電工基礎(chǔ) 課件 模塊2 電阻的連接

電工基礎(chǔ)模塊二電阻的連接

第二節(jié)電阻的連接

第一節(jié)

基本定律

第三節(jié)基爾霍夫定律

思考：1、什么是歐姆定律？第一節(jié)

基本定律一、歐姆定律歐姆定律反映的是電路中的電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系的定律，含部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律。1.部分電路歐姆定律：通過某段電路的電流，跟這段電路兩端的電壓成正比，跟這段電路的電阻成反比。即

式中，U、R、I的單位分別是：伏、歐、安。由

可得：

如果測(cè)出了電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，則可計(jì)算出其阻值。這就是伏安法測(cè)電阻的原理。如下圖所示。

但不能由公式就說：電阻與電壓成正比，與電流成反比。因?yàn)橛呻娮瓒煽芍?，電阻的大小只與材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)和溫度有關(guān)，而與電壓、電流無(wú)關(guān)。當(dāng)加在電阻兩端的電壓增大或減小時(shí)，通過電阻的電流也跟著增大或減小，但其比值(即R的值)卻保持不變。

2.電阻的伏安特性

電阻阻值不隨電壓、電流變化而改變的電阻稱為線性電阻。日常所說的電阻都是線性電阻，其阻值是一個(gè)常數(shù)，其伏安特性曲線是一條直線，如下圖所示。

電阻的伏安特性曲線反映的是電阻兩端的電壓U與通過電阻的電流Ｉ之間的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系，即以電壓為橫坐標(biāo)，以電流為縱坐標(biāo)，作出的電阻變化的曲線(是一條通過原點(diǎn)的直線)。3.全電路歐姆定律

通過閉合電路的電流，跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟電路的電阻與電源的內(nèi)阻之和成反比。即

式中的r或R0稱內(nèi)阻，是指電荷移動(dòng)時(shí)在電源內(nèi)部所受的阻礙作用；R稱外阻，是指電荷在除電源之外的電路中所受的阻礙作用，也是指整個(gè)電路中除電源之外所有電阻的阻值之和。如下圖所示，外阻R等于R1、R2、R3三個(gè)電阻連接后的總電阻，即

由

可得：E=ＩR+Ｉr=U+U0，即電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電壓降之和。其中，ＩR=U，稱外壓降，也稱電源向外輸出的端電壓；Ｉr=Uo，稱內(nèi)壓降，是指電流通過電源內(nèi)阻消耗電能后降低的電壓。例如1.5伏的干電池，向外輸出的電壓一定小于1.5伏，因?yàn)樗袃?nèi)壓降。

二、焦耳定律焦耳定律是指將電能轉(zhuǎn)變成熱能的定律。電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量(也稱電熱)，跟導(dǎo)體中電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間都成正比，即：

式中，Ｉ、R、t、Ｑ的單位分別為：安、歐、秒、焦耳。

電流通過純電阻電路，如電爐、電烘箱等用電器時(shí)，消耗的電能全部轉(zhuǎn)變成熱能，此時(shí)電功等于電熱，此時(shí)W=Ｑ，即：UIt=I2Rt；而電流通過電感電路，如電風(fēng)扇、電動(dòng)機(jī)等用電器時(shí)，電能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能和熱能，因此電功不等于電熱，此時(shí)電功計(jì)算式W=UＩt與電熱計(jì)算式Ｑ=I2Rt不能混用。第二節(jié)

電阻的連接一、電阻的串聯(lián)

1.電阻串聯(lián)的定義將電阻一個(gè)接一個(gè)地依次連接起來，稱電阻的串聯(lián)。如下圖所示是三個(gè)電阻的串聯(lián)2.串聯(lián)電阻電路的特點(diǎn)串聯(lián)電阻電路中的電流、電壓、電阻之間的關(guān)系為：

(1)電流相等。串聯(lián)電阻電路中，通過各電阻的電流相等。即：

I=I1=I2=I3

(2)電壓相加。串聯(lián)電阻電路兩端的總電壓，等于各電阻兩端的電壓之和。即：U=U1+U2+U3電動(dòng)勢(shì)不相等的電源，可串聯(lián)起來使用，且串聯(lián)后可向外提供一個(gè)較大的電壓。

(3)電阻相加。串聯(lián)電阻電路的總電阻，等于各電阻之和。即：R=R1+R2+R3(4)串電阻分壓。串聯(lián)電阻電路中各電阻分擔(dān)的電壓與其阻值成正比。即：3.串聯(lián)電阻的應(yīng)用

在工程上，常利用幾個(gè)電阻串聯(lián)構(gòu)成分壓器，將同一電源向外提供不同的電壓；利用串電阻分壓的方法來擴(kuò)大電壓表的量程，如將微安表改裝成電壓表；利用串電阻的方法來限制、調(diào)節(jié)電路中的電流，如電子電路中用二極管來限流；利用將小阻值的電阻串聯(lián)后來獲得較大阻值的電阻等。二、電阻的并聯(lián)

1.并聯(lián)電阻的定義將多個(gè)電阻的一端接在一邊，另一端接在另一邊，稱電阻的并聯(lián)，如下圖所示是三個(gè)電阻的并聯(lián)。2.并聯(lián)電阻電路的特點(diǎn)并聯(lián)電阻電路中的電流、電壓、電阻的關(guān)系為：(1)電流相加。并聯(lián)電阻電路中的總電流，等于通過各電阻的電流之和。即：Ｉ=Ｉ1+Ｉ2+Ｉ3(2)電壓相等。并聯(lián)電阻電路兩端的總電壓，與各電阻兩端的電壓相等。即：U=U1=U2=U3電動(dòng)勢(shì)不相同的電源，不能并聯(lián)在一起使用。(3)電阻倒數(shù)和。并聯(lián)電阻電路的總電阻的倒數(shù)，等于各電阻的倒數(shù)之和。即：

