1、电路及基本物理量,1.理解电路的组成，会画电路图 2.掌握电流、电压、电位、电动势、电阻的概念，能应用基本公式计算。,一、电路和电路图,东方明珠夜景,问题：这些电来自哪里呢？,电路实物图,画起来太复杂、有些复杂的电路图根本无法表示。,一、 电路和电路图,电源、负载和连接导线及开关是组成电路最基本的元件。 电源：电路中提供电能或信号的器件负载：电路中吸收电能或输出信号的器件,图2-1 电路图,电路的组成和连接方式,1、电路,电路是由_、_、_、_组成的。,电源,开关,用电器,导线,2、电路的状态,开路又称断路。电气设备与导线之间接触不良也会使电路处于断路状态。,2、电路的状态,c、短路：把电源两
2、端直接用导线连接起来。是不允许的，因为会烧坏电源和导线，有可能导致火灾。,3、电路图,电路中的器件用统一规定的符号表示。这种用符号表示电路连接情况的图，叫做电路图。,实物图与电路图,画电路图须规范,小结,1、电路的组成：,2、电路的状态,3、电路图,4、电路的连接方式,二、电路中的几个物理量,1、电流,电流是怎么形成的？,电流方向？,电荷的定向移动形成电流。,电流方向的规定：,正电荷的定向移动方向。,金属导体内自由电子运动方向与电流一样吗？,相反,你能改变灯的亮度吗？,实验：,电灯为什么有时亮有时暗,通过电灯的电流有大小,电流强度表示电流的大小。（简称电流） 用字母 I 表示。电流的主单位：安
3、培（简称安）符号为 A ；常用单位有:毫安(mA)和微安(A )。,电流强度的定义及计算公式 1秒钟内通过导体的电量称为电流强度。,单位：安培, 符号为A。常用的单位有千安（kA）, 毫安（mA）, 微安（A）等。,练习：,1. 0.5安培= 毫安= 微安,500,5105,2. 200毫安= 安培= 微安,0.2,2105,3. 10000微安= 安培,0.01,怎样知道电流的大小,电流的测量,电流的测量可以用 电流表（安培表）,1确认目前使用的电流表的量程 2确认每个大格和每个小格所代表的电流值,实验,提示：点击导线连接电路,实验:连接电路，请认真检查后闭合开关！,提示,1电流表在电路中除
4、测电流外相当于导线 2电流从电流表正接线柱流进，从负接线柱流出时，指针正偏,讨论,a：为什么要选择量程？怎么选择量程？ b：电流表若与灯并联有什么后果？ c：接线柱反接有什么后果？ d：为什么绝对不允许直接与电源相连？,请注意,电流表使用不当，容易烧坏。因此使用电流表应注意以下事项： 1、正确选择量程。被测电流不得超过电流表的量程。 2、电流表必须串联在被测电路中。 3、使电流从电流表的“”接线柱流进，从“”接线柱流出。 4、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源两极。,当我们不知道电流的方向的时候该怎么办？,当我们不知道电流方向的时候，则需要设定电流的参考方向：参考方向：自己任意设定未
5、知电流的的方向为参考方向；,分析： 当参考方向与实际方向相同时，则I0当参考方向与实际方向相反时，则I0注意：负值表示方向相反而不是负电流值,练一练：,1、下列叙述错误的是（ ） A.科学上把自由电荷移动的方向规定为电流方向 B.没有电源就没有电流 C.闭合电路中，电流从电源的正极流向负极 D.负电荷移动的方向与电流方向相反,A,练一练：,2、如下图所示，假设导体甲和乙中分别有正电荷和负电荷在作定向移动，关于甲和乙导体中电流方向正确的是（ ） A.都是从左到右 B.都是从右到左,C.甲从左到右，乙从右到左 D.甲从右到左，乙从左到右,B,2.电压,电压是我们较熟悉的一个词,复习提问,1.电流是
6、怎样形成的？,2.要得到持续的电流 需要什么条件？,电源在电路中到底有怎样的作用呢？,结论,电源是提供电压的装置，电压是形成电流的原因,1、电压,（1）电压是衡量电场力作功本领的大小,在电场中，电场力F的将电荷Q由A点移动 至B点.到做的功WAB与电荷的比值。 UAB=WAB/Q 因此： 电场力将单位正电荷从电场中的a 点移到b 点所做的功，称其为a、b两点间的电压。,（2）电压的方向 电压方向规定为由高电位指向低电位 三种表示法：箭头表示 双下标表示 UAB,习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向。,请完成下列问题,1.电压的物理量符号：,U,2.电压的单位及常用单位：,伏特，简称伏，用符
