第二章簡(jiǎn)單直流電路

第二章簡(jiǎn)單直流電路第1頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章簡(jiǎn)單直流電路教學(xué)目標(biāo)：1.理解電動(dòng)勢(shì)、端電壓、電位的概念，熟練掌握閉合電路的歐姆定律。2.熟練掌握串、并聯(lián)電路的性質(zhì)和作用，理解串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流和功率分配原理，掌握電壓表和電流表擴(kuò)大量程的方法和計(jì)算。掌握簡(jiǎn)單混聯(lián)電路的分析和計(jì)算。3.了解萬(wàn)用電表的構(gòu)造、基本原理以及掌握它的使用。4.掌握電阻的測(cè)量方法以及產(chǎn)生測(cè)量誤差原因的分析。5.掌握電路中各點(diǎn)電位以及任意兩點(diǎn)間電壓的計(jì)算方法。第2頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章目錄第一節(jié)電動(dòng)勢(shì)閉合電路的歐姆定律第二節(jié)電池組第三節(jié)電阻的串聯(lián)第四節(jié)電阻的并聯(lián)第五節(jié)電阻的混聯(lián)第六節(jié)萬(wàn)用電表的基本原理第七節(jié)電阻的測(cè)量第八節(jié)電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算第3頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電動(dòng)勢(shì)閉合電路的歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì)來(lái)源電動(dòng)勢(shì)是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。

這個(gè)做功的過(guò)程，實(shí)際上就是電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。電源的這種本領(lǐng)，我們用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表示。第4頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定義：非靜電力把正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移送到正極所做的功與被移送的電荷量的比值，叫做電源的電動(dòng)勢(shì)，用字母E表示。方向：規(guī)定自負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部到正極的方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的方向。（負(fù)正）（單位：伏特V）注意電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反。第5頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、閉合電路的歐姆定律定義：閉合電路內(nèi)的電流，跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比。E=U+U′（即電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電壓降之和。）第6頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、端電壓兩種情況：U-R曲線圖定義：電源加在外電路兩端的電壓，其大小隨著

外電路的電阻而改變。第7頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例1］在圖中，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S扳到位置1時(shí)，外電路的電阻R1=14Ω，測(cè)得電流I1=0.2A；當(dāng)S扳到位置2時(shí)，外電路電阻R2=9Ω，測(cè)得電流I2=0.3A，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。解：根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E=I1R1+I1rE=I2R2+I2r消去E可得I1R1+I1r=I2R2+I2r∴把r值代入E=I1R1+I2R2中，可得E=3V第8頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、電源向負(fù)載輸出的功率當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)電阻（R=r）時(shí)，電源的輸出功率最大，這時(shí)我們稱(chēng)負(fù)載與電源匹配。第9頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例2］在圖中，R1=8Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)E=80V，內(nèi)阻r=2Ω，R2為變阻器，要使變阻器消耗的功率最大，R2應(yīng)是多大？這時(shí)R2消耗的功率是多少？解：把R1看成是電源內(nèi)阻的一部分即電源內(nèi)阻為R1+r利用電源輸出功率最大的條件可求出R2=R1+r=8+2=10Ω這時(shí)R2消耗的功率為返回目錄第10頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)電池組定義：連在一起使用的幾個(gè)電池就叫做電池組。基本接法：串聯(lián)和并聯(lián)。一、電池的串聯(lián)把第一個(gè)電池的負(fù)極和第二個(gè)電池的正極相連，在把第二個(gè)電池的負(fù)極和第三個(gè)電池的正極相連，像這樣依次連接起來(lái)，就組成了串聯(lián)電池組。E串=nEr串=nr第11頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電池的并聯(lián)把電動(dòng)勢(shì)相同的電池的正極和正極相連接，負(fù)極和負(fù)極相連接，就組成并聯(lián)電池組。E并=E返回目錄第12頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)電阻的串聯(lián)一、串聯(lián)電路定義：把電阻逐個(gè)依次連接起來(lái)組成的電路，稱(chēng)為串聯(lián)電路。一、串聯(lián)電路定義：把電阻逐個(gè)依次連接起來(lái)組成的電路，稱(chēng)為串聯(lián)電路。串聯(lián)電路的特點(diǎn)：⑴電路中各處的電流相等；⑵電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。第13頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)電路的性質(zhì)⑴串聯(lián)電路的總電阻，等于各個(gè)電阻之和。⑵串聯(lián)電路的電壓分配321RRRRi++=串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比。當(dāng)有兩個(gè)電阻時(shí)，分壓公式第14頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑶串聯(lián)電路的功率

