电工技术基础与技能第2章-直流电路课件.ppt

1、1第第2 2章章 直流电路直流电路学习目标学习目标 知识目标知识目标：v 了解电路组成的基本要素，理解电路模型；v 理解参考方向的含义和作用，会应用参考方向解决电路中的实际问题；v 理解电流、电压和电功率，并能进行简单计算；v 了解电阻器及其参数，会计算导体电阻；v 了解电阻元件电压与电流的关系，掌握欧姆定律；v 掌握基尔霍夫电流、电压定律，并能应用基尔霍夫电流、电压定律列出两个网孔的电路方程；v 了解实际电源的电路模型、负载获得最大功率的条件及其应用。2第第2 2章章 直流电路直流电路学习目标学习目标 技能目标技能目标：v 会识读简单电路图，会根据简单的实物电路画出电路图；v 能识别常用、新

2、型电阻器，会识读色环电阻；会用万用表测量电阻值；v 会使用直流电压表、直流电流表和万用表测量电路中的电压和电流；v 能对电阻性电路进行故障检查。3任务总览任务总览2.1 2.1 电路与电路图电路与电路图 2.2 2.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 2.5 2.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 实训项目操作指导实训项目操作指导 本章小结本章小结 第第2 2章章 直流电路直流电路2.3 2.3 电阻及电阻器电阻及电阻器 2.4 2.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用 42.1 电路与电路图电路与电路图v 2.1.1 电路组成及各部分的作用电路组成及各部分的作用 用导线将电池、开关和

3、小电珠按下图连接起来，合上开关，电珠亮了，断开开关电珠就熄灭了。电源：把其它形式的能转换成电能。负载：使用电能做功的装置，把电能转换成其它形式的能。导线：将电源、开关、负载接成闭合回路，输送和分配电能。开关：控制电路的接通和断开。5通路断路短路2.1 电路与电路图电路与电路图电路的三种状态通路状态：开关接通，构成闭合回路，电路中有电流通过。断路状态：开关断开或电路中某处断开，电路中无电流。短路状态：电路（或电路中的一部分）被短接。62.2 电路的基本物理量电路的基本物理量v 2.2.1 电流、电压、电位、电动势电流、电压、电位、电动势 1.电流 电荷的定向移动形成电流。习惯上规定正电荷的运动方

4、向为电流的实际方向。参考方向参考方向 72.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 大小和方向均不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流电流，如图a所示。大小随时间变化但方向不随时间变化的电流称为脉动直流电流，如图b所示。大小和方向都随时间变化，这样的电流称为交流电流，如图c所示。a)b)c)直流电流 脉动直流电流 交流电流82.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 2.电压 电压电压是衡量电场力对电荷做功本领大小的物理量。A、B两点之间的电压UAB在数值上等于单位正电荷在电场力作用下，由A点移动到B点电场力所做的功。电压的方向电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。92.2 电路的基本物理量

5、电路的基本物理量 3.电位、电动势 电位电位指电场力把单位正电荷从电场中的一点移到参考点所作的功。在电源内部，电源力把正电荷从低电位点（电源负极）移到高电位点（电源正极）反抗电场力所做的功与被移动电荷的电荷量的比，叫做电源的电动势电源的电动势。102.2 电路的基本物理量电路的基本物理量v 2.2.2 电功、电功率、电流热效应电功、电功率、电流热效应 1.电功 1)电流做的功叫做电功电功。公式为：W=UIt 22UWtI RtR对于纯电阻电路：2)电流在单位时间内所做的功称为电功率电功率。22WUPUII RtR3)导体中有电流通过，导体就会发热的现象叫电流的热效应电流的热效应。2QI Rt1

6、12.3 电阻及电阻器电阻及电阻器v 2.3.1 电阻与电阻定律电阻与电阻定律 导体对电流的阻碍作用叫电阻。一定材料制成的导体，电阻和它的长度成正比，和它的截面积成反比，这个结论叫做电阻定律电阻定律。LRS材料名称电阻率/m材料名称电阻率/m银1.6510-8钨5.310-8铜1.7510-8锰铜4.410-7铝2.8310-8康铜5.010-7低碳钢1.310-7镍铬铁1.010-6铂1.0610-7碳1.010-6几种常见材料的电阻率 电阻和电阻器电阻和电阻器122.3 电阻及电阻器电阻及电阻器电阻器外形电阻器外形利用导体对电流的阻碍作用可以做成电阻器。固定电阻器可变电阻器132.3 电阻