7、号V表示 常用单位：千伏（KV）.毫伏（mV）.,1KV=103V=106mV,找一找,1.一节新干电池的电压： 2.一节蓄电池的电压： 3.家庭电路的电压： 4.对人体的安全电压：,1.5V2V 220V 不高于24V,练一练,1.请完成下列单位换算 1KV=( )V 2580mV=( )V=( )KV 2.电路中需要电源电压，需要用（ ）节干电池串联若是用蓄电池则需要（ ）节,103,2.58,2.58X10-3,8,6,电鳐的模样很怪,扁平身子,头和胸连在一起，浑身光滑无鳞，电鳐凭着自己的“电武器”，能随意放电，在海洋里几乎是无敌的,能产生200伏特以上的电压。 人如果不小心踩着海底的电
8、鳐时，它放出的电足够将一个成年人电倒。,关于电压表,演示,电压表的使用注意点：校零：检查电压表的指针是否对准零刻度线，如有偏差，进行校正。并联：电压表必须并联在被测电路两端，使电流从 “”接线柱流入电压表，从“”接线柱流出电压表。使被测电压不超出电压表量程：在已知电压大小的情况下，直接选择合适的量程；若不能判断，则先用大量程“试触”，然后再选择合适的量程。,电压的测量电压表,1.关于电压表，下列说法中不正确的是( )A.电压表必须串联在电路中；,B.电压表必须让电流从正接线柱流入，从负接线柱流出；,C.电压表可以不通过用电器直接接在电源的两极上； D.电压表使用时不能超量程；,知识反馈,A,我
9、国家用电灯、电视机的电压为 ，一节干电池的电压为 ，对人体的安全电压应 ，合 kV。日光灯工作电流约为0.15A，合为 mA。,知识反馈,如图所示电路中，开关S闭合时电压表测量的是（ ） A.电源电压 B.L1两端的电压 C.L2两端的电压 D.L1两端的电压和电源电压之和,知识反馈,C,组： （2）根据丙标出的电流方向，从电池组、电压表、电流表三个元件中选出两个元件符号，分别填进丙电路的空缺处，填进后要求灯泡L1和L2串联，且都能发光。,丙,乙,甲,电位,电位是指电路中某点与参考点间的电压。,为了分析方便，在电路中通常选择一点作为参考点，其它各点与参考点间的电压就是电位。参考点称为零电位点，
10、用“o”表示。高于参考点的电位为正电位，低于参考点的电位为负电位。在电力工程中，常取大地为参考点。凡是外壳接大地的电气设备，其外壳都是零电位，在电子电路中常取许多元件的汇集点作为零电位点，也称为公共“地”（要注意此时并不与“大地”相接）。如图1-5所示，在 电路图中，常用“ ”表示公共地，用“ ”表示接大地。 电位的单位与电压的单位相同。 电路中某两点间电压就是这两点的的电位差。电位与电压的区别在于参考点的选取位置不同时，电位的高低也不同，而电压的大小则不变，即电压与参考点无关。所以用字母表示电压时常常带有下标，如Uab是表示电路中a点与b点的电压。,电动势,电动势是存在于电源内部，电源把正电
11、荷从电源负极移动到电源正极的能力,因此我们也称电动势是电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。 在电源开路时，电源两端的电压与电动势在数值上相等。而在电路接通时，电源两端的电压比电动势小。电动势用E表示。,电阻,在电工学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。不同的导体，电阻一般不同。 通常用R表示，电阻的单位是欧姆，。 k（M）（兆欧），日常用的白炽灯，灯丝电阻为几百欧到几千欧。,决定导体电阻大小的因素是,决定导体电阻大小的因素是导体的材料、长短L、横切面积S（粗细）。 R= 高压输电用的电线，使用的金属线又粗又直，就是为了尽量减小电线的电阻。绝缘体对电流的阻碍作用大，导体能电流的
12、阻碍作用小，1m长的天然橡胶棒的电阻，大约是相同粗细、长短铁棒的21016倍。,此外，温度对导体的电阻也有影响，一只白炽灯灯丝电阻在不发光时，只有几十，但在发光时却是几百到几千。,13 欧姆定律,部分电路欧姆定律只含有负载而不包含电源的一段电路称为 部分电路。定律内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比。I = U / R ; I = - U/R,全电路欧姆定律全电路是含有电源的闭合电路；内电路：电源内部的电路内电阻：电源内部的电阻外电路：电源外部的电路外电阻：外电路中的电阻,定律内容：在全电路中，电流与电源的电动势成正比，和整个电路的总电阻之和成反比。I = E / （R+ r）E = I
