電路的基本物理量

1.1-2電路的基本物理量主講：郭瑤任務(wù)1：建立電路模型《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：

1．了解電路的基本組成及各部分的作用，建立簡(jiǎn)單電路模型；

2．理解電路的基本物理量意義，掌握其計(jì)算方法；

3．了解電阻、電容、電感等電路元器件的外觀、分類、特性；

4．掌握歐姆定律、基爾霍夫定律等電路基本定律；

5．熟練掌握簡(jiǎn)單電阻電路的計(jì)算。

技能目標(biāo)：

1．會(huì)正確使用萬(wàn)用表，能對(duì)電路元件進(jìn)行分類和簡(jiǎn)單測(cè)量；

2．會(huì)分析復(fù)雜直流電路，具有一定的實(shí)驗(yàn)操作技能；

3．會(huì)進(jìn)行電流表、電壓表量程擴(kuò)大改裝并進(jìn)行校驗(yàn)；

4．會(huì)查閱有關(guān)技術(shù)資料和工具書。二、工作任務(wù)單《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)1、電流電路中帶電粒子有規(guī)則地定向移動(dòng)形成電流。電解液中的正、負(fù)離子(正、負(fù)電荷)帶電粒子金屬導(dǎo)體中的自由電子(負(fù)電荷){規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電路圖中標(biāo)注的電流方向通常都是參考方向，參考方向可以任意規(guī)定。RI

>0I<0R電流的參考方向(正方向)在進(jìn)行電路分析時(shí)，預(yù)先假定的一個(gè)電流方向。電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)電流值為正；反之為負(fù)。知識(shí)鏈接二電路的基本物理量項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電流的強(qiáng)弱(或大小)：t

：為時(shí)間，單位是秒(s)；Q：

t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線的電荷量，單位是庫(kù)(C)；I

：電流電流的單位是安(A)；毫安(mA)、微安(A)1A=103mA=106

A交流電的實(shí)際方向隨時(shí)間而變，必須規(guī)定電流的參考方向。電流一詞既闡述一種物理現(xiàn)象，又表示帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)I參考方向?qū)嶋H方向(a)I>0實(shí)際方向參考方向(b)I<0I電流的實(shí)際方向與參考方向

實(shí)際方向和參考方向的關(guān)系為：電流實(shí)際方向和參考方向相同，電流為正值，反之取負(fù)值。如圖所示。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電流對(duì)負(fù)載有各種不同的作用和效應(yīng)，熱和磁效應(yīng)總是伴隨電流一起發(fā)生。電流的作用和效果項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電流的作用效果項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)2.電壓與電動(dòng)勢(shì)電壓：維持電路中的電流，必須在它的兩端保持電壓；電源在電路中能產(chǎn)生和保持電壓;電源內(nèi)部的非靜電力分離電荷，把其他形式能量轉(zhuǎn)換成電能。兩種不同極性的電荷分離，電荷之間便產(chǎn)生了電壓。電壓為零＋＋＋低電壓＋＋＋高電壓＋＋＋要把電荷分離，必須對(duì)電荷做功，而做功是由電源完成的。發(fā)電機(jī)、電池就是電源。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)實(shí)際正方向假設(shè)正方向（參考方向）電壓的方向?qū)嶋H正方向：高電位指向低電位的方向假定正方向：任意選取的方向?qū)嶋H方向和參考方向的關(guān)系為：

電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)所作的功稱為a、b兩點(diǎn)之間的電壓。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)uabUab+正負(fù)號(hào)

雙下標(biāo)箭頭uab電壓的表示方法--參考方向U實(shí)際方向+(A)U>0參考方向U實(shí)際方向+-(B)U<0電壓的實(shí)際方向與參考方向

當(dāng)電壓實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，電壓為正，反之，電壓為負(fù)。如圖所示。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力將正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功

WS

與其電量Q之比稱為電動(dòng)勢(shì)，用E

表示，即E的單位是伏(V)WS單位是焦耳(J)

Q的單位是庫(kù)(C)電源產(chǎn)生電壓過程是非靜電力對(duì)電荷的做功過程，做的功越大，電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就越大。電源的這種本領(lǐng)用電動(dòng)勢(shì)表示。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定從電源負(fù)極指向電源正極即非靜電力移動(dòng)正電荷方向。當(dāng)外電路閉合時(shí)，外電路中形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下，電荷經(jīng)外電路移動(dòng)形成電流I。R+-EI+-U＋靜電力移動(dòng)電荷做功，其大小用電壓U表示W(wǎng)：靜電力移動(dòng)電荷做的功；Q:被移動(dòng)電荷的電量；U：電壓電壓的方向規(guī)定為由正極(高電位端)指向負(fù)極(低電位端)，單位為伏(V)。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)與電流情況類似，電壓和電動(dòng)勢(shì)未知方向時(shí)也可假設(shè)參考方向，結(jié)合計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)來決定其實(shí)際方向。在電路分析時(shí)，經(jīng)常采用關(guān)聯(lián)參考方向。也就是說只需假定電流的參考方向，電壓的極性按照電流流進(jìn)為正，流出為負(fù)，這樣可以簡(jiǎn)化電路的計(jì)算。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)3.電位

