1、中等职业技术教育教材中等职业技术教育教材 电工基础第一节第一节 电路的概念电路的概念电工基础第一章 直流电路1第二节第二节 欧姆定律欧姆定律 第三节第三节 直流电路的分析计算直流电路的分析计算23 第一节第一节 电路的概念电路的概念一、一、电路的组成电路的组成 最简单的电路，是由电源、负载、导线、开关等元器件组成的。最简单的电路，是由电源、负载、导线、开关等元器件组成的。一、一、电路的组成电路的组成1.电源电源 电源是提供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。电源是提供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。电源分为直流和交流两大类。电源分为直流和交流两大类。直流电源的大小和方向不随
2、时间变化，是恒定不变的。交流电直流电源的大小和方向不随时间变化，是恒定不变的。交流电源的大小和方向随时间变化而变化。源的大小和方向随时间变化而变化。直流电压波形直流电压波形 交流电压波形交流电压波形一、一、电路的组成电路的组成 2.2.负载负载 在电路中使用电能的各种设备统称为负载。负载的功能在电路中使用电能的各种设备统称为负载。负载的功能是把电能转变为其他形式能。是把电能转变为其他形式能。3.3.导线导线 连接导线用来把电源、负载和其他辅助设备连接成一个连接导线用来把电源、负载和其他辅助设备连接成一个闭合回路，起着传输电能的作用。闭合回路，起着传输电能的作用。4.4.开关开关 开关用来接通和
3、断开电路，起到使负载工作和停止的作开关用来接通和断开电路，起到使负载工作和停止的作用。用。二、电路图二、电路图 用导线将电源、开关（电键）、用电器、电流表、电压表等连用导线将电源、开关（电键）、用电器、电流表、电压表等连接起来组成电路，再按照统一的符号将它们表示出来，这样绘制出接起来组成电路，再按照统一的符号将它们表示出来，这样绘制出的就叫做电路图。的就叫做电路图。部分电工图形符号部分电工图形符号二、电路图二、电路图 用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。简单的电路图简单的电路图三、三、电路的三种状态电路的三种状态 电路的工作状态有三种
4、：通路、断路、短路。电路的工作状态有三种：通路、断路、短路。1.1.通路：通路是指在电路中，处处连通的电路。通路构成电流通路：通路是指在电路中，处处连通的电路。通路构成电流的流通，电路形成闭合的回路。的流通，电路形成闭合的回路。电路通路状态电路通路状态 三、三、电路的三种状态电路的三种状态 2.2.断路断路 断路，也叫开路。因为电路中某一处因中断，没有导体连接，断路，也叫开路。因为电路中某一处因中断，没有导体连接，电流无法通过，导致电路中电流消失称为断路状态。电流无法通过，导致电路中电流消失称为断路状态。电路断路状态电路断路状态 三、三、电路的三种状态电路的三种状态 3.3.短路短路 电源未经
5、过任何负载而直接由导线接通成闭合回路，如图电源未经过任何负载而直接由导线接通成闭合回路，如图 a a、b b两点直接连在一起，这种状态称为短路状态。两点直接连在一起，这种状态称为短路状态。应避免电路发生短路应避免电路发生短路状态。状态。电路短路状态电路短路状态 第二节第二节 欧姆定律欧姆定律一、电路的基本参数一、电路的基本参数 1.电流电流 电荷的定向运动称为电流。在金属导体中，电流是电子在外电场作用下有规则地电荷的定向运动称为电流。在金属导体中，电流是电子在外电场作用下有规则地运动形成的，习惯上总是把正电荷运动的方向，作为电流的方向。为了分析和计算电运动形成的，习惯上总是把正电荷运动的方向，
6、作为电流的方向。为了分析和计算电路的需要，引入了电流参考方向的概念，参考方向又叫假定正方向，简称正方向。当路的需要，引入了电流参考方向的概念，参考方向又叫假定正方向，简称正方向。当实际的电流方向与假定的正方向相同时，电流是正值；当实际的电流方向与假定正方实际的电流方向与假定的正方向相同时，电流是正值；当实际的电流方向与假定正方向相反时，电流就是负值。向相反时，电流就是负值。a)金属中的电流 b)电解液中的电流电流的形成电流的形成一、电路的基本参数一、电路的基本参数电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I I），是指单位时间内），是指单位时间内通过导线某
