周绍敏版《电工基础》第二章电子教案.doc

第二章简单直流电路
1. 理解电动势、端电压、电位的概念。
2. 掌握闭合电路的欧姆定律。
3. 掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。
4. 了解万用表的基本构造和基本原理,掌握万用表的使用方法。
5. 掌握电阻的测量方法。
6. 学会分析计算电路中各点电位。

1. 运用电阻串联分压关系与并联分流关系解决电阻电路问题、掌握扩大电压表与电流表量程的原理。
2. 熟练分析计算电路中各点电位。


序号
内容
学时
1
第一节电动势闭合电路的欧姆定律
2
2
第二节电池组
3
第三节电阻的串联
2
4
第四节电阻的并联
5
第五节电阻的混联
6
第六节万用表的基本原理
2
7
练****使用万用表
8
电流表改装电压表
2
9
第七节电阻的测量
2
10
用惠斯通电桥测电阻
2
11
第八节电路中各点电位的计算
2
12
电压和电位的测定
2
13
本章小结与****题
14
本章总学时
16
第一节电动势闭合电路的欧姆定律
电动势
衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。
电动势通常用符号E或e(t)表示,E表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势),e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势,也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特,记做V。
电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极,经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功,则电动势大小为
电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,即与电源两端电压的方向相反。
图2-1 简单的闭合电路
二、闭合电路的欧姆定律
图中r表示电源的内部电阻,R表示电源外部联接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为
外电路两端电压U = RI = E - rI =,显然,
负载电阻R值越大,其两端电压U也越大;当R >> r时(相当于开路),则U = E;当R << r时(相当于短路),则U = 0,此时一般情况下的电流(I = E/r)很大,电源容易烧毁。
【例2-1】如图2-2所示,当单刀双掷开关S合到位置1时,外电路的电阻R1 = 14 W,测得电流表读数I1 = A;当开关S合到位置2时,外电路的电阻R2 = 9 W,测得电流表读数I2 = A;试求电源的电动势E及其内阻r。
解:根据闭合电路的欧姆定律,列出联立方程组

图2-2 例题2-1
解得:r = 1 W,E = 3 V。本例题给出了一种测量直流电源电动势E和内阻r的方法。
三、负载获得最大功率的条件
图2-3 电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线
容易证明:在电源电动势E及其内阻r保持不变时,负载R获得最大功率的条件是R = r,此时负载的最大功率值为
电源输出的最大功率是
【例2-2】如图2-4所示,直流电源的电动势E = 10 V、内阻r = W,电阻R1 = 2 W,问:可变电阻RP调至多大时可获得最大功率Pmax?
图2-4 例题2-2
解:将(R1 + r)视为电源的内阻,则RP = R1 + r = W 时,RP获得最大功率

第二节电池组
图2-5 串联电池组
一、电池的串联
如图2-5所示串联电池组,每个电池的电动势均为E、内阻均为r。
图2-6 并联电池组
如果有n个相同的电池相串联,那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为
E串= nE , r串= nr
串联电池组的电动势是单个电池电动势的n倍,额定电流相同。
二、电池的并联
如图2-6所示并联电池组,每个电池的电动势均为E、内阻均为r。
如果有n个相同的电池相并联,那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为
E并= E , r并= r/n。
并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的n倍,电动势相同。
第三节电阻的串联
一、电阻串联电路的特点
图2-7 电阻的串联
设总电压为U、电流为I、总功率为P。
1. 等效电阻: R =R1 + R2 + …+ Rn
2. 分压关系:
3. 功率分配:
特例:两只电阻R1、R2串联时,等效电阻R = R1 + R2 , 则有分压公式
二、应用举例
【例2-3】有一盏额定电压为U1 = 40 V、额定电流为I = 5 A的电灯,应该怎样把它接入电压U = 220 V照明电路中。
图2-8 例题2-3
解:将电灯(设电阻为R1)与一只分压电阻R2串联后,接入U = 220 V电源上,如图2-8所示。
解法一