1、电工电子技术与技能（非电类少学时）电工电子技术与技能（非电类少学时）程周程周 主编主编中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源114:591 直流电路1.1电电路路1.2电电路的常用基本物理量路的常用基本物理量1.3电电阻元件阻元件与欧与欧姆定律姆定律1.4电电阻的阻的连连接接123451.5基尔霍夫定律基尔霍夫定律214:591.1 电路u观察与思考观察与思考图图1.1 手电筒的结构与电路图手电筒的结构与电路图314:591.1 电路u观察图观察图1.1可以得到以下结论可以得到以下结论电流所流过的路径称为电路。电流所流过的路径称为电路。它是为了某种需要由电工设备或它是为了某种需要由电
2、工设备或元件按一定方式组合起来的元件按一定方式组合起来的。电路的基本组成包括：电源、负载、导线及开关。电路的基本组成包括：电源、负载、导线及开关。电源：将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。如发电机、电源：将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。如发电机、电池等。电池等。负载：将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如电动机、负载：将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如电动机、照明灯等。照明灯等。连接导线：传递信号、传输电能。连接导线：传递信号、传输电能。实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如控制电路通、断的实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如控制电路通、断的开关及保障安全用电的熔断器
3、等。开关及保障安全用电的熔断器等。414:591.1 电路u电路图中几种常见器件的图形符号及文字符号电路图中几种常见器件的图形符号及文字符号514:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.1电流电流电流的定义：电流的定义：电路中带电粒子有规则地定向移动形成电流。电路中带电粒子有规则地定向移动形成电流。电解液中的正、负离子电解液中的正、负离子( (正、负电荷正、负电荷) )带电粒子带电粒子金属导体中的自由电子金属导体中的自由电子( (负电荷负电荷) )规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。614:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.1电流电流电流的实
4、际方向有时难以确定，为此可以预先假定一个电流方向，电流的实际方向有时难以确定，为此可以预先假定一个电流方向，称为参考方向，在电路中用箭头标出。求解电路时应根据假定的电称为参考方向，在电路中用箭头标出。求解电路时应根据假定的电流参考方向进行。如果流参考方向进行。如果电流值为正，表示电流的实际方向与参考方电流值为正，表示电流的实际方向与参考方向一致；如果电流值为负，表示实际方向与参考方向相反，向一致；如果电流值为负，表示实际方向与参考方向相反，如图如图1.2所示。所示。 电路图中标注的电流方向通常都是参考方向，参考方向可以任意规定。电路图中标注的电流方向通常都是参考方向，参考方向可以任意规定。图图
5、1.2 电流的方向电流的方向714:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.1电流电流电流电流既是一种物理现象，又是一种表示带电粒子定向运既是一种物理现象，又是一种表示带电粒子定向运动动强弱强弱的物理量。的物理量。电流的大小等于通过导体横截面积的电荷量与通过这电流的大小等于通过导体横截面积的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。些电荷量所用时间的比值。tQI 电流的单位是电流的单位是安安( (A) )；毫安毫安( (mA) )、微安微安( ( A) )1 A = 103 mA = 106 A814:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.1电流电流电流对负载的作用和效应如表电流对负载的作用
