電路基本知識(shí)

1、 電路的基本概念電路的基本概念 一、一、 電路的基本概念電路的基本概念 1. 1. 電路電路電路就是電流所流過(guò)的路徑，是由各種元器件連接而成的。電路就是電流所流過(guò)的路徑，是由各種元器件連接而成的。 電路通常由電路通常由電源電源、負(fù)載負(fù)載、開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)和和導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)組成。圖組成。圖1.11.1是一個(gè)最是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電路。簡(jiǎn)單的電路。圖圖1.1 最簡(jiǎn)單的電路最簡(jiǎn)單的電路 2. 2. 電路圖電路圖電路是由實(shí)際的電路元器件連接組成的。在畫(huà)這些實(shí)際電路是由實(shí)際的電路元器件連接組成的。在畫(huà)這些實(shí)際電路圖電路圖( (圖圖1.1(a)1.1(a)時(shí)，沒(méi)有必要去根據(jù)實(shí)物畫(huà)較為復(fù)雜的電時(shí)，沒(méi)有必要去根據(jù)實(shí)物畫(huà)較為復(fù)雜的

2、電路圖，路圖， 通常是用簡(jiǎn)化電器元件的圖形符號(hào)來(lái)表示實(shí)物的。通常是用簡(jiǎn)化電器元件的圖形符號(hào)來(lái)表示實(shí)物的。 由電器元件的圖形符號(hào)構(gòu)成的圖叫做電路圖由電器元件的圖形符號(hào)構(gòu)成的圖叫做電路圖，如圖，如圖1.1(b)所示。所示。 3. 3. 汽車(chē)電路的單線(xiàn)制汽車(chē)電路的單線(xiàn)制電源和用電設(shè)備之間用兩根導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成回路，這種連接方式稱(chēng)為電源和用電設(shè)備之間用兩根導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成回路，這種連接方式稱(chēng)為雙線(xiàn)制雙線(xiàn)制。 在汽車(chē)上，電源和用電設(shè)備之間通常只用一根導(dǎo)線(xiàn)連接，另一根導(dǎo)線(xiàn)則在汽車(chē)上，電源和用電設(shè)備之間通常只用一根導(dǎo)線(xiàn)連接，另一根導(dǎo)線(xiàn)則由車(chē)體的金屬機(jī)架作為另一公共由車(chē)體的金屬機(jī)架作為另一公共“導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)”而構(gòu)成回路。這種連接

3、方式稱(chēng)為而構(gòu)成回路。這種連接方式稱(chēng)為單單線(xiàn)制線(xiàn)制。 采用單線(xiàn)制時(shí)，蓄電池的一個(gè)電極須接至車(chē)架上，采用單線(xiàn)制時(shí)，蓄電池的一個(gè)電極須接至車(chē)架上， 稱(chēng)為稱(chēng)為“搭鐵搭鐵”， 用用符號(hào)符號(hào)“”表示。表示。 若蓄電池的負(fù)極與車(chē)架相接，若蓄電池的負(fù)極與車(chē)架相接， 稱(chēng)為稱(chēng)為“負(fù)極搭鐵負(fù)極搭鐵”， 反之稱(chēng)為反之稱(chēng)為“正極搭正極搭鐵鐵”。 由于負(fù)極搭鐵時(shí)對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾較小，因此，現(xiàn)在世界各國(guó)的汽車(chē)采用由于負(fù)極搭鐵時(shí)對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾較小，因此，現(xiàn)在世界各國(guó)的汽車(chē)采用負(fù)極搭鐵的較多。負(fù)極搭鐵的較多。圖圖1.2 汽車(chē)電路單線(xiàn)制汽車(chē)電路單線(xiàn)制 1.1.2 1.1.2 電路的基本物理量電路的基本物理量1. 1. 電流電流電流是由

4、電荷的定向移動(dòng)而形成的。金屬導(dǎo)體中的電流，電流是由電荷的定向移動(dòng)而形成的。金屬導(dǎo)體中的電流， 是自由電是自由電子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)而形成的。電流不僅有大小，子在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)而形成的。電流不僅有大小， 而且有方向。而且有方向。 電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示，如果電流的大小和方向均不隨時(shí)間電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)表示，如果電流的大小和方向均不隨時(shí)間變化，這種電流稱(chēng)為恒定電流，簡(jiǎn)稱(chēng)直流。對(duì)于直流，變化，這種電流稱(chēng)為恒定電流，簡(jiǎn)稱(chēng)直流。對(duì)于直流， 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量叫做導(dǎo)體橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)電流，簡(jiǎn)稱(chēng)電流， 用用I表示，即表示，即 tQI （1-1） 電流

