(shí),電路處于開(kāi)路開(kāi)路狀態(tài),相當(dāng)于負(fù)載電阻R或電路中某處連接導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi)。此時(shí)電路中電流為零,內(nèi)阻壓降也

6、為零,U 外=E-Ir =E,即電源的開(kāi)路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。電路的三種狀態(tài)12學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析開(kāi)關(guān)SA 接到位置3時(shí),相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線(xiàn)直接相連,電路處于短路短路狀態(tài)。電路中短路電流I短=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都很小,所以短路電流極大。此時(shí)電源對(duì)外輸出電壓U =E-I短r=0。電源短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài),必須避免發(fā)生。3.3.短路短路電路的三種狀態(tài)13學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 在圖示電路中,設(shè)電阻R1=14,R2=9。當(dāng)開(kāi)關(guān)SA 接到位置1時(shí),由電流表測(cè)得I1=0.2A;接到位置2時(shí),測(cè)得I2=0.3A。求

7、電源電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)電阻r。解:根據(jù)全電路歐姆定律,可列出聯(lián)立方程:消去E，解得把r 值代入E=I1R1+I1r 或E=I2R2+I2r,可得14學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及其應(yīng)用。2.能綜合運(yùn)用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關(guān)系分析計(jì)算簡(jiǎn)單電路。2222電阻的連接電阻的連接第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析一、電阻的串聯(lián)一、電阻的串聯(lián)像這樣把多個(gè)元件逐個(gè)順次連接起來(lái),就組成了串聯(lián)電路串聯(lián)電路。串聯(lián)而成的裝飾小彩燈電路16學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻的串聯(lián)電路 等效電路電阻的串聯(lián)17學(xué)習(xí)園地第

8、二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):(1)電路中流過(guò)每個(gè)電阻的電流都相等。(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和,即(4)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即18學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析兩個(gè)電阻串聯(lián)19學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用20學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 有一只微安表,表頭等效內(nèi)阻Ra=10k,滿(mǎn)刻度電流(即允許通過(guò)的最大電流)Ia=5

9、0A,如改裝成量程為10V 的電壓表,應(yīng)串聯(lián)多大的電阻?解:按題意,當(dāng)表頭滿(mǎn)刻度時(shí),表頭兩端電壓Ua 為設(shè)量程擴(kuò)大到10V 需要串入的電阻為Rx,則21學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析把多個(gè)元件并列地連接起來(lái),由同一電壓供電,就組成了并聯(lián)電路并聯(lián)電路。三、電阻的并聯(lián)三、電阻的并聯(lián)家庭用電器的并聯(lián)22學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻的并聯(lián)電路 等效電路電阻的并聯(lián)23學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):(1)電路中各電阻兩端的電壓相等,且等于電路兩端的電壓。(2)電路的總電流等于流過(guò)各電阻的電流

10、之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即(4)電路中通過(guò)各支路的電流與支路的阻值成反比,即24學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析兩個(gè)電阻并聯(lián)電路25學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1. 凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路,任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。2. 獲得較小阻值的電阻。3. 擴(kuò)大電流表的量程。四、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用四、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用26學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.n 個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻是一個(gè)電

11、阻的1/n。2.若干個(gè)不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻。27學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱(chēng)為混聯(lián)混聯(lián)。對(duì)于電阻混聯(lián)電路的計(jì)算,只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)的規(guī)律逐步求解即可,但對(duì)于某些較為復(fù)雜的電阻混聯(lián)電路,一下子難以判別出各電阻之間的連接關(guān)系時(shí),比較有效的方法就是畫(huà)出等效電路圖等效電路圖,即把原電路整理成較為直觀(guān)的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖,然后計(jì)算其等效電阻。五、電阻的混聯(lián)五、電阻的混聯(lián)28學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 圖示電路中R1=R2=R3=2,R4=R5=4，求A、B間的等效電阻RAB。

12、解:(1)為了便于看清各電阻之間的連接關(guān)系,在原電路中標(biāo)出點(diǎn)C,如圖b所示。29學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析(2)將A、B、C各點(diǎn)沿水平方向排列,并將R1R5依次填入相應(yīng)的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、C之間,R3在B、C之間,R4在A、B之間,R5在A、C之間,即可畫(huà)出等效電路圖,如圖所示。(3)由等效電路可求出A、B之間的等效電阻,即:30學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析等效變換方法并不是求解等效電阻的唯一方法。其他常用的方法還有利用電流的流向及電流的分、合畫(huà)出等效電路圖,利用電路中各等電位點(diǎn)分析電路畫(huà)出等效電路圖等?；炻?lián)電路混聯(lián)電路

