電工基礎(chǔ)第五版第二章

1、第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析21 全電路歐姆定律22 電阻的連接23 直流電橋第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握全電路歐姆定律。2.能用全電路歐姆定律分析電路的三種工作狀態(tài)。3.掌握測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法。21 21 全電路歐姆定律全電路歐姆定律第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析歐姆定律的內(nèi)容是：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，其公式為實(shí)際上，以上定律中所涉及的這段電路并不包括電源。這種只含有負(fù)載而不包含電源的一段電路稱為部分電路部分電路 。這一定律應(yīng)稱為部分電路歐姆定律部分電路歐姆定律。一、部分電路歐姆

2、定律一、部分電路歐姆定律第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電壓和電流方向相同 電壓和電流方向相反部分電路參考方向的選取第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析如果以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，可畫出電阻的U/I 關(guān)系曲線，稱為伏安特性曲線伏安特性曲線。伏安特性曲線是直線的電阻元件，稱為線性電阻線性電阻，其電阻值可認(rèn)為是不變的常數(shù)。不是直線的，則稱為非線性電阻非線性電阻。線性電阻的伏安特性曲線 非線性電阻的伏安特性曲線電路的伏安特性曲線電路的伏安特性曲線第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析與部分電路相對(duì)應(yīng),含有電源的閉合電路稱為全電路全電路 。電源內(nèi)部的電

3、路稱為內(nèi)電路內(nèi)電路，如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。電源內(nèi)部的電阻稱為內(nèi)電阻內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻。電源外部的電路稱為外電路外電路，外電路中的電阻稱為外電阻外電阻。二、全電路歐姆定律二、全電路歐姆定律簡(jiǎn)單的全電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析全電路歐姆定律全電路歐姆定律的內(nèi)容是：閉合電路中的電流與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與電路的總電阻(內(nèi)電阻與外電阻之和)成反比，公式為由上式可得第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析式中U內(nèi)為內(nèi)電路的電壓降，U外為外電路的電壓降，也是電源兩端的電壓。這樣，全電路歐姆定律又可表述為：在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)等于外電路電壓降與內(nèi)電路電壓降

4、之和。在一個(gè)閉合回路中，電源電動(dòng)勢(shì)發(fā)出的功率，等于負(fù)載電阻消耗的功率和電源內(nèi)阻消耗的功率之和。這種關(guān)系稱為電路中的功率平衡功率平衡。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析由全電路歐姆定律可知,電源端電壓U 與電源電動(dòng)勢(shì)E 的關(guān)系為當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)阻r 一定時(shí),電源端電壓U 將隨負(fù)載電流I 的變化而變化。電源端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系特性稱為電源的外特性,其關(guān)系特性曲線稱為電源的外特性曲線。三、電路的三種狀態(tài)三、電路的三種狀態(tài)電源的外特性曲線電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.1.通路通路開關(guān)SA 接到位置1時(shí),電路處于通路通路狀態(tài)。

5、電流從電源的正極沿著導(dǎo)線經(jīng)過負(fù)載最終回到電源的負(fù)極,電流形成閉合路徑,所以也稱閉路閉路。這是電路的正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)。電路的三種狀態(tài)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電路中電流為端電壓與輸出電流的關(guān)系為當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一定時(shí),端電壓隨輸出電流的增大而下降。通常把通過大電流的負(fù)載稱為大負(fù)載大負(fù)載,把通過小電流的負(fù)載稱為小負(fù)載小負(fù)載。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析2.2.開路開路( (斷路斷路) )開關(guān)SA 接到位置2時(shí),電路處于開路開路狀態(tài),相當(dāng)于負(fù)載電阻R或電路中某處連接導(dǎo)線斷開。此時(shí)電路中電流為零,內(nèi)阻壓降也為零,U 外=E-Ir =E,即電源的開

6、路電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。電路的三種狀態(tài)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析開關(guān)SA 接到位置3時(shí),相當(dāng)于電源兩極被導(dǎo)線直接相連,電路處于短路短路狀態(tài)。電路中短路電流I短=E/r。由于電源內(nèi)阻一般都很小,所以短路電流極大。此時(shí)電源對(duì)外輸出電壓U =E-I短r=0。電源短路是嚴(yán)重的故障狀態(tài),必須避免發(fā)生。3.3.短路短路電路的三種狀態(tài)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 在圖示電路中,設(shè)電阻R1=14,R2=9。當(dāng)開關(guān)SA 接到位置1時(shí),由電流表測(cè)得I1=0.2A;接到位置2時(shí),測(cè)得I2=0.3A。求電源電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)電阻r。解:根據(jù)全電路歐姆定律,可列出聯(lián)立方程

