1电工电子技术及应用电子教案-章喜才.ppt

第一章 直流电路 电路的基本结构及物理量 电路的组成及作用 1.电路：是电流通过的路径。如图1-1a所示的电路是一个最简单的直流电路，它由电源、负载、中间环节（连接导线和开关等）组成。 电路的组成及作用 电源（供能元件）：是一种把其他能量转变成电能的设备，例如电池（把化学能转换成电能）、发电机（把机械能转换成电能）等。 负载（耗能元件）：也称用电设备，是一种把电能转变成其他能量的设备，例如白炽灯（把电能变成光能和热能）、电炉（把电能变成热能）、电动机（把电能变成机械能）、扬声器（把电能转换成声能）等。 连接导线：是把电源产生的电能传输给负载，常用的导线是铜线、铝线。 开关：是在电路中起控制作用等。 电路的组成及作用 2.电路通常有三种状态 （1）通路：是指电路处处接通。如图1-2a所示。通路也称为闭合电路，简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工作电流。 （2）开路：是电路中某处断开，没有形成通路的电路。如图1-2b所示。开路也称为断路，此时电路中没有电流。 （3）短路：是指电源或负载的两端被导线连接在一起。如图1-2c所示。此时电源提供的电流要比通路时提供的电流大出很多倍，所以电源一般不允许短路。 电路的组成及作用 电路的基本物理量 1.电流 电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。在物质内部有正、负两种不同的电荷，习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。电流用字母I表示，其大小为单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 电路的基本物理量 电路的基本物理量 2.电压 又称电位差。是衡量电场力做功大小的物理量，用U表示，单位为伏特（V）。在电路中电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功，定义为a、b两点间的电压Uab。电压的参考方向。 同电流一样，电压也先要任意选定其参考方向，电压的参考方向用箭头在图上表示，由起点指向终点，如图1-6a所示，或用双下标表示，前一个下标代表起点，后一个下标代表终点 。电压的方向也可以在起点标正号（＋），终点标负号（－）表示，如图1-6b所示。 电路的基本物理量 在分析与计算电路时，按照所选定的参考方向分析电路，得出的电压为正值（U＞0），表明电压的实际方向与参考方向一致。反之，若得出的电压为负值（U＜0），则表明电压的实际方向与参考方向相反。 电路的基本物理量 3.电位 在电路中任选一个参考点，某一点到参考点的电压就叫做该点的电位。用V表示，单位也是伏（V）。例如电路中某点a的电位记作 Va。 在电路中计算电位时，必须先任意选定电路中的某一点O作为参考点，并规定该点的电位为零（参考点就是零电位点，即Vo=0），电路图中参考点用符号“?”表示。在电路中若某点的电位比参考点高，则该点的电位为正值，反之则为负值。 电路的基本物理量 由电位的定义可知，电位实际上就是电压。电路中任意两点之间的电压即为该两点之间的电位差。例如a、b之间电压可记为 Uab=Va-Vb (1-2) 参考点的选择不同，电路中各点电位就不同。只有参考点选定之后，电路中各点电位才是确定的数值。就是说，电位的高低与参考点的选择有关。参考点变，电位就变。但是不管参考点如何选择，任意两点间的电压是不变的，与参考点的选择无关。 电路的基本物理量 4.为了衡量电源内部非电场力做功的能力，引入电动势的概念：在电源内部，电源力将单位正电荷从负极移动到正极所做的功叫做电源的电动势，用E表示，电动势的单位为伏特（V）。 电动势的方向规定为在电源内部从负极指向正极，即电位升高的方向。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向。对于一个电源来说，在外部不接负载时，电源两端的电压的大小等于电源电动势的大小，但方向相反。在图1-7所示方向下，有U=E。 电路的基本物理量 电动势和电压的单位都是伏特（V），但两者是有区别的。从物理意义上讲，电动势是表示非电场力做功的本领，电压则表示电场力做功的本领，电动势的方向从低电位指向高电位，即电位升的方向，电压的方向从高电位指向低电位，即电位下降的方向。电动势仅存在于电源内部，而电压在电源内部、外部都存在。 电阻元件和欧姆定律 电阻 1.电阻 是表示物体对电流阻碍作用的物理量，用字母R表示。电阻的单位是欧姆，用字母Ω表示。 实验证明，当温度一定时，导体电阻只与材料及导体的几何尺寸有关。对于一根材质均匀、长度为l、截面积为S的导体而言，其电阻大小可以用以下式表示 式中ρ是与材料性质有关的物理量，叫做电阻率或电阻系数，其单位欧·米（Ω·m）。各种材料的电阻率都随温度而变化。 电阻 常见的