6、和效应如表1.2所示所示914:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.2电位与电压电位与电压1.电位电位空间中的每一点都有一定的高度，电路中的每一点都有一定的空间中的每一点都有一定的高度，电路中的每一点都有一定的电位。电位。电位的表示方法：用字母电位的表示方法：用字母V表示，不同点的电位用字母表示，不同点的电位用字母V加下加下标表示，如标表示，如VA。计算电位时应指定一个参考点，规定参考点的电位为计算电位时应指定一个参考点，规定参考点的电位为0，原则，原则上零电位点是可以任意指定的。上零电位点是可以任意指定的。在实际应用中，对于强电的电路，以大地为参考点，用符号在实际应用中，对于强电的电路
7、，以大地为参考点，用符号表示；在弱点中以装置的外壳或底板为参考点，用符号表示；在弱点中以装置的外壳或底板为参考点，用符号表示。表示。1014:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.2电位与电压电位与电压2.电压电压电压的定义：电路中电压的定义：电路中A、B两点之间的电位差称为电压。两点之间的电位差称为电压。电压的方向：规定由高电位点（标电压的方向：规定由高电位点（标“”）指向低电位点（标）指向低电位点（标“”）。）。电压（电位）的单位：国际单位制为伏特（用电压（电位）的单位：国际单位制为伏特（用V表示），常用的还有表示），常用的还有毫伏（毫伏（mV）、微伏（）、微伏（V）。）。图图1.3
8、电压及电动势的方向电压及电动势的方向1114:591.2 电路的常用基本物理量例例1.1 如图如图1.4所示，求分别以所示，求分别以C点和点和A点为参考点时，点为参考点时，A、B、C三点的电位以及三点的电位以及UAB 。结论：参考点选择不同，电位也不同，但两点之间的电压不变，即电结论：参考点选择不同，电位也不同，但两点之间的电压不变，即电位与参考点有关，而电压与参考点无关。位与参考点有关，而电压与参考点无关。图图1.4 例例1.1附图附图1214:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.3电动势电动势电动势的定义：电动势的定义：在电源内部，在电源内部，非静电力非静电力将将正电荷正电荷从电源从
9、电源负极负极移到移到正正极极所做的功所做的功 W与其电量与其电量 Q 之比称为之比称为电动势电动势，用，用 E 表示，即表示，即QWE E 的单位是伏的单位是伏( (V) )W的单位是焦的单位是焦( (J) ) Q 的单位是库的单位是库( (C) )电动势的方向：电动势的方向：规定从规定从电源负极电源负极指向指向电源正极电源正极即非静电力移动正电即非静电力移动正电荷方向，如图荷方向，如图1.5所示。所示。图图1.5 带电源的电路示意图带电源的电路示意图1314:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.4电能电能电场力做的功就是电路所消耗的电能。电场力做的功就是电路所消耗的电能。W = QU
10、= UIt电能的单位：焦耳，用电能的单位：焦耳，用J表示；实际应用中也用千瓦时表示；实际应用中也用千瓦时(kW h）（俗）（俗称度）表示。称度）表示。1 kW h表示功率为表示功率为1 kW 的用电器工作的用电器工作1 h所消耗的电能。所消耗的电能。1414:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.4电能电能电能的测量电能的测量图图1.6所示为家用电能表的表盘，所示为家用电能表的表盘，它是记录用电设备消耗电能的仪表。它是记录用电设备消耗电能的仪表。图图1.6 家用电能表及接线家用电能表及接线1514:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.5电功率电功率RURIUItWP22 用电设备用电
11、设备单位时间消耗的电能单位时间消耗的电能叫做叫做电功率电功率，用字母，用字母 P 表示，即表示，即电功率的单位：瓦电功率的单位：瓦(W)或千瓦或千瓦(kW)1614:591.2 电路的常用基本物理量u1.2.5电功率电功率1714:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.1电阻电阻导体对电流阻碍作用的大小用电阻表示。导体对电流阻碍作用的大小用电阻表示。在温度不变的条件下，电阻在温度不变的条件下，电阻R与导体的长度与导体的长度l成正比，与导体的横截成正比，与导体的横截面积面积A成反比，即成反比，即为比例系数，称为电阻率，单位是为比例系数，称为电阻率，单位是欧欧米（米（ m）电阻率电阻率与导体的材