P1=I2R1，P2=I2R2，…，Pn=I2Rn∵∴即串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比。［例1］有一盞弧光燈，額定電壓U1=40V，正常工作時(shí)通過(guò)的電流I=5A，應(yīng)該怎樣把它連入U(xiǎn)=220V的照明電路中？第15頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：因?yàn)檎彰麟娐返碾妷罕然」鉄纛~定電壓高很多，所以必須在弧光燈上串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)電阻R2，分掉多余電壓U2=U-U1=180V分壓電阻第16頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、伏特表將電流表加上串聯(lián)電阻并在刻度盤(pán)上直接標(biāo)出伏特植，就把電流表改裝成了伏特表。［例2］假設(shè)有一個(gè)電流表，電阻Rg=1000Ω，滿(mǎn)偏電流Ig=100μA，要把它改裝成量程是3V的伏特表，應(yīng)該串聯(lián)多大的電阻？第17頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：電流表指針滿(mǎn)刻度時(shí)Ug=IgRg=1000×100×10-6=0.1V即電流表承擔(dān)的最大電壓為0.1VUR=U-Ug=3－0.1=2.9V在串聯(lián)電路中返回目錄第18頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)電阻的并聯(lián)一、并聯(lián)電路定義：把幾個(gè)電阻并列地連接起來(lái)，就組成了并聯(lián)電路。并聯(lián)電路的特點(diǎn)⑴電路中各支路兩端的電壓相等；⑵電路中的總電流等于各支路的電流之和。并聯(lián)電路的性質(zhì)⑴總電阻的倒數(shù)，等于各分電阻的倒數(shù)之和。第19頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵并聯(lián)電路的電流分配當(dāng)只有兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，⑶并聯(lián)電路的功率分配并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比。則分流公式第20頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例1］線路電壓為220V，每根輸電導(dǎo)線的電阻R1=1Ω，電路中并聯(lián)了100盞220V、40W的電燈，求：⑴只打開(kāi)其中的10盞燈時(shí)每盞燈的電壓和功率；⑵100盞燈全部打開(kāi)十每盞燈的電壓和功率。解：⑴只打開(kāi)10盞燈的時(shí)候第21頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵當(dāng)100盞電燈全部打開(kāi)的時(shí)候第22頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、安培表第23頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定義：把元件逐個(gè)順次連接起來(lái)。特點(diǎn)：電路中各處的電流相等；電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和。定義：把元件并列地連接起來(lái)。特點(diǎn)：電路中各支路兩端的電壓相等；電路中的總電流等于各支路的電流之和。串聯(lián)電路和并聯(lián)電路并聯(lián)電路串聯(lián)電路串并聯(lián)電路小結(jié)第24頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生活中的串、并聯(lián)電路：1、小彩燈：生活中的小彩燈經(jīng)常用來(lái)裝飾店堂、居室，烘托節(jié)日氣氛，其中的一些彩色小燈泡是如何連接的？串聯(lián)的第25頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月夜晚的天空被各家各戶(hù)的燈光照亮，映出建筑物的輪廓，顯得特別美麗壯觀，這些燈是怎樣連接的？并聯(lián)2、萬(wàn)家燈火第26頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)我們打開(kāi)冰箱門(mén)的時(shí)候，冰箱內(nèi)的燈泡就會(huì)亮起來(lái)，那么這個(gè)燈泡和冰箱壓縮機(jī)組成的是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路？并聯(lián)3、冰箱：第27頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)我們家里的家用電器：燈泡、電視、電風(fēng)扇、電冰箱等組成的電路是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路？4.家用電器第28頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、教室電燈思考：（1）在教室里的這些燈是串聯(lián)的還是并聯(lián)的？（2）那么教室里的開(kāi)關(guān)為什么能控制一組燈，開(kāi)關(guān)放在了什么位置？并聯(lián)電路開(kāi)關(guān)放在了支路上返回目錄第29頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)電阻的混聯(lián)定義：既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路稱(chēng)為電阻混聯(lián)電路。混聯(lián)電路的計(jì)算方法一般情況下，電阻混聯(lián)電路，可以通過(guò)串，并聯(lián)等效概念逐步化簡(jiǎn)，最后化為一個(gè)等效電阻。進(jìn)行電路的等效變換可采用下面的兩種方法：⑴利用電流的流向及電流的分、合畫(huà)出等效電路圖。⑵利用電路中各等電位點(diǎn)分析電路，畫(huà)等效電路圖。