5、強(qiáng)度的電流強(qiáng)度的單位為安培單位為安培，簡(jiǎn)稱(chēng)安，簡(jiǎn)稱(chēng)安(A)(A)。 若一秒鐘內(nèi)通過(guò)若一秒鐘內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量是導(dǎo)體橫截面的電量是1 1庫(kù)侖庫(kù)侖(C)(C)，1 mA10-3 A， 1 A10-6 A 電流的方向電流的方向，習(xí)慣上規(guī)定以正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，?xí)慣上規(guī)定以正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍?它與自由電子移動(dòng)的方向相反。它與自由電子移動(dòng)的方向相反。 參考方向又稱(chēng)為正值方向，參考方向又稱(chēng)為正值方向， 簡(jiǎn)稱(chēng)正方向。簡(jiǎn)稱(chēng)正方向。 任意假設(shè)某一任意假設(shè)某一方向?yàn)殡娏髡较蚍较驗(yàn)殡娏髡较? (用箭頭指向用箭頭指向) )，若計(jì)算結(jié)果為正值，若計(jì)算結(jié)果為正值， 說(shuō)明說(shuō)明電流的實(shí)際方向與正方向

6、相同；電流的實(shí)際方向與正方向相同； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，若計(jì)算結(jié)果為負(fù)值， 說(shuō)明電說(shuō)明電流的實(shí)際方向與正方向相反，流的實(shí)際方向與正方向相反， 如圖如圖1.3所示。所示。 圖圖1.3 1.3 電流的方向電流的方向 (a) 正值；正值； (b) 負(fù)值負(fù)值 2. 2. 電位和電壓電位和電壓在電路中，電流的流動(dòng)說(shuō)明電場(chǎng)力對(duì)電荷做了功。正電在電路中，電流的流動(dòng)說(shuō)明電場(chǎng)力對(duì)電荷做了功。正電荷在電路的某一點(diǎn)上具有一定的電位能。荷在電路的某一點(diǎn)上具有一定的電位能。 正電荷在某點(diǎn)所具有的電位能就等于電場(chǎng)力把正電荷從正電荷在某點(diǎn)所具有的電位能就等于電場(chǎng)力把正電荷從某點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。某點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功。 在

7、圖在圖1.41.4所示的電路中，以所示的電路中，以B B點(diǎn)為點(diǎn)為參考點(diǎn)，則正電荷在參考點(diǎn)，則正電荷在A A點(diǎn)所具有的電位能點(diǎn)所具有的電位能W WA A與正電荷所帶電量與正電荷所帶電量Q Q的比值，的比值， 稱(chēng)為電路中稱(chēng)為電路中A點(diǎn)的電位，用點(diǎn)的電位，用UA表示。表示。 QWUAA（1-2） 電位的單位電位的單位是焦耳是焦耳/庫(kù)侖庫(kù)侖(J/C)， 稱(chēng)為伏特，簡(jiǎn)稱(chēng)伏稱(chēng)為伏特，簡(jiǎn)稱(chēng)伏(V)。 圖圖1.4 B點(diǎn)為參考點(diǎn)的電路點(diǎn)為參考點(diǎn)的電路 電路中某點(diǎn)電位的高低是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的，參考點(diǎn)不電路中某點(diǎn)電位的高低是相對(duì)于參考點(diǎn)而言的，參考點(diǎn)不同，則各點(diǎn)電位的大小也不同。但參考點(diǎn)一經(jīng)選定，則電路中同，則各

8、點(diǎn)電位的大小也不同。但參考點(diǎn)一經(jīng)選定，則電路中各點(diǎn)的電位就是一定值。各點(diǎn)的電位就是一定值。 參考點(diǎn)的電位通常設(shè)為零，在實(shí)際電路中常以機(jī)殼或大地參考點(diǎn)的電位通常設(shè)為零，在實(shí)際電路中常以機(jī)殼或大地為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)， 即把機(jī)殼或大地的電位規(guī)定為零電位。即把機(jī)殼或大地的電位規(guī)定為零電位。 A A、B B兩點(diǎn)之間的電壓，兩點(diǎn)之間的電壓， 就是該兩點(diǎn)之間的電位差，所以就是該兩點(diǎn)之間的電位差，所以電壓也稱(chēng)電位差。電壓也稱(chēng)電位差。 電壓是衡量電場(chǎng)力做功能力的物理量。電壓是衡量電場(chǎng)力做功能力的物理量。 電壓的單位亦是電壓的單位亦是伏特伏特，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)伏（伏（V V）。 1 kV103 V, 1 mV10-3

