精编中职中专《电工基础》第二章简单直流电路课件.pptx
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1、第二章 简单直流电路第二章 简单直流电路2.1 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律2.2 2.2 电阻串联电路电阻串联电路2.3 2.3 电阻并联电路电阻并联电路 2.5 2.5 万用表万用表2.4 2.4 电阻混联电路电阻混联电路2.6 电阻的测量电阻的测量2.7 电位的计算电位的计算2.1 2.1 电动势电动势 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 【学习目标】【学习目标】1.掌握闭合电路欧姆定律。2.理解电源的外特性。答:电源电动势常用电池的标注这是什么含义呢?如图所示,电池上标着的“3.7V”和“1.2V”分别指锂电池的电动势为3.7V,镍镉电池的电动势为1.2V。常用电池电动势的标注电源的
2、电动势E1.电动势的大小由电源本身的性质决定,与外电动势的大小由电源本身的性质决定,与外电路的情况无关。电路的情况无关。2.方向:由负极指向正极。方向:由负极指向正极。3.单位:伏(单位:伏(V)4.标量标量 闭合电路中的电流I,与电源电动势E成正比,与电路的总电阻R+r(内电路电阻与外电路电阻之和)成反比,这就是闭合电路欧姆定律。RrEI 1.闭合电路闭合电路外电路:如用电器,外电路:如用电器,导线等。导线等。内电路:如电池灯等内电路:如电池灯等。2.欧姆定律欧姆定律用公式表示为:用公式表示为:图图 2-1简单的闭合电路简单的闭合电路(适用于线性电路)进一步作数学变换得:进一步作数学变换得:
3、E EIr+IRIr+IR 由于IRU是外电路上的电压降(电源的端电压),IrU0是内电路上的电压降(内压降),所以所以:E EU+UU+U0 0这就是说:电源的电动势等于内、外电路电压降之和这就是说:电源的电动势等于内、外电路电压降之和。【例1】有一电源电动势为3V,内阻r0.5,外接负载R9.5,求:(1)电路中的电流;(2)电源端电压;(3)负载上的电压;(4)电源内阻上的电压。三.电源与外特性:1.电源端电压随负载电流变化的规律叫做电源的外特性,绘成的曲线称为外特性曲线,如右图所示。外特性曲线外特性曲线 2.电源端电压U会随着外电路上负载电阻R的改变而改变,其变化规律为:(1)RI U
4、0IrUEIr 特例:开路时(R),I0,UE(2)RI U0IrUEIr 特例:短路时(R0),IE/R,U0 从外特性曲线也可以看出,当I0(电路开路)时,电源的端电压最大,等于电源的电动势,即UE;当电路闭合时,电路中有电流I,电源的端电压小于电动势,即UE,并随着电路中电流I的增大而减小。外特性曲线外特性曲线四负载获得最大功率的条件:四负载获得最大功率的条件:负载电阻负载电阻R的大小与各功率之间的关系的大小与各功率之间的关系图图 2-1简单的闭合电路简单的闭合电路 rEP42max 负载获得最大功率条件:当电源给定而负载可变时,负载电阻R和电源内阻r相等时,负载能够从电源中获得最大功率
5、。最大功率为:负载功率随电阻变化的曲线负载功率随电阻变化的曲线小知识:获得最大功率时,由于Rr,所以负载上和内阻上消耗的功率相等,这时电源的效率不高,只有50%。在电子技术中,有些电路主要考虑负载获得最大功率,效率高低是次要问题,因而电路总是工作在Rr附近,这种工作状态一般称为“阻抗匹配状态”。而在电力系统中,希望尽可能减少内部损失,提高供电效率,故要求Rr。【例2】如下图所示电路中,电源电动势E6V,内阻r0.5,R12.5,R2为变阻器,要使变阻器获得功率最大,R2应为多大?R2获得的最大功率是多少?1.闭合电路欧姆定律。2.电源的外特性。3.负载获得最大功率条件。【课堂小结】【课堂小结】
