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1、电路的基本常识第一章电路的基础知识1.1电路的组成一、授课章节1.1电路的组成二、学时安排2学时三、教学目的1.了解电路的概念和电路的基本组成，理解各部分的作用；2.理解电路模型的概念；3.能够识别和画出电路图中常用的图形符号；4.能够画出简单电路的电路图。四、教学重点、难点分析重点：1.电路的基本组成及作用。2.电路模型的概念。难点：电路模型的概念。五、教具演示实验设备、电化教学设备。六、教学方法讲授法，多媒体课件，理实一体化。七、教学经过.导入手电筒是人们常用的一种照明工具，手电筒的外形及其分解图如图1.1所示。1.观察现象，提出问题试用导线将小灯泡、干电池及开关连接起来。闭合开关，小灯泡
2、就持续发光，如图1.2a所示；断开开关，小灯泡就熄灭了，如图1.2b所示，这是为何呢？2.分析解决问题小灯泡持续发光，表示有持续电流通过小灯泡的灯丝，这个持续电流是由干电池提供的，像干电池这样能提供持续电流的装置，称为电源。电源有两个极，一个正极，一个负极。电源的作用是在电源内部不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，对外持续供电。从能量转化的角度来看，电源是把其他形式的能量转化为电能的装置。提问：常见的电源有哪些？归纳总结：干电池、蓄电池将化学能转化为电能发电机将机械能转化为电能.新课一、电路的组成通过上述观察分析可知：要使小灯泡持续发光，灯丝中就必须有持续电流通过。因而所谓电路就是电流流通
3、的闭合途径。提问：通过手电筒电路的实例分析，电路应该由哪几部分组成呢？归纳总结：电路由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。1电源向电路提供能量的设备。它能把其它形式的能转换成电能。常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等。2负载即用电器，它是各种用电设备的总称。其作用是把电能转换为其他形式的能，为人们服务，如白炽灯、电动机、电加热器等。3连接导线它把电源与负载接成闭合回路，输送和分配电能。一般常用的导线是铜线和铝线。4控制和保护装置用来控制电路的通断，保护电路的安全，使电路能正常工作，如开关、保险丝熔断器、继电器等。电路的功能：1电力系统中的电路可对电能进行传输、分配和转换。2电子技术
4、中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。二、电路模型1.电路模型电路模型是指将实际电路元件用统一规定的图形符号来表示，并用理想导线连接起来的图形，而理想导线是指电阻为零的导线。2.常用电路元件及仪表的图形符号表1.1常用电路元件及仪表的图形符号3.手电筒的电路模型图1.3b就是图1.3a的电路模型。在图1.3b中，E和R0分别表示电池的电动势和内阻，RL表示小灯泡，S表示开关，各个电路元件之间用理想导线来连接。今后所讲的电路就是指实际电路的电路模型。.小结电路是电流流通的闭合途径，电路基本上是由电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。其中电源是电路中提供电能的设备或装置；负载是消
5、耗电能的设备或装置；导线用来连接各个电气器件；控制和保护装置是对电路起控制和保护作用。电路模型是指将实际电路元件用统一规定的图形符号来表示，并用理想导线连接起来的图形，而理想导线是指电阻为零的导线。借助于电路模型，能够简化电路的分析和计算。.作业略。1.2电路的基本物理量一、授课章节1.2电路的基本物理量二、学时安排6学时三、教学目的1.理解电流、电压、电动势、电位的定义式、单位和实际方向，并能进行简单计算。2.理解电流、电压的参考方向，会跟据计算结果确定电流、电压的实际方向。3.理解电能和电功率的概念，把握电能、电功率的单位和计算式；四、教学重点、难点分析重点与难点：1.电流、电压、电动势、
6、电位的定义式、单位和实际方向。2电流、电压的参考方向。3电路基本物理量的计算。五、教具电化教学设备。六、教学方法讲授法，多媒体课件。七、教学经过.导入温习旧课：1.电路的基本组成及各部分的作用。2.电路模型的概念。画出手电筒的电路模型。课堂演示实验：用导线把一节干电池与一只小灯泡连接起来；再将这只小灯泡与两节干电池用导线连接起来，使上述两个电路均成为闭合通路，电路如图1.4所示。观察两种情况下小灯泡的发光亮度。显然，使用两节干电池时，小灯泡发光较亮。这是什么原因呢？原因：电流通过导体时会产生多种效应。电流通过小灯泡时，灯丝变热而发光，这种现象称为电流的热效应。对于同一只小灯泡，它越亮就表明通过
7、它的电流产生的效应越大，也就是电流越大。那么，如何衡量电流的的大小呢？描绘电路工作状态的基本物理量有哪些呢？通过本次课的学习将会找到答案。.新课一、电流、电压及其参考方向一电流及其参考方向1.电流的构成：电荷的定向移动构成电流。a一节干电池b两节干电池图1.4电流产生的效应2.电流的实际方向：规定正电荷的移动方向作为电流的实际方向。表示方法：在电路图中用虚线箭头表示，如图1.5所示。3.电流的定义式1电流的分类直流电流或稳恒电流DC：电流的大小和方向都不随时间变化。脉动电流：电流的大小随时间变化，方向不随时间变化。沟通电流AC：电流的大小和方向都随时间作周期性变化，并且在一个周期内的平均值为零