13、（R+ r）= U外 + U内,请问：日常生活中有那些用电器？这些用电器都在进行着哪些能量转化？举例说明.,问题1：,热水器,电池,白炽灯,电吹风,蓄电池,14 电功和电功率,电流通过电灯、电炉等用电器时都要做功。,电流做功，电灯发光。,电流做功，电炉发热。,电流做功，电扇转动。,电流做功，电车开动。,电能转化为其他形式的能,电流不仅通过电动机时做功，通过电灯、电炉等用电器时都要做功，电流通过电炉时发热，电能转化为内能。电流通过电灯时灯丝灼热发光，电能转化为内能和光能。,电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。,1.电 功,研究表
14、明：电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功。如果电压U 的单位用伏特，电流 I 的单位用安培，时间 t 的单位用秒，电功 W 的单位就是焦耳。计算电功的公式是：W = U I t,这就是说，电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。,2.电 能 表,电功通常用电能表来测定。把电能表接在电路中，电能表的记数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。,1KWh电的作用,电炉炼钢1.6Kg,生产化肥0.7Kg,1KWh电的作用,采掘原煤105Kg,电车行驶0.85km,1KWh电的作用,一次灌溉麦田330m2,机织棉布11m,二、电
15、功率,1.电功率：为了表示电流做功的快慢，物理学中引入了电功率的概念。,电流在单位时间内所做的功叫做电功率。 公式：P = W/ t = U I t / t = U I 电功率的单位：瓦特（W），还有千瓦（KW） 1KW = 1000W,三、电流的热效应,家庭电路中使用功率过 大的用电器可能引起火灾,焦耳定律,电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律可以用公式Q = I2 Rt 来表示。,电热的作用,常见的电热器：,六、电热的作用,1. 电热的利用：电热器是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅电烤炉等都是常见
16、的电热器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。电热器的优点：利用电热器清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。,2. 防止电热的危害：在电动机里，电流主要用来做 机械功，但电动机里的导线有电阻， 也要产生热量，使导线的温度升高， 温度超过绝缘材料的耐热温度，绝 缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。 这就需要考虑如何加快散热。有的 电动机里装有风扇，外壳做成如图 形状，都是为了加快散热。,六、电热的作用,2. 防止电热的危害：收音机、电视 机也要考虑散热， 所以在机壳上都有 散热孔。,六、电热的作用,负载的额定值,额定功率,用电
17、器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）,用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）,实际电压,用电器实际工作时的电压,实际功率,用电器在实际电压下的功率,实际功率与额定功率的关系,实际电压,大于,等于,小于,额定电压,实际功率,大于,等于,小于,额定功率,影响寿命,正常工作,不能正常工作,额定电压,负载获得最大功率条件,电源接上用电器后，电源既要向用电器输送功率，自身也需要消耗功率。所以 ，电源输出的总功率由自身消耗功率与外部消耗两部分组成。负载获得最大功率条件：R=r（负载与电源匹配）,一、 电阻串联,串联电路的总电阻 等于各分电阻之和。,2.1-2.3 电阻的串联、并联和混联,电阻串联电路
18、特点：1、电流处处相等I 总 = I1 = I2 = I3 =I4 2、电路两端总电压等于各个电压之和U 总 = U1 + U2 + U3 + U4 3、电路的总电阻等于各个电阻之和R 总 = R1 + R2 + R3 + R4 4、电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比U 1 / R1 = U2 / R2 = U3 / R3 = U4 / R4 ,二、电阻并联,电阻并联电路特点：1、电路中各个电阻两端电压相等U总 =U1 = U2 = U3 =U4 2、电路总电流等于各个电流之和I总 = I1 + I2 + I3 + I4 3、电路的总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和1/ R 总 = 1/R