7、及电阻器电阻及电阻器电阻阻值表示法电阻阻值表示法颜色有效数字倍率允许偏差颜色有效数字倍率允许偏差棕11011%灰8108红21022%白9109橙3103黑0100黄4104金10-15%绿51050.5%银10-210%蓝61060.25%无色20%紫71070.1%色环的具体含义 口诀口诀：棕红橙黄绿、蓝紫灰白黑：棕红橙黄绿、蓝紫灰白黑 常用电阻器的阻值表示方法有两种，一是用数字直接标注；二是色标法标注。142.3 电阻及电阻器电阻及电阻器电阻阻值表示法电阻阻值表示法四环电阻器四环电阻器 五环电阻器五环电阻器 15小知识小知识 新型敏感电阻器新型敏感电阻器压敏电阻压敏电阻 光敏电阻光敏电阻

8、 湿敏电阻湿敏电阻 气敏电阻气敏电阻 热敏电阻热敏电阻 162.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用v 2.4.1 欧姆定律欧姆定律 1.部分电路欧姆定律 在电路中，流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，和电阻值成反比。公式为：RUI 例 图示电路中，已知电源电动势E为1.5V，电阻为100，求电路中的电流。1.50.01515100UVIAmAR解解：根据欧姆定律 172.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用 2.全电路欧姆定律 闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比，即例例 有一闭合电路如图所示，电源电动势E=12V，其内阻r=2，负载电阻R=10，求电路中的电流I、负载

9、电阻R两端的电压UR、电源内阻r上的电压降Ur。解解：根据全电路欧姆定律 EIRr121(102)EVIARr负载两端电压 UR=IR=1A10=10V电源内阻上的电压降为 Ur=Ir=1A2=2V182.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用v 2.4.2 电阻串、并联电路电阻串、并联电路 1.电阻串联电路 把两个或多个电阻依次连接起来，组成中间无分支的电路，叫做电阻串联电路电阻串联电路。电路特点电路特点123IIII123UUUU123RRRR312123UUUUIRRRR1112RUURR2212RUURR分压公式分压公式 192.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用 2.电阻并联电路 把

10、两个或两个以上电阻接到电路中的两点之间，电阻两端承受同一个电压的电路叫做电阻并联电路电阻并联电路。电路特点电路特点分流公式分流公式 123UUUU123IIII1231111RRRR112233UI RI RI R2112RIIRR1212RIIRR202.4 欧姆定律及其应用欧姆定律及其应用 3.电阻混联电路 既有电阻串联又有电阻并联的电路叫做电阻混联电路电阻混联电路。分析混联电路的方法分析混联电路的方法 1）确定等电位点、标出相应的符号。导线、开关和理想电流表的电阻可忽略不计，可以认为导线、开关和电流表联接的两点是等电位点。2）把标注的各字母按水平方向依次排开，待求两端的字母排在左右两端.

11、3）将各电阻依次接入与原电路图对应的两字母之间，画出等效电路图。4）画出串并联关系清晰的等效电路图。根据等效电路中电阻之间的串、并联关系求出等效电阻。212.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 v 2.5.1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.基本概念【支路支路】由一个或几个元件串联后组成的无分支电路。【节点节点】电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。【回路回路】电路中任意一个闭合路径称为回路。【网孔网孔】中间无支路穿过的回路称为网孔 例例 指出右图电路中的支路数、节点数、回路数。解解 图中支路数b=3、节点数n=2、回路数m=3。222.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 2.基

12、尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律：也叫节点电流定律，定律是：在任一时刻，对电路中的任一节点，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。出入II232.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 3.基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律：也叫回路电压定律，定律是：在任一时刻，对任一闭合回路，沿回路绕行方向上各段电压的代数和为零，其数学表达式为 0U 242.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 v 2.5.2 电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换 1.电压源 一个能输出恒定不变的电压且输出电压值与其电流无关的电源，称为理想电压源。当负载在一定范围内变化时，它的端电压随之变化，而

13、输出电流恒定不变，这类电源称为理想电流源。2.电流源 电流源 电压源 252.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 3.电压源、电流源等效变换 实际电压源和实际电流源之间可以等效变换。0SSUIR0SSUI R1）电压源与电流源的等效变换只对外电路等效，对内电路不等效。2）理想电压源和理想电流源之间不能进行等效变换。3）等效变换前后电源内阻不变。4）等效变换时，US与IS的方向是一致的，即电流源输出电流的一端与电压源的正极相对应。262.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 v 2.5.3 戴维宁定理戴维宁定理 戴维宁定理戴维宁定理：任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，可以用一个等