7、一截面的电荷量。通过导线某一截面的电荷量。电流强度的单位是安培，用电流强度的单位是安培，用A A 表示。电荷量用符号表示。电荷量用符号Q Q 表示；电荷量单位是库仑，用表示；电荷量单位是库仑，用C C 表示。时间表示。时间t t的单位为秒，用的单位为秒，用s s 表示。表示。直流电流是稳定的，直流电流是稳定的，电流强度公式为：电流强度公式为：瞬间的电流强度公式为：瞬间的电流强度公式为：tQI tQi 2.电流密度电流密度 电路密度就是电流在导体横截面上均匀分布时，该电流与导体横截电路密度就是电流在导体横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面的比值。一般用面的比值。一般用J 表示。其单位：安培每平
8、方毫米，记作表示。其单位：安培每平方毫米，记作 。公式：公式：3.电位与电压电位与电压 电位又称电势，是指单位电荷在静电场中的某一点所具有的电势电位又称电势，是指单位电荷在静电场中的某一点所具有的电势能。能。点的电位表示为点的电位表示为 。它的大小取决于电路参考点的选取，其数。它的大小取决于电路参考点的选取，其数值只具有相对的意义。通常，以大地为参考点，在电子设备中一般以金值只具有相对的意义。通常，以大地为参考点，在电子设备中一般以金属底板、机壳等公共点作为参考点。参考点的电位规定为零。低于参考属底板、机壳等公共点作为参考点。参考点的电位规定为零。低于参考点为负电位，高于参考点为正电位。点为负
9、电位，高于参考点为正电位。电电压是指电路中两点之间的电位差压是指电路中两点之间的电位差(简称为电压简称为电压)，即，即 、两点的两点的电压电压 ，是绝对值。电路中参考点发生变化，电位值会变，是绝对值。电路中参考点发生变化，电位值会变化，但电压值不变。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从点移动到化，但电压值不变。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从点移动到点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位。点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位。2/mmASIJ AUAAABBAABUUU一、电路的基本参数一、电路的基本参数一、电路的基本参数一、电路的基本参数 4.电动势电动势 电源把正电荷
10、从负极经电源内部移动到正极的能力用电动势表示，符号为电源把正电荷从负极经电源内部移动到正极的能力用电动势表示，符号为“”，单位为，单位为“”。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，数值上为其未接入电路时两极间的。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，数值上为其未接入电路时两极间的电压。如图所示。电动势只存在于电源内部，一般有一定的内阻，内阻也会消耗一定的电压降，电压。如图所示。电动势只存在于电源内部，一般有一定的内阻，内阻也会消耗一定的电压降，剩余的电能剩余的电能 提供给负载使用，称为端电压，用提供给负载使用，称为端电压，用“”表示。表示。电路通路情况下，端电压在数值上低于电动势；
11、当电路开路时，端电压等于电动势。电路通路情况下，端电压在数值上低于电动势；当电路开路时，端电压等于电动势。电动势电动势 EVU一、电路的基本参数一、电路的基本参数 5.电功与电功率电功与电功率 电流在一段时间内通过某一电路，电场力所做的功，称为电功。电流在一段时间内通过某一电路，电场力所做的功，称为电功。计算公式：计算公式：上式中：上式中：表示电功，单位是焦耳表示电功，单位是焦耳 。在实际工作中，电功的常用单位为千瓦小时：在实际工作中，电功的常用单位为千瓦小时：，也叫度。，也叫度。1度电就等于功度电就等于功率为率为1千瓦的电器工作千瓦的电器工作1小时所消耗的电能。小时所消耗的电能。6.电阻与电