第30頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例1］圖所示的電路中，已知R1=R2=8Ω，R3=R4=6ΩR5=R6=4Ω，R7=R8=24Ω，R9=16Ω，電路端電壓U=224V，試求通過(guò)電阻R9中的電流和R9兩端的電壓？解：根據(jù)電流的流向畫(huà)出等效電路圖（如圖）第31頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例2］如圖所示，已知每一電阻的阻值R=10Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V，電源內(nèi)阻r=0.5Ω。求電路上的總的電流。解：A點(diǎn)與C點(diǎn)等電位，B點(diǎn)與D點(diǎn)等電位，畫(huà)出等效電路圖如圖第32頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混聯(lián)電路的計(jì)算步驟⑴把電路進(jìn)行等效變換（整理電路過(guò)程中不等把原來(lái)的連接關(guān)系搞錯(cuò)）。⑵先計(jì)算各電阻串聯(lián)和并聯(lián)的等效電阻值，再計(jì)算電路總的等效電阻值。⑶由電路的總的等效電阻值和電路的端電壓計(jì)算電路的電流。⑷根據(jù)電阻串聯(lián)的分壓關(guān)系和電阻并聯(lián)的分流關(guān)系，逐步推算出各部分的電壓和電流值。返回目錄第33頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)萬(wàn)用電表的基本原理萬(wàn)用表又稱(chēng)多用表，多功能、多量程。測(cè)直流電壓、電流；交流電壓；電阻等。有些萬(wàn)用表還測(cè)交流電流、電容量和電感量、晶體管共射放大倍數(shù)hFE等電參數(shù)。第34頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、表頭內(nèi)阻和滿(mǎn)偏電流是描述表頭特性的兩個(gè)參數(shù)，分別以Rg和Ig表示。第35頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、直流電壓表將表頭串聯(lián)一分壓電阻R，即構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單的直流電壓表。測(cè)量時(shí)，將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電壓U的兩端即可。在萬(wàn)用表中，用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分別將不同數(shù)值的分壓電阻與表頭串聯(lián)，就能得到幾個(gè)不同的電壓量程。分壓電阻第36頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月［例題］如圖表示一萬(wàn)用表的直流電壓表部分，它有五個(gè)量程，分別是U1=2.5V，U2=10V，U3=50V，U4=250V，U5=500V，表頭參數(shù)Rg=3kΩ，Ig=50μA，求各分壓電阻值。第37頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、交流電壓表在交流電壓的正半周時(shí)，若V2不導(dǎo)通，則V1導(dǎo)通，此時(shí)有電流通過(guò)表頭；在交流電壓的負(fù)半周時(shí)，則V2導(dǎo)通，V1不導(dǎo)通，因而沒(méi)有電流通過(guò)表頭。所以通過(guò)表頭的電流是單方向的，指針偏轉(zhuǎn)的角度基本上與被測(cè)的交流電壓U成正比，從而測(cè)出電壓的值。

第38頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、直流電流表將表頭并聯(lián)一分流電阻，即構(gòu)成一個(gè)最簡(jiǎn)單的直流電流表。測(cè)量某一負(fù)載電流時(shí)，將電流表與負(fù)載串聯(lián)即可。實(shí)際的萬(wàn)用表是利用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，將電流表制成多量程的。第39頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、歐姆表功能開(kāi)關(guān)撥至歐姆檔時(shí)，萬(wàn)用表就是一個(gè)多量程歐姆計(jì)。當(dāng)Rx＝0時(shí)，設(shè)R中＝Rg＋R，歐姆計(jì)非均勻刻度。Rx=R中時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)為滿(mǎn)度的一半，即Ix＝Ig／2。