9、V 電壓的電壓的實(shí)際方向?qū)嶋H方向規(guī)定為從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，即由規(guī)定為從高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，即由“”極性指向極性指向“- -”極極性。性。 因此在電壓的方向上電位是逐漸降低的。因此在電壓的方向上電位是逐漸降低的。 電壓的方向電壓的方向可用雙下標(biāo)（例可用雙下標(biāo)（例U UABAB, , U UBCBC等）表示，也可用箭等）表示，也可用箭頭表示，箭頭的起點(diǎn)代表高電位點(diǎn)，頭表示，箭頭的起點(diǎn)代表高電位點(diǎn)， 終點(diǎn)代表低電位點(diǎn)終點(diǎn)代表低電位點(diǎn), 如圖如圖1.5所示。所示。 圖圖1.5 1.5 電壓的方向電壓的方向(a) 正方向與實(shí)際的極性相同；正方向與實(shí)際的極性相同； (b) 正方向與實(shí)際的極性相反正方

10、向與實(shí)際的極性相反 在一些復(fù)雜電路中，某兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向預(yù)先難以確在一些復(fù)雜電路中，某兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向預(yù)先難以確定，先任意設(shè)定兩點(diǎn)間電壓的參考方向定，先任意設(shè)定兩點(diǎn)間電壓的參考方向( (正方向正方向) )，一般用箭頭，一般用箭頭表示，而表示，而“+ +”、 “- -”表示電壓的實(shí)際方向。表示電壓的實(shí)際方向。電位和電壓是有區(qū)別：電位和電壓是有區(qū)別：電位是相對(duì)值，與參考點(diǎn)的選擇有電位是相對(duì)值，與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)；電壓是絕對(duì)值，與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。關(guān)；電壓是絕對(duì)值，與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。 注意：注意：今后在計(jì)算電路的某一未知電流或電壓時(shí)，今后在計(jì)算電路的某一未知電流或電壓時(shí)， 應(yīng)先應(yīng)先標(biāo)明該電

11、流或電壓的正方向，標(biāo)明該電流或電壓的正方向， 然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果， 確定電流確定電流或電壓的實(shí)際方向?；螂妷旱膶?shí)際方向。 3. 3. 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)在閉合電路中，要維持連續(xù)不斷的電流，必須要有電源。在閉合電路中，要維持連續(xù)不斷的電流，必須要有電源。 電源內(nèi)有一種外力稱(chēng)為電源內(nèi)有一種外力稱(chēng)為電源力電源力，它能把正電荷從電源內(nèi)部，它能把正電荷從電源內(nèi)部“- -”極移到極移到“+ +”極，從而使正電荷沿電路不斷地循環(huán)。極，從而使正電荷沿電路不斷地循環(huán)。 電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。為了衡量電源把非電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。為了衡量電源把非電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰?，在電源?nèi)部，電源

12、力電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰?，在電源?nèi)部，電源力( (外力外力) )把正電把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功荷從負(fù)極移到正極所做的功W WE E與正電荷電量與正電荷電量Q Q的比值，稱(chēng)為該的比值，稱(chēng)為該電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)，用，用E表示，即表示，即 QWEE(1-5) 電動(dòng)勢(shì)是衡量外力做功能力的物理量。外力克服電場(chǎng)力所電動(dòng)勢(shì)是衡量外力做功能力的物理量。外力克服電場(chǎng)力所做的功，使正電荷的電位能升高，正電荷獲得能量，把非電能做的功，使正電荷的電位能升高，正電荷獲得能量，把非電能轉(zhuǎn)換為電能。轉(zhuǎn)換為電能。 電動(dòng)勢(shì)的單位是伏特電動(dòng)勢(shì)的單位是伏特(V)(V)。電動(dòng)勢(shì)的大小只取決于電源本電動(dòng)勢(shì)的大小只取決于電源本