13、的功率關(guān)系功率關(guān)系是:電路中的總功率等于各電阻上的功率之和。這一規(guī)律同樣適用于串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。31學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 燈泡A的額定電壓U1=6V,額定電流I1 =0.5A;燈泡B的額定電壓U2=5V,額定電流I2 =1A?，F(xiàn)有的電源電壓U=12V,如何接入電阻可使兩個(gè)燈泡都能正常工作?解:利用電阻串聯(lián)的分壓特點(diǎn),將兩個(gè)燈泡分別串上R3與R4再予以并聯(lián),然后接上電源。下面分別求出使兩個(gè)燈泡正常工作時(shí)R3與R4的額定值。32學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析(1)R3兩端電壓為:U3=U -U1=12-6=6VR3的阻值為:

14、R3的額定功率為:P3=U3I1=60.5=3W所以,R3應(yīng)選12/3W 的電阻。(2)R4兩端電壓為:U4=U -U2=12-5=7VR4的阻值為:R4的額定功率為:P4=U4I2=71=7W所以,R4應(yīng)選7/7W 的電阻。33學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電池的連接電池的連接1.電池的串聯(lián)當(dāng)用電器的額定電壓高于單個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí),可以將多個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)使用,稱(chēng)為串聯(lián)電池組。串聯(lián)電池組 等效電路34學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析2.電池的并聯(lián)有些用電器需要電池能輸出較大的電流,這時(shí)可使用并聯(lián)電池組。并聯(lián)電池組 等效電路35學(xué)習(xí)園地第二章

15、第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握直流電橋的平衡條件和用直流電橋測(cè)量電阻的方法。2.了解不平衡直流電橋的應(yīng)用。3.能用直流電橋正確測(cè)量電阻。2323直流電橋直流電橋第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電橋是測(cè)量技術(shù)中常用的一種電路形式。本節(jié)只介紹直流電橋。圖中的四個(gè)電阻都稱(chēng)為橋臂橋臂,Rx 是待測(cè)電阻。B、D間接入檢流計(jì)G。調(diào)整R1、R2、R三個(gè)已知電阻,直至檢流計(jì)讀數(shù)為零,這時(shí)稱(chēng)為電橋平衡電橋平衡。電橋平衡時(shí)B、D兩點(diǎn)電位相等,即一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用直流電橋電路37學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分

16、析 UAB =UAD UBC =UDC因此 R1I1=RxI2 R2I1=RI2可得 R1R=R2Rx上式說(shuō)明電橋的平衡條件平衡條件是:電橋?qū)Ρ垭娮璧某朔e相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測(cè)電阻Rx 的值。38學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析直流電橋?qū)嵨飯D39學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電橋的另一種用法是:當(dāng)Rx 為某一定值時(shí)將電橋調(diào)至平衡,使檢流計(jì)指零。當(dāng)Rx 有微小變化時(shí),電橋失去平衡,根據(jù)檢流計(jì)的指示值及其與Rx 間的對(duì)應(yīng)關(guān)系間接測(cè)知Rx 的變化情況。同時(shí)它還可將Rx 的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化,這在測(cè)量和控制技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。二、

17、不平衡直流電橋的應(yīng)用二、不平衡直流電橋的應(yīng)用40學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1. 1. 利用電橋測(cè)量溫度利用電橋測(cè)量溫度把鉑(或銅)電阻置于被測(cè)點(diǎn),當(dāng)溫度變化時(shí),電阻值也隨之改變,用電橋測(cè)出電阻值的變化量,即可間接得知溫度的變化量。2. 2. 利用電橋測(cè)量質(zhì)量利用電橋測(cè)量質(zhì)量把電阻應(yīng)變片緊貼在承重的部位,當(dāng)受到力的作用時(shí),電阻應(yīng)變片的電阻就會(huì)發(fā)生變化,通過(guò)電橋電路可以把電阻的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量,經(jīng)過(guò)電壓放大器放大和處理后,最后顯示出物體的質(zhì)量。41學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析利用電橋測(cè)量質(zhì)量42學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路

18、的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析本章小結(jié)本章小結(jié)1. 部分電路歐姆定律:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,其表達(dá)式為 。2. 全電路歐姆定律:閉合回路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,與電路中內(nèi)電阻和外電阻之和成反比,其表達(dá)式為 。3. 電源產(chǎn)生的電功率等于負(fù)載消耗的電功率與電源內(nèi)電阻消耗的電功率之和。43學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析4. 電路在三種狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系見(jiàn)表。44學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析5. 串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)見(jiàn)表。45學(xué)習(xí)園地第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析6. 直流電橋平衡的條件為：相對(duì)橋臂上的電阻乘積相等。46學(xué)習(xí)園地