7、:消去E，解得把r 值代入E=I1R1+I1r 或E=I2R2+I2r,可得第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及其應(yīng)用。2.能綜合運(yùn)用歐姆定律和電阻串、并聯(lián)關(guān)系分析計(jì)算簡(jiǎn)單電路。2222電阻的連接電阻的連接第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析一、電阻的串聯(lián)一、電阻的串聯(lián)像這樣把多個(gè)元件逐個(gè)順次連接起來,就組成了串聯(lián)電路串聯(lián)電路。串聯(lián)而成的裝飾小彩燈電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻的串聯(lián)電路 等效電路電阻的串聯(lián)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):(1)電路中流過每個(gè)電阻的

8、電流都相等。(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和,即(4)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比,即第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析兩個(gè)電阻串聯(lián)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用二、電阻串聯(lián)電路的應(yīng)用第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 有一只微安表,表頭等效內(nèi)阻Ra=10k,滿刻度電流(即允許通過的最大電流)Ia=50A,如改裝成量程為10V 的電壓表,應(yīng)串聯(lián)多大的電阻?解:按題意,當(dāng)表頭滿刻度時(shí),表頭兩端電壓Ua 為設(shè)量程擴(kuò)大到10V 需要串入的電

9、阻為Rx,則第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析把多個(gè)元件并列地連接起來,由同一電壓供電,就組成了并聯(lián)電路并聯(lián)電路。三、電阻的并聯(lián)三、電阻的并聯(lián)家庭用電器的并聯(lián)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻的并聯(lián)電路 等效電路電阻的并聯(lián)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電阻并聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):(1)電路中各電阻兩端的電壓相等,且等于電路兩端的電壓。(2)電路的總電流等于流過各電阻的電流之和,即(3)電路的等效電阻(即總電阻)的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即(4)電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比,即第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分

10、析兩個(gè)電阻并聯(lián)電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1. 凡是額定工作電壓相同的負(fù)載都采用并聯(lián)的工作方式。這樣每個(gè)負(fù)載都是一個(gè)可獨(dú)立控制的回路,任一負(fù)載的正常啟動(dòng)或關(guān)斷都不影響其他負(fù)載的使用。2. 獲得較小阻值的電阻。3. 擴(kuò)大電流表的量程。四、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用四、電阻并聯(lián)電路的應(yīng)用第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.n 個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻是一個(gè)電阻的1/n。2.若干個(gè)不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電路中元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式稱為混聯(lián)混聯(lián)。對(duì)于電阻混聯(lián)電路的計(jì)算,只需根據(jù)電阻串、并聯(lián)

11、的規(guī)律逐步求解即可,但對(duì)于某些較為復(fù)雜的電阻混聯(lián)電路,一下子難以判別出各電阻之間的連接關(guān)系時(shí),比較有效的方法就是畫出等效電路圖等效電路圖,即把原電路整理成較為直觀的串、并聯(lián)關(guān)系的電路圖,然后計(jì)算其等效電阻。五、電阻的混聯(lián)五、電阻的混聯(lián)第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 圖示電路中R1=R2=R3=2,R4=R5=4，求A、B間的等效電阻RAB。解:(1)為了便于看清各電阻之間的連接關(guān)系,在原電路中標(biāo)出點(diǎn)C,如圖b所示。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析(2)將A、B、C各點(diǎn)沿水平方向排列,并將R1R5依次填入相應(yīng)的字母之間。R1與R2串聯(lián)在A、C之間,R3

12、在B、C之間,R4在A、B之間,R5在A、C之間,即可畫出等效電路圖,如圖所示。(3)由等效電路可求出A、B之間的等效電阻,即:第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析等效變換方法并不是求解等效電阻的唯一方法。其他常用的方法還有利用電流的流向及電流的分、合畫出等效電路圖,利用電路中各等電位點(diǎn)分析電路畫出等效電路圖等?；炻?lián)電路混聯(lián)電路的功率關(guān)系功率關(guān)系是:電路中的總功率等于各電阻上的功率之和。這一規(guī)律同樣適用于串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析【例】 燈泡A的額定電壓U1=6V,額定電流I1 =0.5A;燈泡B的額定電壓U2=5V,額定電流I2 =1