電路中每一點(diǎn)都有一定的電位。在外電路，電位差形成電流；電流從高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)。電位用字母V表示；不同點(diǎn)電位用字母V加

下標(biāo)表示；

衡量電位高低必須有一個(gè)計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為0V。+-REI+-Uabcd項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電位的計(jì)算先選定零電位點(diǎn)，(一般用符號(hào)“

”表示)，電路中任何一點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓，就是該點(diǎn)的電位。+-R2

EI+-Uabcd

R1

[解]

該電路c點(diǎn)是零電位點(diǎn)I=2.5A，Va=Uac=10V，Vb=Ubc=5V，Vc=Vd=0V電壓等于電位差例如，Uab=Va-Vb=5V項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)

4、電阻電阻元件：是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件，例如燈泡、電熱爐等電器。電阻定律：1k

=103

；1M

=106

——制成電阻的材料電阻率，國(guó)際單位制為歐姆·米(

·m)

；

l——繞制成電阻的導(dǎo)線長(zhǎng)度，國(guó)際單位制為米(m)

；S——繞制成電阻的導(dǎo)線橫截面積，國(guó)際單位制為平方米(m2)

；R——電阻值，國(guó)際單位制為歐姆(

)

。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電阻與溫度的關(guān)系

電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1

C時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。如果設(shè)任一電阻元件在溫度t1時(shí)的電阻值為R1，當(dāng)溫度升高到t2時(shí)電阻值為R2，則該電阻在t1~t2溫度范圍內(nèi)的(平均)溫度系數(shù)為如果R2>R1，則

>0，將R稱為正溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而增大；如果R2<R1，則

<0，將R稱為負(fù)溫度系數(shù)電阻，即電阻值隨著溫度的升高而減小。顯然

的絕對(duì)值越大，表明電阻受溫度的影響也越大。R2=R1[1

(t2－t1)]項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)常見線性電阻的外形圖項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)10k

1W電阻元件的參數(shù)可以用符號(hào)直接標(biāo)注在電阻上，也可使用色環(huán)表明。第一環(huán)最后一環(huán)色環(huán)符號(hào)規(guī)定顏色有效數(shù)字乘數(shù)

允許誤差(%)工作電壓/V銀色 10

2

10

金色 10

1

5

黑色 01004

棕色 1 101

1 6.3項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)灰色 8 10863

白色 9 109

50~

20

黃色 4 10425

顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差(％)工作電壓/V紅色 2 102

210橙色 3 103 16

綠色 5 105

0.532 藍(lán)色 6 106

0.2540紫色 7 107

0.150無色

20 項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)某電阻色環(huán)顏色[解]R=27

102

=

2700

允許誤差

5％電阻色標(biāo)如圖示依次為紅、紫、紅、金，求阻值為多少？[例]色環(huán)含義：最后一環(huán)是允許誤差，最后前一環(huán)為乘數(shù)，前面依次是有效數(shù)字。有效數(shù)字有兩位或三位。第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為乘數(shù)第四條為允許誤差紅色2102紫色7107金色

5％項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)電阻色環(huán)顏色依次為橙、橙、紅、紅、棕，求阻值為多少？想想看你算對(duì)了嗎？第一條為第一位數(shù)第二條為第二位數(shù)第三條為第三位數(shù)第四條為乘數(shù)第五條為允許誤差答案：電阻33200

，允許誤差

1％項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)

電阻的測(cè)量萬(wàn)用表測(cè)量電阻(即歐姆表)的電路如圖所示。項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)5.電能電場(chǎng)力做的功就是電路所消耗的電能，由電壓公式U=W/Q

知，電能W=QU，由于Q=It，所以W=QU=UIt俗稱度)表示。1kW

h=1000W

3600s

=3.6

106J電能可直接用電能表(電度表)測(cè)出。

kW·h項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)kW·h00316220V5A50Hz2500r/(kW·h)計(jì)數(shù)器用來記錄電能

V、A、Hz

值是電壓電流和頻率的使用條件

2500r/kW·h表示消耗1千瓦時(shí)(1度)電能，鋁轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。

[例]

額定功率120W彩色電視機(jī)，每千瓦時(shí)的電費(fèi)0.45元，工作5小時(shí)電費(fèi)為多少？[解]

電費(fèi)=0.12

5

0.45元=0.27元項(xiàng)目一直流電路的安裝、測(cè)試與分析《冶金電氣技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目一電工技術(shù)【例1-1】有一功率為60W的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?W