19、1 +1/ R2 +1/ R3 +1/ R4 4、电路中各个支路的电流与它的阻值成反比U 1 / R1 = U2 / R2 = U3 / R3 = U4 / R4 ,三、电阻的串并联,化简步骤,1、以AB为所需化简电路标记电路首尾 2、从A出发，按顺序每经过一个电阻节点标记其他字母，到B结束； 3、检查所标记的字母节点有否存在等电位点 4、重画一条以AB为首尾的电路，在AB间按原图所标字母顺序填入字母； 5、在新图对应字母间填入相应的电阻； 6、化简等效电路。,三、电阻的串并联,A,B,C,C,B,C,40,40,30,30,R = (4040)+(303030) = 30,A,30,A,R2
20、,R3,R4,练习：,1、,R1,B,C,E,D,A,C,A,B,C,R1,R2,R3,R4,2、,R1,R2,R3,R4,R5,A,B,C,C,A,B,C,R1,R2,R3,R4,R5,复杂电路：有两个或两个以上的有电源的支路组成的多回路电路，不能直接运用欧姆定律求解，也不能运用电阻串、并联的计算方法将它简化成一个单回路电路，即。如下图：,几个概念,2. 节点：三条或三条以上支路的汇交点。,节点,4. 网孔：简单的不可再分的回路。,1. 支路：有一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。,3. 回路：任意的闭合电路。,一、基尔霍夫电流定律 (KCL),a) 电路中任意一个节点上，流入节点的电流
21、之和，等于流出 节点的电流之和。I入=I出,+,b) 在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。,+（-）+（-）+（-）+,a,b,I1,I2,I3,E1,E2,R1,R3,R2,如图： I1 I2 I3,KCL解题步骤,1、设定各支路的电流参考方向； 2、列KCL方程 3、计算并根据结果判断电流实际方向。,例： 如图，已知mA，3mA，mA， 求 其余各电阻中的电流。,解:,应用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式：A 点： D 点： 4 C 点： ,先任意标定未知电流、的参考方向，如图所示。,求得： 其中0，表示的实际方向与图中的参考方向相反。,二、基尔霍夫电压定律 (KVL)在任一
22、瞬间,沿任一闭合回路绕行一周 , 各部分电压降的代数和等于零。即 U,与绕向一致的电压取正 , 反之取负。 （电源电压方向也作电压处理）,KVL解题步骤,1、设定回路绕行方向（顺时针或逆时针）2、沿回路绕行方向绕行一周，列出各段回路电压，与回路绕行方向一致电压取正“+”，与回路绕行方向相反电压取负“-”3、令式子为0,R1,R2,I1,I2,Us1,Us2,a,I1 R1 Us1 Us2 I2 R2,规定: 与绕向一致的电压 和电流取正，反之取负。,b,R3,I3,a,b,I1,I2,I3,E1,E2,R1,R3,R2,I1,回路1：,I1 R1 E1 I3 R3,回路2：,I3 R3 E2
23、I2 R2,I2,基尔霍夫第二定律,在任一回路循环方向上，回路中电动势的代数和恒等于电阻上电压的代数和。E= IR与绕向一致的电压取正 , 反之取负（电源电压方向为电动势方向）,a,b,I1,I2,I3,E1,E2,R1,R3,R2,I1,回路1：,E1 I1 R1 I3 R3,回路2：,E2 I3 R3 I2 R2,I2,如图：,例：以点为起点列KVL方程(回路绕行方向以顺时针为例)：,U,E= IR, E1 + E2 = ,基尔霍夫定律的应用,支路电流法：,对于一个复杂电路，先假设各支路的电流方向和回路绕行方向，再根据基尔霍夫定律，列出方程式来求解支路电流的方法，即支路电流法。,基尔霍夫定律的应用,例题：如图，已知电源电动势 , 电阻， ， ，求各电阻中的电流。,解：(1) 设各支路电流方向、回路绕行方向,(2)列出节点电流方程式： (3) 列出回路电压方程式： + (4) 代入已知数解方程，求出各支路的电流 - (5) 确定各支路电流的实际方向。,例：如图,120 ,130 电阻 0，2 ， 0 ，求各电阻中的电流。,2,3,E1,E2,解：(1) 设各支路电流方向、回路绕行方向,(2)列出节点电流方程式： (3) 列出回路电压方程式： 1 +33 (4) 代入已知数解方程，求出各支路的电流 1 -10 11(5) 确定各支路电流的实际方向。,