13、A?，F(xiàn)有的電源電壓U=12V,如何接入電阻可使兩個(gè)燈泡都能正常工作?解:利用電阻串聯(lián)的分壓特點(diǎn),將兩個(gè)燈泡分別串上R3與R4再予以并聯(lián),然后接上電源。下面分別求出使兩個(gè)燈泡正常工作時(shí)R3與R4的額定值。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析(1)R3兩端電壓為:U3=U -U1=12-6=6VR3的阻值為:R3的額定功率為:P3=U3I1=60.5=3W所以,R3應(yīng)選12/3W 的電阻。(2)R4兩端電壓為:U4=U -U2=12-5=7VR4的阻值為:R4的額定功率為:P4=U4I2=71=7W所以,R4應(yīng)選7/7W 的電阻。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電池

14、的連接電池的連接1.電池的串聯(lián)當(dāng)用電器的額定電壓高于單個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí),可以將多個(gè)電池串聯(lián)起來使用,稱為串聯(lián)電池組。串聯(lián)電池組 等效電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析2.電池的并聯(lián)有些用電器需要電池能輸出較大的電流,這時(shí)可使用并聯(lián)電池組。并聯(lián)電池組 等效電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1.掌握直流電橋的平衡條件和用直流電橋測(cè)量電阻的方法。2.了解不平衡直流電橋的應(yīng)用。3.能用直流電橋正確測(cè)量電阻。2323直流電橋直流電橋第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電橋是測(cè)量技術(shù)中常用的一種電路形式。本節(jié)只介紹直流電橋。圖中的四個(gè)電阻都稱為橋臂橋臂

15、,Rx 是待測(cè)電阻。B、D間接入檢流計(jì)G。調(diào)整R1、R2、R三個(gè)已知電阻,直至檢流計(jì)讀數(shù)為零,這時(shí)稱為電橋平衡電橋平衡。電橋平衡時(shí)B、D兩點(diǎn)電位相等,即一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用一、直流電橋的平衡條件及其應(yīng)用直流電橋電路第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析 UAB =UAD UBC =UDC因此 R1I1=RxI2 R2I1=RI2可得 R1R=R2Rx上式說明電橋的平衡條件平衡條件是:電橋?qū)Ρ垭娮璧某朔e相等。利用直流電橋平衡條件可求出待測(cè)電阻Rx 的值。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析直流電橋?qū)嵨飯D第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析電橋的另

16、一種用法是:當(dāng)Rx 為某一定值時(shí)將電橋調(diào)至平衡,使檢流計(jì)指零。當(dāng)Rx 有微小變化時(shí),電橋失去平衡,根據(jù)檢流計(jì)的指示值及其與Rx 間的對(duì)應(yīng)關(guān)系間接測(cè)知Rx 的變化情況。同時(shí)它還可將Rx 的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化,這在測(cè)量和控制技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。二、不平衡直流電橋的應(yīng)用二、不平衡直流電橋的應(yīng)用第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析1. 1. 利用電橋測(cè)量溫度利用電橋測(cè)量溫度把鉑(或銅)電阻置于被測(cè)點(diǎn),當(dāng)溫度變化時(shí),電阻值也隨之改變,用電橋測(cè)出電阻值的變化量,即可間接得知溫度的變化量。2. 2. 利用電橋測(cè)量質(zhì)量利用電橋測(cè)量質(zhì)量把電阻應(yīng)變片緊貼在承重的部位,當(dāng)受到力的作用時(shí),電阻應(yīng)變片的電阻就會(huì)發(fā)生變化,通過電橋電路可以把電阻的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量,經(jīng)過電壓放大器放大和處理后,最后顯示出物體的質(zhì)量。第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析利用電橋測(cè)量質(zhì)量第二章第二章 簡(jiǎn)單直流電路的分析簡(jiǎn)單直流電路的分析本章小結(jié)本章小結(jié)1. 部分電路歐姆定律:導(dǎo)體中的