8、。直流电流用符号I表示，沟通电流和脉动电流用符号i表示。2定义式直流电流：tqI=1-1式中，t导体的通电时间，单位：秒s。q时间t内通过导体横截面的电荷量，单位：库c。I直流电流，单位：安A。若在1秒s通过导体横截面的电荷量q为1库c，则电流为1安A。沟通电流：tqi?=1-24.电流的单位：在国际单位制SI中，电流的单位为安培，符号为A安。工程上还用千安kA、毫安(mA)和微安(A)表示电流的单位，它们的换算关系是AkA3101=AmA3101-=AmAA6310101-=5.电流的参考方向1参考方向：电路图中，事先假定的电流方向。2表示方法：a0Ib0用实线箭头表示，如图1.5所示。用双
9、下标表示，如abI，表示电流的参考方向是由a到b，而baI表示电流的参考方向是由b到a，二者的关系为：baabII-=。3讲明：电路图中标明的电流方向通常均指参考方向，电流的参考方向不一定就是实际方向。规定：当电流的实际方向与参考方向一致时，其值为正；若实际方向与参考方向相反，则电流值为负。如图1.5所示。电流值的正、负结合参考方向才能足以讲明电流的实际方向。二电压及其参考方向1.电压电压又叫电位差，它是衡量电场力做功本领的一个物理量。直流电压用符号U表示，沟通电压用符号u表示。1定义式：在直流电路中，电压abU在数值上等于电场力把单位正电荷q由a点移动到b点所做的功abW，即qWUabab=
10、1-32单位：在国际单位制SI中，电压的单位是伏特，符号为V伏。在式1-3中，当abW为1J焦，q为1C库时，电压abU就是1V伏。在工程上，常用单位还有千伏kV、毫伏mV和微伏V，它们的换算关系是VkV3101=VmV3101-=VmVV6310101-=3实际方向：电场力移动正电荷做功的方向。表示方法：用虚线箭头表示，如图1.6所示4电压的参考方向：参考方向：电路图中，事先假定的电压方向。表示方法：如图1.6表示。用“+、“-号表示，“+称为参考正极，“-称为参考负极，电压的参考方向为从“+极指向“-极。用实线箭头表示。用双下标表示，如abU表示电压的参考方向从a指向b；而baU则表示参考
11、方向从b指向a，二者的关系为baabUU-=。a0Ub0电路中某点a的电位aV，等于电场力把单位正电荷由a点移动到参考点零电位点o时所做的功aoW，即qWVaoa=1-4其中o点称为电位参考点，规定参考点的电位为零，即0=oV。在电路图中参考点用符号“或“表示。2单位：与电压一样。3电位与电压的关系：电路中任意两点ba、间的电压就等于这两点的电位差，即baabVVU-=1-5讲明：若baVV，表明a点电位高于b点电位；若baVV1.电源1电源的概念电源是把其它形式能转换成电能的装置。举例讲明。2直流电源的工作原理结合图1.8讲明，具体内容见教材。2.电动势电动势是衡量电源将非电能转换成电能本领
12、的物理量。它表征电源内部非电场力对正电荷做功的本领。1定义式：在电源内部，非电场力将单位正电荷由负极搬到正极所做的功定义为电源的电动势，用符号E表示，即qWE非=1-6式中，非W表示非电场力移动正电荷所做的功，单位为J；q表示电荷量，单位为C；E表示电源的电动势，单位为V。2单位：与电压一样。3实际方向：规定为从电源的负极指向正极，在电路中，用“+、“-号在电源两端标出，如图1.9所示。电源在开路情况下，有关系式EU=；假如在图1.9中将电压U的参考方向改为由b指向a，则有EU-=。显然，电源两端电压的参考方向选择不同，电压与电动势的关系式也不同。4电动势和电压的异同点：不同点：电动势存在于电
13、源内部，是衡量电源内部非电场力做功本领的物理量；电压存在于电源的内、外部，是衡量电场力做功本领的物理量。电动势的实际方向是从负极指向正极，电压的实际方向是从正极指向负极。一样点：单位一样，均为伏V。三、电能和电功率1.电能：把电流做的功称为电能，用符号W表示。1一般计算式：UItW=1-72单位：在国际单位制SI中，电能的单位为焦J。在式1-7中，当U为1伏V，I为1安A，通电时间t为1秒s时，电能W就是1焦J。工程上，还常用千瓦时hkW?日常生活中习惯称为度作为计量电能的单位，即功率为kW1的用电设备、工作h1所消耗的电能就是hkW?。它与焦耳的换算关系为JsWhkW6106.3360010001?=?=?3电阻电能的计算式：tRURtIUItW22=1-8从式1-8能够看出电阻元件的电能总是正值，讲明电阻是耗能元件。2.电功率电功率是衡量电路中电流做功快慢的物理量。1定义式：单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率，用符号P表示，即tWP=1-92单位：在国际单位制SI中，功率的单位为瓦特，符号为W瓦。常用单位除了W瓦以外，还有千瓦kW和毫瓦(mW)，它们之间的关系为：WkW3101=WmW3101-=