12、料和温度有关。导体的电阻率与导体的材料和温度有关。导体的电阻率 107 m，半导体的电阻率在，半导体的电阻率在106 m和和107 m之间。之间。1814:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.1电阻电阻1914:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.1电阻电阻2014:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.2常用电阻元件常用电阻元件图图1.7 常见电阻元件的外形常见电阻元件的外形2114:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.2常用电阻元件常用电阻元件2214:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.2常用电阻元件常用电阻元件图图1.8 色环标记表示电阻参数色环标记表示电阻参数231
13、4:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.3欧姆定律欧姆定律1. 欧姆定律：由实验可知，电阻元件中的电流与电阻两端的电压成正比欧姆定律：由实验可知，电阻元件中的电流与电阻两端的电压成正比，与其电阻值成反比。，与其电阻值成反比。2414:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.3欧姆定律欧姆定律2. 电阻元件的电流、电压关系电阻元件的电流、电压关系图图1.9 电阻的电流、电压关系特性电阻的电流、电压关系特性2514:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.4线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻如果电阻是固定值，遵循欧姆定律，这样的电阻称为线性电阻，它是如果电阻是固定值，遵循欧姆定律，这样的
14、电阻称为线性电阻，它是一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数，否则就是非线性电一个表示该段电路特性而与电压和电流无关的常数，否则就是非线性电阻。阻。图图1.10 线性电阻和非线性电阻的电流、电压特性线性电阻和非线性电阻的电流、电压特性2614:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.4线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻热敏电阻和压敏电阻是非线性电阻热敏电阻和压敏电阻是非线性电阻图图1.11 热敏电阻热敏电阻2714:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.4线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻热敏电阻有热敏电阻有负温度系数负温度系数电阻电阻( (NTC) )和和正温度系数电阻正
15、温度系数电阻( (PTC) )温度温度电阻值电阻值 NTCPTCNTC电阻在一定的温度范围内具有大的负温度系数，其电阻值具有电阻在一定的温度范围内具有大的负温度系数，其电阻值具有随温度升高而急剧下降的特性。随温度升高而急剧下降的特性。PTC电阻在一定的温度范围内具有大的正温度系数，其电阻值具有随电阻在一定的温度范围内具有大的正温度系数，其电阻值具有随温度升高而急剧增大的特性。温度升高而急剧增大的特性。2814:591.3 电阻元件与欧姆定律u1.3.4线性电阻和非线性电阻线性电阻和非线性电阻压敏电阻的阻值随电压的增大而急剧减小。压敏电阻的阻值随电压的增大而急剧减小。压敏电阻在低压时具有较大的电
16、阻。当电压较大时，电流则增大许多压敏电阻在低压时具有较大的电阻。当电压较大时，电流则增大许多倍，即电阻变小。压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两倍，即电阻变小。压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两端，当出现过电压时，其电阻急剧减小，将电流风流，起到保护并联在端，当出现过电压时，其电阻急剧减小，将电流风流，起到保护并联在一起的元件的目的。一起的元件的目的。图图1.12 压敏电阻压敏电阻2914:59温故知新温故知新1.欧姆定律内容是什么？欧姆定律内容是什么？2.欧姆定律的数学公式欧姆定律的数学公式3.欧姆定律公式中各物理量的单位欧姆定律公式中各物理量的单位4.欧姆定律的两个变
17、形公式欧姆定律的两个变形公式RUI IRUIUR 3014:59串联电路图串联电路图 连接要点连接要点：在串联电路中，电流从在串联电路中，电流从电源的电源的正极正极出发，依次经过开关、灯泡，出发，依次经过开关、灯泡，最后接到电源的最后接到电源的负极负极. 实物图：实物图：电路图：电路图：学习探究313114:59电阻依次首尾相接，没有分支的连接方式，称作电阻依次首尾相接，没有分支的连接方式，称作串联串联。R1R2R3R3R1R2学习探究323214:59思考实验现象（思考实验现象（1）观察观察1：学习探究333314:59实验（实验（1）结果）结果两灯泡都两灯泡都亮亮学习探究3414:59思考