6、【课堂练习】【课堂练习】教材41页 1.电源电动势为1.5V,内电阻为0.12,外电路电阻为1.38,求电路中的电流和端电压。2.电动势为3.6V的电源,与8 的电阻接成闭合电路,电源两极间的电压为3.2V,求电源的内电阻。3.有一简单闭合电路,当外电阻加倍时,通过的电流减为原来的2/3,求内阻与外阻的比值。2.2 电阻的串联电阻的串联 1.闭合电路欧姆定律。答:答:闭合电路中的电流闭合电路中的电流I I,与电源电动势,与电源电动势E E成正比,与成正比,与电路的总电阻电路的总电阻R+rR+r(内电路电阻与外电路电阻之和)成反(内电路电阻与外电路电阻之和)成反比,这就是闭合电路欧姆定律。比,这
7、就是闭合电路欧姆定律。用公式表示为:用公式表示为:RrEI2.负载获得最大功率的条件是什么?负载获得最大功率的条件是什么?答:负载电阻答:负载电阻R R和电源内阻和电源内阻r r相等时,相等时,负载获得的功负载获得的功率最大。最大功率为:率最大。最大功率为:rEP42max 家里配电箱中的熔断丝熔断后,所有其他的用电器都断电无法工作,请大家想一想,熔断丝是以什么方式接入电路的?串联方式串联方式2.2 2.2 电阻的串联电阻的串联【学习目标】【学习目标】1.掌握电阻串联电路的特点。2.学会用电阻串联电路的特点分析实际电路。3.了解电阻串联电路的应用。一.串联电路:把两个或两个以上的电阻一个接一个
8、依次连接起来,就组成串联电路。电流特点。电流特点。I II I1 1I I2 2I I3 3I In n串联电路中电流处处相等。串联电路中电流处处相等。电压特点。电压特点。U UU U1 1+U U2 2+U U3 3+U Un n电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。电阻特点。电阻特点。R RR R1 1+R+R2 2+R+R3 3+R+Rn n电路的总电阻(也叫电路的总电阻(也叫等效电阻等效电阻)等于各串联电阻之和。)等于各串联电阻之和。等效电阻:在分析电路时,为了方便,常用一个电阻等效电阻:在分析电路时,为了方便,常用一个电阻来表示几
9、个串联电阻的总电阻,这个电阻称为等效电阻。来表示几个串联电阻的总电阻,这个电阻称为等效电阻。等效电路图如下所示:等效电路图如下所示:电阻串联越多,总电阻就越大。电阻串联越多,总电阻就越大。当当n n个阻值相同的电阻串联时,其总电阻个阻值相同的电阻串联时,其总电阻R Rn n=n nR R。小知识小知识电阻串联及其等效电路电阻串联及其等效电路 【例【例2-3】有一盏额定电压有一盏额定电压 U1 40 V,额定电流,额定电流 I 5 A 的电灯,应该怎样把它接入电压的电灯,应该怎样把它接入电压 U 220 V 照明电路中?照明电路中?分析:分析:解:将电灯解:将电灯(设电阻为设电阻为 R1)与一只
10、分压电阻与一只分压电阻R2串联后,串联后,接入接入 U 220 V 电源上,如图电源上,如图 所示。所示。分压电阻分压电阻 R2 上的电压上的电压U2=UU1=(220 40)V=180 V,且,且 U2=R2I,则,则 36518022IUR小灯泡电路小灯泡电路 小明在做电路实验时,遇到了如下问题:想让一个额定值为小明在做电路实验时,遇到了如下问题:想让一个额定值为“3V3V、0.1A0.1A”的小灯泡正常工作,可手头只有的小灯泡正常工作,可手头只有12V12V的电源,如果把小灯泡直接的电源,如果把小灯泡直接接到接到12V12V的电源中,小灯泡肯定会被烧坏,这可怎么办呢?你能帮小明的电源中,
