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1、第第1章章 认识电路认识电路第1页/共32页教学要求：教学要求：1.了了解解电电路路的的基基本本组组成成及及各各部部分分的的作作用用、电路的状态及特点。电路的状态及特点。2.理理解解电电路路常常用用物物理理量量的的概概念念及及其其简简单单计算。计算。3.掌掌握握电电阻阻定定律律、欧欧姆姆定定律律、焦焦耳耳定定律律。第2页/共32页主要内容：主要内容：1.1 电路电路1.2 电流电流1.3 电阻电阻1.4 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律1.5 电能和功率电能和功率第3页/共32页第一节电路 手电筒电路是手电筒电路是怎样接通的？怎样接通的？第4页/共32页一、电路的组成一、电路的组成1.什么是电
2、路什么是电路电电路路是是由由电电源源、用用电电设设备备、导导线线、控控制制和和保保护护装装置置等等四四部分按照一定方式连接起来的闭合回路。部分按照一定方式连接起来的闭合回路。功功能能：其其一一，进进行行能能量量的的传传输输、分分配配和和转转换换，如如电电力力系系统统中中的的输输电电电电路路。其其二二，实实现现信信息息的的传传递递与与处处理理，如如手手机机，计算机电路。计算机电路。第5页/共32页2.电路的路的组成成 电路的基本组成包括以下四个部分：电路的基本组成包括以下四个部分：(1)电源电源(供能元件供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。图1-1简单的直流电路 第6页/
3、共32页(2)负载负载(耗能元件耗能元件):):使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(3)控制器件：(4)连接导线：第7页/共32页二、二、电路的状路的状态(1)通通路路(闭闭路路)：电电源源与与负负载载接接通通，电电路路中中有有电电流流通通过过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。(2)开开路路(断断路路)：电电路路断断开开，电电路路中中没没有有电电流流通通过过，又又称称为空载状态。为空载状态。(3)短短路
4、路(捷捷路路)：电电源源两两端端或或电电路路中中某某些些部部分分被被导导线线直直接接相相连连，输输出出电电流流过过大大对对电电源源来来说说属属于于严严重重过过载载，如如没没有有保保护护措措施施，电电源源或或电电器器会会被被烧烧毁毁或或发发生生火火灾灾，所所以以通通常常要要在在电电路路或或电电气气设设备备中中安安装装熔熔断断器器、保保险险丝丝等等保保险险装装置置，以以避避免免发发生生短短路路时时出现不良后果。出现不良后果。第8页/共32页三、电路模型、电路模型(电路图电路图)图1-2手电筒的电路原图由由理理想想元元件件构构成成的的电电路路称称为为实实际际电电路路的的电电路路模模型型，也也称称为为
5、实实际际电电路路的的电电路路原原理理图图，简简称称为为电电路路图图。例例如如手手电电筒筒的的电电路路如如图图 1-2 所示。所示。第9页/共32页理想元件 电路是由电特性相当复杂的器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。第10页/共32页表表 1-1常用理想元件及符号常用理想元件及符号第11页/共32页第二节电流 水流形成的条件水流形成的条件？电流形成的条件电流形成的条件？第12页/共32页一、电流的基本概念 电电路路中中电电荷荷的的定定向向移移
6、动动形形成成电电流流，其其方方向向规规定定为为正正电电荷荷流流动动的的方方向向，其其大大小小等等于于在在单单位位时时间间内内通通过过导导体体横横截截面面的的电电荷量，荷量，电流电流用符号用符号 I 或或 i(t)表示。表示。第13页/共32页设设在在 t=t2t1 时时间间内内，通通过过导导体体横横截截面面的的电电荷荷量量为为 q=q2q1，则在，则在 t 时间内的电流强度可用数学公式表示为时间内的电流强度可用数学公式表示为式式中中，t 为为很很小小的的时时间间间间隔隔，时时间间的的国国际际单单位位制制单单位位为为 s s(秒秒)，电电荷荷量量 q 的的国国际际单单位位制制为为库库仑仑(C)。