18、实验现象（思考实验现象（2）观察观察2：S 学习探究3514:59观察实验现象（观察实验现象（2）调换开调换开关位置关位置后，两后，两灯都灯都亮亮学习探究3614:59串联电路的特点串联电路的特点 1） 电流电流只有只有一条路径，一条路径，通过一个元件的电流同时也通通过一个元件的电流同时也通过另一个。过另一个。 2） 电路中电路中只需要只需要一个开一个开关，且开关的位置对电路没有关，且开关的位置对电路没有影响。影响。思考思考学习探究3714:591.4 电阻的连接u1.4.1电阻的串联电阻的串联串联电路的规律串联电路的规律图图1.14 电阻的串联电阻的串联3814:59实际应用有一个电铃，它的
19、电阻是10欧，正常工作电压是6伏。现在把它接到电压是9伏的电源上，应该怎么做？串联一个串联一个5欧的电阻欧的电阻3914:594014:59练一练下图所示的电路中，若流过电路的总电流 ,3个电阻值分别为 。试求：（1）串联后的等效电阻；（2）每个电阻两端的电压及电路的总电压。AI5 . 002510、4114:59像这样把元件并列地像这样把元件并列地连接起来的电路，连接起来的电路，称称并联电路并联电路。SS1S2L1L2把两只灯泡把两只灯泡并列地并列地接接在电路中，并各自安在电路中，并各自安装一个开关。装一个开关。并联电路的定义并联电路的定义实验演示实验演示：学习探究4214:591.4 电阻
20、的连接u1.4.2电阻的并联电阻的并联并联电路的规律并联电路的规律图图1.16 电阻的并联电阻的并联4314:591.4 电阻的连接u1.4.2电阻的并联电阻的并联4414:591.4 电阻的连接u1.4.2电阻的并联电阻的并联4514:59电路电路电路图电路图连接特点连接特点电流路径电流路径开关的作用开关的作用用电器工作用电器工作情况情况串联串联首尾首尾依次依次相连相连只有一只有一条通路条通路控制控制所有所有电器电器互相影响互相影响并联并联首首相连首首相连尾尾相连尾尾相连若干条通路若干条通路干路开关控干路开关控制所有用电制所有用电器，支路开器，支路开关只控制它关只控制它所在支路用所在支路用电
21、器电器互不影响互不影响L1L2SL1L2S4614:59下列电路图中两灯属于串联的正确电下列电路图中两灯属于串联的正确电路是路是( )DABCC4714:591.4 电阻的连接u1.4.3电阻的混联电阻的混联串联和并联同时存在的电路称为混联电路串联和并联同时存在的电路称为混联电路4814:591.4 电阻的连接AARUI2 . 03064914:591.5 基尔霍夫定律u1.5.1基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律电流定律（电流定律（KCL）支路：一段不分叉的电路。支路：一段不分叉的电路。节点：三条或三条以上支路的连接点。节点：三条或三条以上支路的连接点。KCL定律的内容：对于电路中的任意定律的
22、内容：对于电路中的任意节点上，任一瞬时，电路在该节点处电节点上，任一瞬时，电路在该节点处电流的代数和为零，即流的代数和为零，即例例列出图列出图1.21中所示电路中节点中所示电路中节点 A 的基尔霍夫第一定律表达式。的基尔霍夫第一定律表达式。 解解 对于节点对于节点 A 上的电流，假设流入节点电流为正，流出节点电上的电流，假设流入节点电流为正，流出节点电流为负，那么，根据公式流为负，那么，根据公式( (1.18) )可得可得0)(321 III或或321III KCL定律的另一种描述：流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。定律的另一种描述：流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。5014:
23、591.5 基尔霍夫定律u1.5.2基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律电压定律（电压定律（KVL）回路：在电路中由支路组成的任一闭合路径。回路：在电路中由支路组成的任一闭合路径。KVL定律的内容：任一瞬时沿回路绕定律的内容：任一瞬时沿回路绕行一周，各段电路（或各元件）电压的行一周，各段电路（或各元件）电压的代数和等于零。代数和等于零。注意事项：使用时应先选定回路的绕行注意事项：使用时应先选定回路的绕行方向，可以是顺时针，也可以是逆时针方向，可以是顺时针，也可以是逆时针若电压的参考方向与回路的绕行方向一若电压的参考方向与回路的绕行方向一致，则该项电压取正，反之取负。致，则该项电压取正，反之取负。如图如图1.21所示，回路所示，回路的的KVL方程方程5114:595214:59
