电工基础第一章.docVIP

第一节闭合电路的欧姆定律 一、电动势 1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。用符号E表示。 2．单位：伏特（V） 注意点： (1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。 (2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。 二、闭合电路的欧姆定律 1．复习部分电路的欧姆定律 I??? 2．闭合电路欧姆定律的推导 (1) 电路 (2) 推导 设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功W???E?q???E?I?t，电流通过R和R0时电能转化为热能 Q???I2?R?t???I2?R0?t 因为 W???Q 所以 E?I?t???I2?R?t???I2?R0?t E???I?R???I?R0或I??? (3）闭合电路欧姆定律 闭合电路内的电流，与电源电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。其中，外电路上的电压降（端电压） U???I?R???E???I?R0 内电路上的电压降 U(???I?R0 电动势等于内、外电路压降之和 E???I?R???I?R0???U???U( 例1：如上图，若电动势E???24?V，内阻R0???4?(，负载电阻R???20?(，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。 例2：电源电动势为1.5?V，内电阻为0.12?(，外电路电阻为1.38?(，求电路中的电流和端电压。 例3：电动势为3.6?V的电源，与8?( 的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2?V，求电源的内电阻。 三、端电压 1．电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。 证明：I??? 当R增加时，（R???R0）增加，电流I减小，U???E???I?R0?增加；同理可证，当R减小时，U也减小。 2．两种特例： （1）当外电路断开时，R趋向于无穷大。 I???0 U???E???I?R0???E 即 U???E 应用：可用电压表粗略地测定电源的电动势 （2）当外电路短路时，R趋近于零，I???趋向于无穷大，U趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。 应用：测量电动势和电源内阻。 例4：例1（《电工基础》第2版周绍敏主编）。 例5：有一简单闭合电路，当外电阻加倍时，通过的电流减为原来的2/3，求内阻与外阻的比值。 四、电源向负载输出的功率 1．P电源???I?E；P负载???I?U；P内阻???I 2?R0；U???E?????R0 同乘以I?，得 U?I???I?E???I2?R0 I?E???I?U???I2?R0 P电源???P负载???P内阻 在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当R???R0时， Pmax ??? 这时称负载与电源匹配。 2．电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线 3．注意：当R???RO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。 第二节　电池组 一个电池所能提供的电压不会超过它的电动势，输出的电流有一个最大限度，超出这个极限，电源就要损坏。对于要求较高电压或较大电流的场合，就要用到多个电池的串联和并联及混联。 一、电池的串联 1．当负载需要较高电压时，可使用串联电池组供电。设串联电池组n个电动势为E，内阻为R0的电池组成，则： E串???n?E r串???n?R0 2．特点： (1) 电动势等于单个电池电动势之和。 (2) 内阻等于单个电池内电阻之和。 3．注：用电器的额定电流必须小于单个电池允许通过的最大电流。 二、电池的并联 1．当负载需要较大电流时，可使用并联电池组供电。设并联电池组n个电动势为E，内阻为R0的电池组成，则 E并???E；R0并??? 2．特点： (1) 电动势等于单个电池的电动势。 (2) 内阻等于单个电池内阻的。 3．注：用电器的额定电压必须低于单个电池的电动势。 三、电池的混联 1．当单个电池的电动势和允许通过的最大电流都小于用电器额定电压和额定电流时，可采用混联电池组供电。 例1：有3个电池串联，若每个电池的电动势E???1.5?V，内阻R0 ??0.2?(，求串联电池组的电动势和内阻。 例2：有5个相同的电池，每个电池的E???1.5?V，R0???0.02?(，将它们串联后,外接电阻为2.4?(，求电路的电流及每个电池两端的电压。 第三节电阻的串联 一、定义 （1）电阻的串联——把两个或两个以上的电阻依次连接起来，使电流只有一条通路。 （2）特点 ① 电路中电流处处相等。 ② 电路总电压等于各部分电路两端的电压之和。 二、重要性质 1．总电阻 U???I?R；U1???I?R1；???I?R2?；(?(?(；??I?Rn U?