12、导电阻与电导 电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小的参数。导体的电阻越大，表电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小的参数。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。导体的电阻通常用字母示导体对电流的阻碍作用越大。导体的电阻通常用字母“R”表示，电阻的表示，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是单位是欧姆，简称欧，符号是“”。实验证明：导体的电阻跟导体的长。实验证明：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并和导体的材料性质有关度成正比，跟导体的横截面积成反比，并和导体的材料性质有关。电导是指导体的导电能力，对于某一种导体允许电流通过它的容易性电导是指导体的导电能力，对于某一种导体允许电流
13、通过它的容易性的量度。其是电阻的倒数，用符号的量度。其是电阻的倒数，用符号“”表示。表示。tRURtIUItPtA22AJKWhG二、部分电路欧姆定律二、部分电路欧姆定律 在图中，当在电阻两端加上电压时，电阻中就有电流通过。实验证明：流过电在图中，当在电阻两端加上电压时，电阻中就有电流通过。实验证明：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。称为部分电路欧姆定律。阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻成反比。称为部分电路欧姆定律。部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 部分欧姆定律的内容用公式表示部分欧姆定律的内容用公式表示 :RUI 三、三、全电路欧姆定律全电路欧姆定律 1.全电路：全电
14、路是指含有电源的闭合回路全电路：全电路是指含有电源的闭合回路。电源一般都是有电阻值的，我们称为内电。电源一般都是有电阻值的，我们称为内电阻，用阻，用 表示。其与电源是一个整体，为了分析方便，我们把它单独画了出来。当开关表示。其与电源是一个整体，为了分析方便，我们把它单独画了出来。当开关 闭闭合后，合后，两端产生电压两端产生电压 ；同时，在；同时，在 两端也产生电压两端也产生电压 ，即，即 。从电路分析可知，电阻从电路分析可知，电阻 的电压即端电压的电压即端电压 应该等于电源减去自己产生的内压降应该等于电源减去自己产生的内压降 ，即即 。SRU0R0U00IRUU0U0UEU0RUR 由此可知：
15、在一个闭合回路中，电路的电流由此可知：在一个闭合回路中，电路的电流I I 与电源与电源E E 成正比，与电路的外电成正比，与电路的外电 阻和内电阻之和成反比，这就是全电路欧姆定律。用公式表示：阻和内电阻之和成反比，这就是全电路欧姆定律。用公式表示：RREI0全电路欧姆定律全电路欧姆定律 第三节第三节 直流电路的分析计算直流电路的分析计算一、电阻的串联、并联和混联电路一、电阻的串联、并联和混联电路 1.电阻的串联电阻的串联 电阻的串联是指将电路中的电阻逐个顺次首尾相连接排列，使电流全部通过每一电阻的串联是指将电路中的电阻逐个顺次首尾相连接排列，使电流全部通过每一部件、电流不分流的电路连接方式。部
16、件、电流不分流的电路连接方式。串串联电联电路路 等效等效电电路路 电阻的串联电阻的串联一、电阻的串联、并联和混联电路一、电阻的串联、并联和混联电路 2.串联电路的特点串联电路的特点 （1）串联电路电流处处相等：）串联电路电流处处相等：（2）串联电路总电压等于各处电压之和：）串联电路总电压等于各处电压之和：（3）串联电阻的等效电阻等于各电阻之和：）串联电阻的等效电阻等于各电阻之和：（4）串联电路总功率等于各功率之和：）串联电路总功率等于各功率之和：（5）串联电路中，除电流处处相等以外，其余各物理量之间均成正比。）串联电路中，除电流处处相等以外，其余各物理量之间均成正比。（6）开关在任何位置控制整