13、身的性質(zhì)，身的性質(zhì)， 而與外電路無(wú)關(guān)。而與外電路無(wú)關(guān)。例如：例如： 干電池的電動(dòng)勢(shì)為干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V， 汽車(chē)用蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為汽車(chē)用蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為24 V和和12 V兩種。兩種。 圖圖1.6 1.6 電動(dòng)勢(shì)和電壓的正方向電動(dòng)勢(shì)和電壓的正方向三、電路的工作狀態(tài)三、電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)：電路有三種工作狀態(tài)： 通路、通路、 斷路和短路。斷路和短路。1. 1. 通路通路( (閉路閉路) ) 通路就是電源和負(fù)載構(gòu)成回路，如圖通路就是電源和負(fù)載構(gòu)成回路，如圖1.71.7所示。所示。 電源的輸電源的輸出電壓稱(chēng)為端電壓。不計(jì)導(dǎo)線(xiàn)的電阻，出電壓稱(chēng)為端電壓。不計(jì)導(dǎo)線(xiàn)的電阻， 則電源的端電壓

14、是負(fù)則電源的端電壓是負(fù)載的電壓。載的電壓。 圖圖1.7 通路通路 2. 2. 斷路斷路( (開(kāi)路開(kāi)路) )斷路就是電源和負(fù)載未構(gòu)成閉合回路，如圖斷路就是電源和負(fù)載未構(gòu)成閉合回路，如圖1.81.8所示。所示。 此此時(shí)電路中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載上也沒(méi)有電壓，電源的端電壓時(shí)電路中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載上也沒(méi)有電壓，電源的端電壓( (稱(chēng)稱(chēng)為開(kāi)路電壓為開(kāi)路電壓) )等于電源電動(dòng)勢(shì)，等于電源電動(dòng)勢(shì)， 即即 I=0, U0=E 圖圖1.8 斷路斷路 3. 3. 短路短路短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線(xiàn)接通構(gòu)成閉合回路，短路就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線(xiàn)接通構(gòu)成閉合回路， 如圖如圖1.91.9所示。負(fù)載所示。負(fù)載R R上

15、沒(méi)有電壓，負(fù)載電流上沒(méi)有電壓，負(fù)載電流IR為為0, 即即 U=0， IR=0 當(dāng)電源兩端被短路時(shí)，由于負(fù)載電阻為零，電源的內(nèi)阻當(dāng)電源兩端被短路時(shí)，由于負(fù)載電阻為零，電源的內(nèi)阻R R0 0一般又較小，因此電源將提供很大的電流一般又較小，因此電源將提供很大的電流, 其值為其值為 0SREI （1-9） 式中式中, IS為短路電流。為短路電流。 圖圖1.9 短路短路 在電路中，短路通常是一種電路事故，為了避免短路現(xiàn)在電路中，短路通常是一種電路事故，為了避免短路現(xiàn)象，象， 要采取保護(hù)措施。在電路中通常接入一種作為短路保護(hù)要采取保護(hù)措施。在電路中通常接入一種作為短路保護(hù)用的用的熔斷器熔斷器，其中裝有熔絲，與負(fù)載串聯(lián)（見(jiàn)圖，其中裝有熔絲，與負(fù)載串聯(lián)（見(jiàn)圖1.101.10中的中的FUFU），汽車(chē)電路中裝有這類(lèi)快速熔斷器。），汽車(chē)電路中裝有這類(lèi)快速熔斷器。 一旦電路發(fā)生短路一旦電路發(fā)生短路時(shí)，短路電流會(huì)使熔絲發(fā)熱而迅速熔斷，切斷電路，保護(hù)了時(shí)，短路電流會(huì)使熔絲發(fā)熱而迅速熔斷，切斷電路，保護(hù)了電源及導(dǎo)線(xiàn)免于燒毀。在汽車(chē)電路中，短路熔斷器一般應(yīng)接電源及導(dǎo)線(xiàn)免于燒毀。在汽車(chē)電路中，短路熔斷器一般應(yīng)接于蓄電池正極處（負(fù)極搭鐵）。于蓄電池正極處（負(fù)極搭鐵）。 圖圖1.10 熔斷圖和短接開(kāi)關(guān)熔斷圖和短接開(kāi)關(guān) 在一些實(shí)際工作中，出于工作需要，