第40頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、使用萬(wàn)用表的注意事項(xiàng)1.選功能（開(kāi)關(guān)）2.選量程（開(kāi)關(guān)）：從大到小嘗試，最后指針偏轉(zhuǎn)接近滿(mǎn)刻度（誤差較小）。3.讀數(shù)：⑴讀到有效位數(shù)，估讀一位。電壓或電流讀數(shù)=指示值×量程/滿(mǎn)偏值。電阻讀數(shù)=指示值×倍率。⑵萬(wàn)用表在讀數(shù)時(shí)，應(yīng)保證視線與表面垂直。為了保證這一效果，在讀數(shù)盤(pán)中安放了一個(gè)反光鏡，在讀數(shù)時(shí)，應(yīng)使指針與反光鏡中的指針重合，這樣讀出的數(shù)值就是準(zhǔn)確的。4.歐姆調(diào)零：由于干電池E變化，所以要“歐姆調(diào)零”，以保證刻度正確。方法：每次測(cè)電阻前和改變測(cè)量檔后都必須調(diào)節(jié)歐姆零點(diǎn)。第41頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.注意事項(xiàng)⑴紅表筆接“十”插口，黑表筆接“—”插口內(nèi)。⑵測(cè)量時(shí)，手指不允許碰到金屬部分；⑶關(guān)閉電源后，才能測(cè)線路中的電阻；也不能測(cè)微安表和檢流計(jì)的內(nèi)阻。⑷測(cè)量完畢，功能開(kāi)關(guān)應(yīng)置于交流電壓最大量程檔。返回目錄第42頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)電阻的測(cè)量一、伏安法伏安法及測(cè)量原理:根據(jù)歐姆定律I=U/R．用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓，用電流表測(cè)出通過(guò)電阻的電流，從而求出電阻的測(cè)量方法叫做伏安法。伏安法測(cè)電阻的兩種接法:伏安法測(cè)電阻時(shí)，電流表接入電路時(shí)有兩種方式：電流表外接法和電流表內(nèi)接法。AVAV第43頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月伏安法測(cè)電阻----原理R＝U/I名稱(chēng)安培表外接安培表內(nèi)接電路誤差分析誤差原因測(cè)量值實(shí)質(zhì)適用條件ＡvRXRXＡvU測(cè)=U真R測(cè)<R真I測(cè)>I真RV的分流作用R測(cè)=R真并Rv適用測(cè)小電阻或Rv》RxU測(cè)>U真I測(cè)=I真R測(cè)>R真RA的分壓作用R測(cè)=R真串RA適用測(cè)大電阻或Rx》RA第44頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、惠斯通電橋SirCharlesWheatstone惠斯通(1802～1875)，英國(guó)物理學(xué)家。1802年出生于英格蘭的格洛斯特。青少年時(shí)代受到嚴(yán)格的正規(guī)訓(xùn)練，興趣廣泛，動(dòng)手能力很強(qiáng)，1834年被倫敦英王學(xué)院聘為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授。1836年當(dāng)選為英國(guó)倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，1837年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院外國(guó)院士。1868年由英王封為爵士，1875年10月19日在巴黎逝世。終年73歲。第45頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電橋測(cè)量原理第46頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度的主要因素檢流計(jì)的靈敏度。檢流計(jì)G的靈敏度越高，對(duì)微弱電流越敏感，電橋的平衡點(diǎn)確定得越準(zhǔn)確，測(cè)量的誤差越小。加在AB間的電壓。在同樣條件下，UAB越高，電橋不平衡時(shí)通過(guò)檢流計(jì)G的電流越大，電橋的平衡點(diǎn)也越容易找準(zhǔn)?？紤]到電源和電橋所能承受的電流的最大值，UAB可增加到1．5伏左右。R1電阻值的準(zhǔn)確度和L1與L2測(cè)量的準(zhǔn)確度。第47頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月趣聞?shì)W事惠斯通電橋不是惠斯通發(fā)明的在測(cè)量電阻及其它電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到一種叫惠斯通電橋的電路，很多人認(rèn)為這種電橋是惠斯通發(fā)明的，其實(shí)，這是一個(gè)誤會(huì)，這種電橋是由英國(guó)發(fā)明家克里斯蒂在1833年發(fā)明的，但是由于惠斯通第一個(gè)用它來(lái)測(cè)量電阻，所以人們習(xí)慣上就把這種電橋稱(chēng)作了惠斯通電橋。

返回目錄第48頁(yè)，課件共53頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算定義：電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)（電位為零）之間的電壓。參考點(diǎn)選得不同，電路中各點(diǎn)的電位值隨著改變，但是任意兩點(diǎn)間的電位差是不變的。各點(diǎn)電位的高低是相對(duì)的，而兩