7、电电流流 i(t)的的国国际际单单位位制制为为A A(安培安培)。常常用用的的电电流流单单位位还还有有mAmA（毫毫安安）、A A（微微安安）、kAkA（千千安安）等，它们与安培的换算关系为等，它们与安培的换算关系为1 mA=10-3A；1 A=10-6 A；1 kA=103 A第14页/共32页二、直流电流 如如果果电电流流的的大大小小及及方方向向都都不不随随时时间间变变化化，即即在在单单位位时时间间内内通通过过导导体体横横截截面面的的电电荷荷量量相相等等，则则称称之之为为稳稳恒恒电电流流或或恒恒定定电电流流，简简称称为为直直流流(Direct Current)，记记为为 DC 或或 dc，
8、直直流流电电流流要要用用大写字母大写字母 I 表示。表示。直直流流电电流流 I 与与时时间间 t 的的关关系系在在 It 坐坐标标系系中中为为一一条条与与时时间间轴轴平行的直线。平行的直线。第15页/共32页三、交流电流 如如果果电电流流的的大大小小及及方方向向均均随随时时间间变变化化，则则称称为为变变动动电电流流。对对电电路路分分析析来来说说，一一种种最最为为重重要要的的变变动动电电流流是是正正弦弦交交流流电电流流，其其大大小小及及方方向向均均随随时时间间按按正正弦弦规规律律作作周周期期性性变变化化，将将之之简简称称为为交交流流(Alternating Current)，记记为为 AC 或或
9、 ac，交交流流电电流流的的瞬瞬时时值值要要用小写字母用小写字母i 或或 i(t)表示。表示。第16页/共32页第三节电阻 决定导体电阻值的因决定导体电阻值的因素有哪些？素有哪些？第17页/共32页一、电阻元件电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。导体的电阻是由它本身的物理条件，即长度、横截面积、材料的性质和温度决定的。电阻率，单位为电阻率，单位为 m(欧欧米米)；l 导线长度，单位制为导线长度，单位制为m(米米)；S 导导线线横横截截面面积积，单单位位制制为为 m2(平平方方米米)；R 电阻值，单位制为电阻值，单位制为 (欧欧)。第18页/共32页二、电阻与温度的关
10、系 电电阻阻元元件件的的电电阻阻值值大大小小一一般般与与温温度度有有关关，衡衡量量电电阻阻受受温温度度影影响响大大小小的的物物理理量量是是温温度度系系数数，其其定定义义为为温温度度每每升升高高 1 C 时时电电阻阻值值发生变化的百分数。发生变化的百分数。如如果果设设任任一一电电阻阻元元件件在在温温度度 t1 时时的的电电阻阻值值为为 R1，当当温温度度升升高高到到 t2 时时电电阻阻值值为为 R2，则则该该电电阻阻在在 t1 t2 温温度度范范围围内内的的(平平均均)温温度度系数为系数为如如果果 R2 R1，则则 0，将将 R 称称为为正正温温度度系系数数电电阻阻，即即电电阻阻值值随随着着温温
11、度度的的升升高高而而增增大大；反反之之将将 R 称称为为负负温温度度系系数数电电阻阻，即即电电阻阻值值随随着着温温度度的的升升高高而而减减小小。显显然然 的的绝绝对对值值越越大大，表表明明电电阻阻受受温度的影响也越大。温度的影响也越大。R2=R1 1 (t2t1)第19页/共32页第四节部分电路欧姆定律第四节部分电路欧姆定律电流、电压和电阻之电流、电压和电阻之间的关系？间的关系？第20页/共32页一、欧姆定律通过实验可知通过实验可知:导导体体中中的的电电流流与与它它两两端端的的电电压压成成正正比比，与与它它的的电电阻阻成成反反比，这就是部分电路的欧姆定律，即比，这就是部分电路的欧姆定律，即或或
12、第21页/共32页二、伏安特性曲线电电阻阻值值 R 与与通通过过它它的的电电流流 I 和和两两端端电电压压 U 无无关关(即即R=常常数数)的的电电阻阻元元件件称称为为线线性性电电阻阻，其其伏伏安安特特性性曲曲线线在在 UI 平面坐标系中为一条通过原点的直线。平面坐标系中为一条通过原点的直线。电电阻阻值值 R 与与通通过过它它的的电电流流 I 和和两两端端电电压压 U 有有关关(即即R 常常数数)的的电电阻阻元元件件称称为为非非线线性性电电阻阻，其其伏伏安安特特性性曲曲线线在在 UI平平面面坐坐标标系系中为一条通过原点的曲线。中为一条通过原点的曲线。通通常常所所说说的的“电电阻阻”，如如不不作
13、特殊说明，均指线性电阻。作特殊说明，均指线性电阻。图图1-31-3线性电阻的伏安特性曲线线性电阻的伏安特性曲线第22页/共32页第五节电能和电功率第五节电能和电功率电费是怎么算出来的？电费是怎么算出来的？第23页/共32页一、电能 电电能能是是指指在在一一定定的的时时间间内内电电路路元元件件或或设设备备吸吸收收或或发发出出的的电电能能量量，用用符符号号W表表示示，其其国国际际单单位位制制为为焦焦耳耳(J)，电电能能的的计计算公式为算公式为W=P t=U I t通常电能用通常电能用kW h(千瓦千瓦时时)来表示大小，也称为来表示大小，也称为度度(电电)：1 度度(电电)=1 kW h=3.6 1