11、小灯泡肯定会被烧坏,这可怎么办呢?你能帮小明解决这个问题吗?解决这个问题吗?答:串联一个答:串联一个90的电阻。的电阻。IRURURUnn 2211电压分配。电压分配。串联电路中各个电阻两端的电压与其阻值成正比。串联电路中各个电阻两端的电压与其阻值成正比。小知识:当只有两个电阻R1、R 2串联时,可得R1、R 2两端的分电压U1、U 2与总电压U之间的关系分别为:URRRU2111URRRU212222211IRPRPRPRPnn 功率分配。功率分配。串联电路中各个电阻上消耗的功率与其阻值成正比。串联电路中各个电阻上消耗的功率与其阻值成正比。【例2-4】一个4和一个6的两个电阻串联后,两端接1
12、0V的直流电源,问4和6电阻两端的电压分别为多少?电路中的电流又为多少?4电阻消耗的功率为多大?三.串联电路的应用:分压器分压器2.常利用几个电阻串联构成分压器,使同常利用几个电阻串联构成分压器,使同一电源能供给不同电压,如图所示:一电源能供给不同电压,如图所示:1.利用小阻值的电阻串联来获得较大电阻;利用小阻值的电阻串联来获得较大电阻;3.利用串联电阻的方法来限制、调节电路中的电流,利用串联电阻的方法来限制、调节电路中的电流,常用的有电子电路中的二极管限流电阻;常用的有电子电路中的二极管限流电阻;4.利用串联电阻的方法来扩大电压表的量程等等。利用串联电阻的方法来扩大电压表的量程等等。【例【例
13、 2-4】有一只电流表,内阻】有一只电流表,内阻 Rg 1 k ,满偏电流,满偏电流为为Ig 100A,要把它改成量程为,要把它改成量程为 Un 3 V的电压表,的电压表,应该串联一只多大的分压电阻应该串联一只多大的分压电阻 R?1.串联电路的定义。2.串联电路的特点。3.串联电路的应用。【课堂小结】【课堂小结】【课堂练习】【课堂练习】教材41页【课后作业】【课后作业】教材教材4343页页4.4.(1 1)()(2 2)()(3 3)2.3 2.3 电阻并联电路电阻并联电路【学习目标】【学习目标】1.掌握电阻并联电路的特点。2.学会用电阻并联电路的特点分析实际电路。3.了解电阻并联电路的应用。
14、【观察与思考观察与思考】小明在维修电子设备时,遇小明在维修电子设备时,遇到了如下问题:急需一个到了如下问题:急需一个5 5 的的电阻,而手头只有电阻,而手头只有1010、2020 等等的较大电阻。的较大电阻。其实我们只需把2个10的电阻或者4个20的电阻并接,就能得到5的电阻。你能帮小明解决这个问题吗?一.并联电路:把几个电阻并列地连接起来,就组成并联电路。如图(a)所示是由三个电阻组成的并联电路,图(b)所示电路是图(a)的等效电路。电阻并联及等效电路电阻并联及等效电路电压特点。电压特点。并联电路中各电阻两端电压相等,等于电路并联电路中各电阻两端电压相等,等于电路两端总电压,即两端总电压,即
15、U UU U1 1U U2 2U U3 3U Un n电流特点。电流特点。并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流之和,即之和,即I II I1 1+I I2 2+I I3 3+I In n电阻特点电阻特点。并联电路的总电阻(等效电阻)等于各电阻并联电路的总电阻(等效电阻)等于各电阻倒数之和,即倒数之和,即nRRRRR11111321 1.两只电阻两只电阻 R1、R2 并联时,等效电阻为并联时,等效电阻为2.电阻并联越多,总电阻就越小。电阻并联越多,总电阻就越小。2121RRRRR 小知识小知识电流分配。电流分配。并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻并联电路