多個(gè)電阻并聯(lián)后的總電阻，小于電路中最小阻值的電阻；3、并聯(lián)電阻的應(yīng)用

在工程上，常利用并聯(lián)電阻的分流作用來擴(kuò)大電流表的量程，如將微安表改裝成電流表；實(shí)際上，凡是額定電壓相同的用電器幾乎都采用并聯(lián)，如各種電動(dòng)機(jī)、各種照明燈具都采用并聯(lián)，這樣既可以保證用電器在額定電壓下正常工作，又能在斷開或閉合某個(gè)用電器時(shí)，不影響其它用電器的正常工作；利用將大阻值的電阻并聯(lián)后來獲得較小阻值的電阻；等等。三、電阻的混聯(lián)

既有串聯(lián)，又有并聯(lián)，稱為混聯(lián)。如下圖所示。

要計(jì)算混聯(lián)電阻電路的總阻值，可先將電路化簡(jiǎn)或畫出易理解的等效電路圖，然后再計(jì)算。第三節(jié)

基爾霍夫定律

對(duì)于復(fù)雜的電阻混聯(lián)電路，可采用基爾霍夫定律、戴維寧定理、疊加定理、二端網(wǎng)絡(luò)、電流源與電壓源等效變換等方法來計(jì)算。在此只介紹基爾霍夫定律。

基爾霍夫定律包含節(jié)點(diǎn)電流定律和回路電壓定律。要理解這兩個(gè)定律，必須先了解如下四個(gè)基本概念。一、四個(gè)概念1、支路：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相連接而構(gòu)成的無(wú)分支的電路，稱支路。

如圖2-11所示，有如下三條支路：(1)E1和R1構(gòu)成一條支路；(2)E2和R2構(gòu)成一條支路；(3)R3構(gòu)成一條支路。

有些支路含有電源，稱有源支路；有些支路不含有電源，稱無(wú)源支路。圖2-11

支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔2、節(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路匯聚的點(diǎn)，稱節(jié)點(diǎn)。如圖2-11所示，A點(diǎn)和B點(diǎn)都是節(jié)點(diǎn)。3、回路任一閉合的電路，稱回路。如圖2-11所示，有三個(gè)回路：回路1：A點(diǎn)→R2→E2→E1→R1→A點(diǎn)；回路2：A點(diǎn)→R3→E2→R2→A點(diǎn)；回路3：A點(diǎn)→R3→E1→R1→A點(diǎn)。4、網(wǎng)孔不含有其它回路的回路，稱網(wǎng)孔。網(wǎng)孔也是最小的回路，相當(dāng)于魚網(wǎng)的網(wǎng)眼。如上面的三個(gè)回路中的回路3，包含了回路1和回路2，因此，回路3就不是網(wǎng)孔，只有回路1和回路2才是網(wǎng)孔。二、節(jié)點(diǎn)電流定律

通過同一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零+，即ΣＩ=0，稱為基爾霍夫節(jié)點(diǎn)電流定律，也稱基爾霍夫第一定律。一般取流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流為正值，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)值。如圖所示，節(jié)點(diǎn)A的電流方程為：Ｉ1+Ｉ2+(－Ｉ3)=0。節(jié)點(diǎn)電流定律也可描述為：同一節(jié)點(diǎn)的流入電流之和等于流出電流之和，即ΣI入=ΣI出。故節(jié)點(diǎn)A的電流方程也可寫成：Ｉ1+Ｉ2=Ｉ3

對(duì)節(jié)點(diǎn)B而言，流入的電流是Ｉ3，流出的電流是Ｉ1和Ｉ2，故有Ｉ3=Ｉ1+Ｉ2

由此可知，節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電流方程是一樣的，即二個(gè)節(jié)點(diǎn)，列一條節(jié)點(diǎn)電流方程就可以了。

如果電路中有m個(gè)節(jié)點(diǎn)，則可列出m－1條節(jié)點(diǎn)電流方程，用于計(jì)算。

列節(jié)點(diǎn)電流方程不局限于閉合電路中的節(jié)點(diǎn)，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以列出節(jié)點(diǎn)電流方程。如下圖所示，節(jié)點(diǎn)A的電流方程為：Ｉ1－Ｉ2+Ｉ3－Ｉ4－Ｉ5－Ｉ6=0；或：Ｉ1+Ｉ3=Ｉ2+Ｉ4+Ｉ5+Ｉ6。一、回路電壓定律繞網(wǎng)孔一周，所有元件的電壓降之和為零，即ΣU=0，稱為基爾霍夫電壓定律，也稱基爾霍夫第二定律。電路中的元件有電源和電阻，要確定電路中電源電動(dòng)勢(shì)的正、負(fù)值和電阻電壓降的正、負(fù)值，首先要確定網(wǎng)孔的繞行方向，而網(wǎng)孔的繞行方向分順時(shí)針和逆時(shí)針。網(wǎng)孔的繞行方向可任意選擇，但同一電路所有網(wǎng)孔的繞行方向一定要一致。電源電動(dòng)勢(shì)的正、負(fù)和電阻電壓降的正、負(fù)，都與網(wǎng)孔的繞行方向的關(guān)系如下：1、電源電動(dòng)勢(shì)的正、負(fù)當(dāng)繞行方向與電源的電動(dòng)勢(shì)方向相同時(shí)，E取正值；反之則取負(fù)值。2、電阻電壓降的正、負(fù)當(dāng)繞行方向與通過電阻的電流方向相同時(shí)，電阻的電壓降取正值；反之取負(fù)值。如圖2-11所示，選順時(shí)