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电工基础讲义 (机械工人技术理论培训教材) 山西大同大学煤炭工程学院 穆连生副教授 第章 直流电路 § 直流电路的基本概念 一.电路的组成 ◆电路:电流的通路.由若干电气设备或器件组成的总体. 【例】手电筒电路,图 ()手电筒电路 ()电路模型(称电路图) 图 最简单电路 ?电源: ?电池、发电机等提供电能. ?电源是将其他形式的能量(化学能、机械能、热能、光能、风能、核能等)转化为电能. ?负载: ?灯泡、电动机等消耗电能. ?负载是将电能转化为其他形式的能量(热能、光能、机械能、化学能等). ?开关:控制电器,控制电路通断. ?导线:连接电路,为电流提供通路,起输送电能作用. ◆电路图:各电器元件为理想化的电路元件,只是实际电路的一种近似(如电源有内部电阻,运行中要发热;导线有电阻(对交流电路还有电抗),运行中除了要发热,还有电压损失;开关有接触电阻等). ◆网络:复杂的电路称为网络.如高压电力网络、大规模集成电路、高级生物的神经网络等.通常电路、网络不予区分. 二.电流 ◆电流: ?导体中自由电子在电场力的作用下作定向移动,形成电流. ?电解液中的正、负离子在电场力的作用下,各向相反的方向移动也形成电流. ◆电流正方向(也称参考方向):规定为正电荷移动的方向.图 图 电流,电压方向 ?假定的正方向从至,用箭头表示,或写成.如,表示实际电流为,从流至;又如,则表示实际电流从至. ◆电压的正方向(也称参考方向):规定为电压降落的方向.用正负号注明(有时用箭头表示电压降落方向),假定的方向是从到,也可以写成,即、两点之间的电压是点电位与点电位之差.如,表示点电位比点电位高;如,表示点电位比点电位低.只有知道电压的参考方向和正负号,才能确定实际上两点电位的高低. ◆电流大小:在数值上等于单位时间内通过导体横截面电量的多少. () 电流()电荷量(库仑)时间(). ?如果在内通过导体横截面的电荷量为,那么通过导体的电流就为,即 ◆电流的单位: ;; ◆电流的特点:连续性; ◆电流测量,图 ?用电流表直接测量电流; ?对交、直流电流应分别用交流电流表和直流电流表; ?电流表必须串接到被测量的电路中; ?直流电流表表壳接线柱上标明“”、“”记号应和电路的极性相一致; ?合理选用电流表量程(指针偏转不到分度时,再改用较小一档测量). 图 直流电流的测量 【例】如果内通过导体截面的电量是,则通过导体的电流是多少?如果通过导体的电流是内有多少电量通过导体截面? 解 通过导体的电流: 内通过导体截面的电量: 三.电位、电压、电动势 .电位(表示) ◆电位:把单位正电荷在某点具有的能量(叫做该点的电位). ◆正电荷是从高电位流向低电位(同水流一样);负电荷是从低电位流向高电位; ◆电位表示:如点的电位为,表示为(伏)点的电位,表示为; ◆参考点:零电位点; ?交流动力电路,以大地为参考点; ?电子线路中一般以金属底板为参考点; ?规定了零电位点(参考点)后,其他各点的电位可以和零电位点比较,得正电位、负电位、零电位. ◆电位的单位(伏) 【例】计算图各点的电位 () () 图 电位高低比较 解 ()图中,参考点是, ; 注意:电位的正方向,降为正 ()图,参考点是, ; .电压(表示) ◆电压:两点之间的电位差; ◆两点之间的电压与参考点无关(某点电位大小与参考点选择有关); ◆图中 图中 ◆电压方向:规定由高电位指向低电位,即降为正; ◆表示方法:以带箭头的实线表示;用“”、“”表示; ◆电压单位: ;; ◆电压测量,图 图 直流电压测量 ?对交流直流电压分别使用交流电压表和直流电压表; ?表上“、”记号应和被测两点的电位应一致,即“”端接高电位,“”端接低电位; ?表的量程合适. .电动势 ◆电源内部正负极之间的电路叫内电路,电源外部正负极之间的电路叫外电路.整个电路是由内电路和外电路组合而成的闭合回路.图 图 闭合回路示意图 ◆外电路中,电源正级电位高于负极电位→正负极之间有电位差→导线中存在电场→导线中自由电子在电场力作用下→沿导线→由负极移向正极,在电路中产生电流. ◆电场力在移动电荷的过程中,对电荷做功. ◆电场力对电荷做的功: () 电场力对电荷做的功(); 两