16、中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比,即值成反比,即UIRRIRIRIRInn 332211小知识:小知识:当只有两个电阻当只有两个电阻R R1 1、R R 2 2并联时,可得流过并联时,可得流过R R1 1、R R 2 2上的分电流上的分电流I I1 1、I I 2 2与总电流与总电流I I之间的关系分别为:之间的关系分别为:。,IRRRIIRRRI21122121 功率分配。功率分配。并联电路中各电阻消耗的功率与各电阻并联电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成反比,即的阻值成反比,即2332211URPRPRPRPnn 【例1】一个4和一个6的两个电阻并联后,两端接12V的直流电源,试求:
17、(1)加在6电阻两端的电压;(2)电路中的总电阻;(3)通过电路的总电流。小提示:电阻的阻值越并越小。当n个相同阻值的电阻并联时,其总电阻(等效电阻)为 nRR 总【例2】已知R12,R23,现把R1、R2两个电阻并联后接入一直流电源中,测得通过R1的电流为1A,则通过R2的电流为多大?小知识:当只有两个电阻R1、R 2并联时,可得通过R1、R 2电阻的分电流I1、I2与总电压I之间的关系分别为:IRRRI2121IRRRI2112三.并联电路的应用:电阻并联电路的应用非常广泛。1.在工程上,常利用并联电阻的分流作用来扩大电流表的量程;2.实际上凡是额定电压相同的用电器几乎都采用并联,如各种电
18、动机、各种照明灯具都采用并联,这样既可以保证用电器在额定电压下正常工作,又能在断开或闭合某个用电器时,不影响其他用电器的正常工作;3.利用大阻值的电阻并联来获得较小电阻等等。【例【例2-6】有一只微安表,满偏电流】有一只微安表,满偏电流Ig=100 A、内阻内阻 Rg=1 k,要改装成量程为要改装成量程为 In=0.1A的电流表,的电流表,试求所需分流电阻试求所需分流电阻 R。1.并联电路2.并联电路的特点3.并联电路的应用【课堂小结】【课堂小结】【课堂练习】【课堂练习】教材42页 2.(4)(5)(6)(7)【课后作业】【课后作业】2.4 2.4 电阻混联电路电阻混联电路【学习目标学习目标】
19、1.掌握混联电路的一般分析方法。2.学会混联电路的等效变换,会求混联电路的等效电阻。混联电路混联电路一.混联电路:在实际电路中,既有电阻串联又有电阻并联的电路,称为混联电路。二.混联电路求等效电阻的方法:在原电路图中,给各电阻的连接点标注一个字母,对用导线相连的各点必须标注同一个字母。将标注的各字母沿水平方向依次展开,待求两端的字母排在左右两端。将各电阻依次接入与原电路图对应的两字母之间,画出等效电路图。根据等效电路图中电阻之间的串,并联关系,求出等效电阻。例例1.求出求出A,B两点间的等效电阻。两点间的等效电阻。(a)(b)(c)【例2】如图所示电路,已知U220V,R1R410,R2300
20、,R3600。试求:(1)电路的等效电阻R;(2)电路中的总电流I;(3)电阻R2两端的电压U2;(4)电阻R3消耗的功率P3。1.混联电路2.混联电路求等效电阻的方法【课堂小结】【课堂小结】【课堂练习】【课堂练习】如下图所示,已知R1=R2=R3=1K,当开关S1,S2都闭合时,其等效电阻RAB为多少。【课后作业】【课后作业】教材43页4.(5)(6)2.5 万用表 万用表 一.万 用 表 面 板:MF47型指针式万用表面板刻度盘机械调零旋钮挡位与量程选择开关红黑表笔插孔电阻调零旋钮二 操作前的准备:1.将万用表水平放置。2.机械调零。机械调零旋钮机械调零检查万用表指针是否停在刻度盘左端的“
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