17、个电路的通断。只要有某一处断开，整个电路就开关在任何位置控制整个电路的通断。只要有某一处断开，整个电路就成为断路。成为断路。nIIIII321总nUUUUU321总RnRRRR321总PnPPPP321总212121:PPUURR一、电阻的串联、并联和混联电路一、电阻的串联、并联和混联电路 3.电阻的并联电阻的并联 把电路中的电阻并列地接到电路中的两点间，（即每个电阻的把电路中的电阻并列地接到电路中的两点间，（即每个电阻的一端连成一点，另一端连成一点接在电路的两点间）一端连成一点，另一端连成一点接在电路的两点间）,电路中的电流电路中的电流分为几个分支，分别流经几个元件的连接方式叫并联。分为几个
18、分支，分别流经几个元件的连接方式叫并联。并联电并联电路路 等效等效电电路路 电电阻的阻的并联并联一、电阻的串联、并联和混联电路一、电阻的串联、并联和混联电路 4.并联电路的特点并联电路的特点 （1）并联电路各元件具有相同的电压：）并联电路各元件具有相同的电压：（2）并联电路总电流等于各电阻电流之和：）并联电路总电流等于各电阻电流之和：（3）并联电路的等效电阻倒数等于各电阻倒数之和：）并联电路的等效电阻倒数等于各电阻倒数之和：（4）并联电路中，各支路分配的电流与支路的电阻值成反比。）并联电路中，各支路分配的电流与支路的电阻值成反比。nUUUUU321总nIIIII321总nRRRRR111113
19、21总总总IRRInn一、电阻的串联、并联和混联电路一、电阻的串联、并联和混联电路 5.电阻的混联电阻的混联 电路中电阻既有串联又有并联的连接方式称为混联。电路中电阻既有串联又有并联的连接方式称为混联。电阻的混联电阻的混联 分析复杂的混联电路比较好的方法就是把混联电路图整理为分析复杂的混联电路比较好的方法就是把混联电路图整理为串、并联连接方式清晰的等效电路图，再计算其等效电阻。画等串、并联连接方式清晰的等效电路图，再计算其等效电阻。画等效电路图的方法：在原电路图中，为每一连接点标注一个字母（效电路图的方法：在原电路图中，为每一连接点标注一个字母（同一导线连接的各点只能用一个字母），按顺序各字母
20、沿水平方同一导线连接的各点只能用一个字母），按顺序各字母沿水平方向排列，待求端的字母放在左、右端（始终两端），将各电阻依向排列，待求端的字母放在左、右端（始终两端），将各电阻依次填入相应的字母之间。次填入相应的字母之间。二、电路中电位的计算二、电路中电位的计算1.电位的计算电位的计算 电位计算的基本步骤为：电位计算的基本步骤为：（1）选定零电位）选定零电位 零电位也是参考点，可以任意指定，但以计算零电位也是参考点，可以任意指定，但以计算方便为原则。方便为原则。（2）选择路径）选择路径 要计算某点的电位，需要选择这点到零电位的要计算某点的电位，需要选择这点到零电位的路径。该点的电位就是此路径上全
21、部电压和电动势的代数和。路径路径。该点的电位就是此路径上全部电压和电动势的代数和。路径可以任意选择，每一条路径所求出的同一点电位是一样的。选择路可以任意选择，每一条路径所求出的同一点电位是一样的。选择路径的原则也要从计算方便简单出发。径的原则也要从计算方便简单出发。（3）分析电路）分析电路 电阻上的电压正负根据电阻上电流方向来确定，电阻上的电压正负根据电阻上电流方向来确定，电流流进的一端为正极，流出的一端为负极。电动势的正负是直接电流流进的一端为正极，流出的一端为负极。电动势的正负是直接标出的，一般容易判定。标出的，一般容易判定。2.电电路中路中两两点点间电压间电压的的计计算算 计算电路中任意两点电压的方法一种是电位求电压。即分别求出计算电路中任意两点电压的方法一种是电位求电压。即分别求出两点的电位后，根据电压等于电位之差的关系，求出电压。另一种方两点的电位后，根据电压等于电位之差的关系，求出电压。另一种方法是分段法，即将两点之间的电压分为若干小段，各小段电压的代数法是分段法，即将两点之间的电压分为若干小段，各小段电压的代数和即为所求电压。和即为所求电压。