14、06 J即即功功率率为为 1 000 W 的的供供能能或或耗耗能能元元件件，在在 1 小小时时内内所所发发出出或或吸收的电能量为吸收的电能量为 1 度。度。第24页/共32页二、电功率 在在一一段段时时间间内内，电电路路产产生生或或消消耗耗的的电电能能与与时时间间的的比比值值称称为为电功率，用电功率，用P表示，则表示，则功功率率的的国国际际单单位位制制单单位位为为 W(瓦瓦特特)，常常用用的的单单位位还还有有mW(毫瓦毫瓦)、kW(千瓦千瓦)，它们与，它们与 W 的换算关系是的换算关系是1 mW=10 3 W；1 kW=103 W第25页/共32页 吸吸收收或或发发出出：一一个个电电路路最最终
15、终的的目目的的是是电电源源将将一一定定的的电电功功率率传传送送给给负负载载，负负载载将将电电能能转转换换成成工工作作所所需需要要的的一一定定形形式式的的能能量量。即即电电路路中中存存在在发发出出功功率率的的器器件件(供供能能元元件件)和和吸吸收收功功率率的的器器件件(耗耗能元件能元件)。习习惯惯上上，通通常常把把耗耗能能元元件件吸吸收收的的功功率率写写成成正正数数，把把供供能能元元件件发发出出的的功功率率写写成成负负数数，而而储储能能元元件件(如如理理想想电电容容、电电感感元元件件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率既不吸收功率也不发出功率，即其功率 P=0。通常所说的功率通常所说的功率 P
16、又称为又称为有功功率有功功率或或平均功率平均功率。第26页/共32页【例例1-1】有有一一功功率率为为 60 W 的的电电灯灯，每每天天使使用用它它照照明明的的时时间间为为 4 h(小小时时)，如如果果平平均均每每月月按按 30 天天计计算算，那那么么每每月月消消耗耗的的电电能为多少度？合为多少能为多少度？合为多少 J?解：该电灯平均每月工作时间解：该电灯平均每月工作时间 t=4 30 h=120 h，则则W=P t=60 120 W h =7200 W h=7.2 kW h即每月消耗的电能为即每月消耗的电能为 7.2 度，约合为度，约合为3.6 106 7.2 J 2.6 107 J第27页
17、/共32页 电气设备的额定值为为了了保保证证电电气气设设备备和和电电路路元元件件能能够够长长期期安安全全地地正正常常工工作作，都都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。额定电压额定电压电气设备或元器件所允许施加的最大电压。电气设备或元器件所允许施加的最大电压。额定电流额定电流电气设备或元器件所允许通过的最大电流。电气设备或元器件所允许通过的最大电流。额定功率额定功率在额定电压和额定电流下所消耗的功率，即允在额定电压和额定电流下所消耗的功率，即允许消耗的最大功率。许消耗的最大功率。额额定定工工作作状状态态电电气气设设备备或或元元器器件件在在额
18、额定定功功率率下下的的工工作作状状态，也称态，也称满载满载状态。状态。轻轻载载状状态态电电气气设设备备或或元元器器件件在在低低于于额额定定功功率率下下的的工工作作状状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。过过载载(超超载载)状状态态电电气气设设备备或或元元器器件件在在高高于于额额定定功功率率下下的的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。第28页/共32页三、焦耳定律 电流通过导体时产生的热量电流通过导体时产生的热量(焦耳热焦耳热)为为 Q=I2 R tI 通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为 A。R 导体的电阻值，单位为导体的电阻值，单位为 。t 通过导体电流持续的时间，单位为通过导体电流持续的时间，单位为 s。Q 热量单位为热量单位为 J。第29页/共32页第30页/共32页作业：P17-18 4(1)(8)第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页