电工与电子技术基础——第2章直流电路电子教案.ppt

《电工与电子技术基础（第2版）》电子教案 第2章 直流电路 2.1 电路及工作状态 2.2 欧姆定律 2.3 基尔霍夫定律 2.4 电阻的串联与并联 2.5 电路的功率与电能 2.6 电路中各点电位的计算 2.7 戴维南定理 2.8 戴维南等效电源参数测定实验 2.1电路及工作状态 2.1.1 电路和电路图 2.1.2 电路的工作状态 2.1.1 电路和电路图 电路是电流所流经的路径，它由电路元件组成。在电路中可以实现能量的传输和转换，信号的传递和处理。组成电路的元件种类很多，但大体分为三类基本元件，即电源、负载和导线。 为了便于分析、研究电路，通常将电路的实际元件用图形符号表示，在电路图中画出与实际电路相对应的电路图 。 2 .1.2 电路的工作状态 电路在不同的工作条件下其状态也不同，并具有不同的特点，通常研究如下三种状态。 1． 额定工作状态 各种电气设备的电压、电流及功率都有一个使用规定值，它表示设备正常工作条件和工作能力，通常将这些电压、电流及功率值称为“额定值”。按额定值来使用设备可以保证设备的安全和一定的使用寿命，如果在使用中超过设备的额定值将降低设备的使用寿命，甚至会导致设备的损坏。当设备在额定值范围工作时称为额定工作状态，例如常用的白炽灯220V、40W即为电灯的额定电压和额定功率。设备的额定值是由设计、制造部门考虑其使用的经济性、可靠性以及寿命等因素制定。 2． 开路状态 在图示电路中，当开关S打开时，灯泡与电源断开，电路中没有电流，这时称电路处于开路状态。电路开路时的特点是电路开路点处电流为零。开路有时是由电路故障引起，象实际电路中的断线和脱焊等。 3． 短路状态 在电路中当一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线连接起来，称这部分电路被短路。电路短路时的特点是短路点的电压为零。电路短路一般是由故障引起，当电源发生短路时，电流比正常工作电流大得多，时间稍长，便会使设备损坏和引起火灾。所以电源短路是一种严重的事故，应避免发生短路，在电路中可以接入熔断器等短路保护装置，以便在电源被短路时能迅速将电源与短路点切断，使之不酿成灾害。 2．2 欧姆定律 2.2.1 欧姆定律 2.2.2 欧姆定律的应用 2．2．1 欧姆定律 欧姆定律：电阻中的电流与电阻两端电压成正比，而与电阻的阻值成反比。欧姆定律是确定电阻元件两端电压与电流和电阻三者之间的关系，是电路的重要定律。欧姆定律可以用下式表示 应用欧姆定律时要注意电压与电流参考方向应相同，即关联参考方向；如电压与电流方向相反，电流取负号。 2．2．2 欧姆定律的应用  例2 手电筒的电池电压为3伏，通过电珠的电流为150毫安，求电珠的电阻。 解 已知电压和电流，利用欧姆定律可以求得电珠的电阻为 R =U / I = 3/0.15 = 20? 例3 如果人体电阻的最小值为800欧姆，通过人体的电流达到50毫安时，会引起呼吸器官的麻痹，不能自主摆脱电源，试求人体的安全工作电压。 解: 由欧姆定律可知 U = IR =50×10-3×800 = 40V 所以人体的安全工作电压应在40伏以下，如24伏、12伏等。 例4 图示电路，已知电源电压为12伏，电阻为2千欧姆，求在图（a）和图（b）指定的参考方向下的电流。 解 在图（a）电路中，电流与电压的参考方向相同，由欧姆定律可知电流 I =US / R= 0.006A = 6mA 在图（b）电路中，电流与电压的参考方向相反，电流表达式应加负号，即 I = － US / R =－0.006A=－6mA 电流为负说明电流与电压的方向相反，正负在电路中只代表方向，不代表大小。 应用基尔霍夫电压定律时，首先选定回路的饶行方向，回路中元件电压方向与饶行方向相同者取正号，反之取负号。例如图示电路，共有三个回路，如果选择顺时针方向为各回路的方向，由基尔霍夫电压定律可以列出各回路电压方程如下 回路1 U1＋U3－US1=0 回路2 －U2＋US2—U3=0 回路3 U1－U2＋US2－US1=0 根据欧姆定律，式中的电阻电压可以用电阻与电流的乘积表示，即 U1=I1R1 U2=I2R2 U3=I3R3 基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现，因为电压为电位之差，电位的升高使电荷获得能量，而电位的降低使电荷失去能量；根据能量守恒定律可知，在一个回路中，电荷得到的能量应与失去的能量相等，在电路中则体现为基尔霍夫电压定律的形式。 例2 图示电路，A、B