14、效的电压源来代替，这个等效电压源的电动势US等于该有源二端网络的开路电压Uoc，等效电源的内阻R0等于该有源二端网络中所有电源不作用时的等效电阻。1)断开待求支路，得到有源二端网络。2)计算有源二端网络两端点间的开路电压 UOC。3)将有源二端网络内各电源置零，求从端口处看进去的等效电阻 R0。4)将待求支路与等效电源连接，画出等效简化电路，计算待求量。维宁定理解题步骤维宁定理解题步骤 272.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 例题 如图所示电路中，已知E1=3V,E2=15V，R1=3,R2=6,R3=2,试用戴维宁定理求通过R3的电流及R3两端电压U3。解解：1）断开R3所在支路，

15、如图b所示，计算开路电压UOC，即等效电源的电动势US。a)12123 15236EEIARR22152 63SOCUUEIRV b)2）将有源二端网络中各电源不作用，即将电动势用短路代替，成为无源二端网络，如图c所示，计算出等效电阻Rab，即等效电压源的内阻R0。282.5 一般直流电路的分析一般直流电路的分析 3）将所求的等效电源US、R0与待求支路的电阻R3联接，形成戴维宁等效电路，如图2-67d所示。计算支路电流I3和电压U3。d)120123 6236abR RRRRR 30330.7522SUIARR3330.75 21.5UI RVc)292.5 一般直流电路的分析一般直流电路的

16、分析 v 2.5.4 负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件 负载获得最大功率的条件当 R0=RL时,负载上获得最大功率。02Smax4RUP负载电阻等于电源内阻，这在无线电技术中称为负载匹配负载匹配。30实训一实训一 简易发光电路的安装与检测简易发光电路的安装与检测讲述电路原理v 任务一任务一 简易发光电路的安装简易发光电路的安装【控制要求控制要求】开关闭合，发光二极管亮；开关断开，发光二极管灭。简易发光电路原理图如下图所示。【实训目标实训目标】1.会识读简单的电路突然，了解电路的组成；2.能识别电阻、发光二极管，会用万用表电阻挡检测电阻、发光二极管；3.会使用面包板安装简单电路；4.

17、会测量直流电压和直流电流。简易发光电路原理图31实训一实训一 简易发光电路的安装与检测简易发光电路的安装与检测面包板发光二极管电阻器按钮开关【所用元器件所用元器件】电池导线32实训一实训一 简易发光电路的安装与检测简易发光电路的安装与检测【万用表初步认识万用表初步认识】1.1.挡位挡位2.2.量程量程MF47型 万用表面板3.3.使用注意事项使用注意事项使用前使用前使用后使用后33实训一实训一 简易发光电路的安装与检测简易发光电路的安装与检测【元器件检测元器件检测】检测开关检测二极管“长脚正、短脚负”34实训一实训一 简易发光电路的安装与检测简易发光电路的安装与检测【电路安装电路安装】35本章

18、小结本章小结 v 1）电流所通过的路径称为电路。电路一般由电源、负载、开关和连接导线四部分组成。电路分为通路、断路和短路三种状态。v 2）电路的主要物理量有电流、电压、电位、电动势、功率、电能等。v 3）导体对电流的阻碍作用叫电阻。导体电阻的大小决定于导体本身的性质和几何尺寸，电阻定律用公式表示为v 4）电阻的连接分为串联、并联、混联三种。LRS36本章小结本章小结 v 5）欧姆定律是计算电路的最重要、最基本的定律之一，它反映了电阻及其电压、电流之间的关系。应用于一段电路中称为部分电路欧姆定律，应用于全电路中称为全电路欧姆定律。v 6）电阻串联电路的特点，电阻并联电路的特点。v 7）基尔霍夫定

19、律是研究电路的基本的定律，包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律(KVL)。对于简单电路、复杂电路、直流电路、交流电路、线性电路、非线性电路都适用。37本章小结本章小结 v 8）实际电压源与实际电流源可进行等效变换，等效变换公式为：v 9）戴维宁定理是将有源二端网络用等效电压源来代替，电压源的电动势US等于该网络的开路电压UOC，等效电源的内阻R0等于该原网络中所有电源不作用时的等效电阻。v 10）负载获得最大功率的条件是：负载电阻等于电源内阻，即当RL=R0时，负载RL上获得最大功率，最大功率为 2max04SUPR0SSUIR0SSUI R2max04SUPR38 制作：姚锦卫 E-mail：