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1、第二章,简单直流电路,第二章简单直流电路,教学重点：,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.学会分析计算电路中各点电位。,教学难点：,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。,学时分配：,第二章简单直流电路,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,第二节电池组,第三节电阻的串联,第四节电阻的并联,第五节电阻的混联,第六节万用表的基本原理,第七节电阻的测量,第八节电路中各点电位的计算,本章小结,第一节电动势闭合电路的欧姆定律,一、电动势,二、闭合电路的欧姆定律,三
2、、负载获得最大功率的条件,一、电动势,电动势通常用符号 E 表示，电动势的国际单位制为伏特，记做 V。,电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。,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。,二、闭合电路的欧姆定律,图中 R0 表示电源的内部电阻，R 表示电源外部连接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为 E RI+R0I 或,【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，测得电流表读数 I1=0.2 A；当开关 S 合到位置 2 时
3、，外电路的电阻 R2=9，测得电流表读数 I2=0.3 A；试求电源的电动势 E 及其内阻 R0。,图 2-2 例题 2-1,R0,解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组,解得：R0 1，E 3 V。本例题给出了一种测量直流电源电动势 E 和内阻R0的方法。,三、负载获得最大功率的条件,容易证明：在电源电动势 E 及其内阻保持不变时，负载 R 获得最大功率的条件是 R=R0，此时负载的最大功率值为,解:将(R1+R0)视为电源的内阻，则 RP R1+R0 2.5 时，RP 获得最大功率,第三节电阻的串联,一、电阻串联电路的特点,二、应用举例,一、电阻串联电路的特点,图 2-7电阻的串联,设
4、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：,特例：两只电阻 R1、R2串联时，等效电阻 R=R1 R2,则有分压公式,3.功率分配:,二、应用举例,解：将电灯(设电阻为 R1)与一只分压电 R2串联后，接入 U 220 V 电源上，如图 2-8 所示。,【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,解法一：分压电阻 R2 上的电压U2=UU1=(220 40)V=180 V，且 U2=R2I，则,解法二：利用两只电阻串联的分压公式,可得,
5、即将电灯与一只 36 分压电阻串联后，接入 U=220 V 电源上即可。,第四节电阻的并联,一、电阻并联电路的特点,二、应用举例,设总电流为 I，总电压为 U，总功率为 P。1.等效电导:G=G1 G2 Gn 即,一、电阻并联电路的特点,图 2-10电阻的并联,2.分流关系：R1I1=R2I2=RnIn=RI=U,3.功率分配：R1P1=R2P2=RnPn=RP=U 2I,特例：两只电阻 R1、R2 并联时，等效电阻,则有分流公式,【例2-5】如图 2-11 所示，电源供电电压U=220 V，每根输电导线的电阻均为 R1=1，电路中一共并联 100 盏额定电压 220V、功率 40 W 的电灯
6、。假设电灯正常发光时电阻值为常数。试求：(1)当只有 10 盏电灯工作时，每盏电灯的电压 UL 和功率 PL；(2)当 100 盏电灯全部工作时，每盏电灯的电压 UL 和功率 PL。,二、应用举例,图 2-11例题2-5,解:每盏电灯的电阻为 R=U2/P=1210，n 盏电灯并联后的等效电阻为 Rn=R/n根据分压公式，可得每盏电灯的电压，功率,(1)当只有 10 盏电灯工作时，即 n=10，则 Rn=R/n=121，因此,(2)当100盏电灯全部工作时，即 n=100，则 Rn=R/n=12.1，,第五节电阻的混联,一、电阻混联电路分析步骤,二、解题举例,一、电阻混联电路分析步骤,在电阻电
7、路中，既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系，称为电阻混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤：,1首先整理清楚电路中电阻串、并联关系，必要时重新画出串、并联关系明确的电路图；2利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻；3利用已知条件进行计算，确定电路的端电压与总电流；4根据电阻分压关系和分流关系，逐步推算出各支路的电流或各部分的电压。,二、解题举例,【例2-7】如图 2-13 所示，已知 R1 R2 8，R3 R4 6，R5 R6 4，R7 R8 24，R9 16；电压 U 224 V。试求：(1)电路总的等效电阻 RAB 与总电流 I；(2)电阻 R9 两端的电压 U9
8、与通过它的电流 I9。,图2-13例2-7,(2)利用分压关系求各部分电压：UCD=RCD I=96 V，,解:(1)R5、R6、R9三者串联后，再与 R8 并联，E、F两端等效电阻为 REF(R5 R6 R9)R8 12 REF、R3、R4 三电阻串联后，再与 R7 并联，C、D 两端等效电阻为 RCD(R3 REF R4)R7 12 总的等效电阻 RAB R1 RCD R2 28 总电流 I U/RAB（224/28）A 8 A,【例2-8】如图 2-14 所示，已知 R 10，电源电动势 E=6 V，内阻 r 0.5，试求电路中的总电流 I。,图2-14 例题 2-8 的等效电路,解:首
9、先整理清楚电路中电阻串、并联关系，并画出等效电路，如图 2-15 所示。四只电阻并联的等效电阻为 Re R/4 2.5 根据全电路欧姆定律，电路中的总电流为,图 2-15例题 2-8 的等效电路,第八节电路中各点电位的计算,一、电位参考点(即零电位点),二、电位的定义,一、电位参考点(即零电位点),在电路中选定某一点 A 为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即 VA 0。电位参考点的选择方法是：,(1)在工程中常选大地作为电位参考点；(2)在电子线路中,常选一条特定的公共线或机壳作为电位参考点。,在电路中通常用符号“”标出电位参考点。,二、电位的定义,电路中某一点M的电位 VM 就是该点到电
10、位参考点 A 的电压，也即 M、A 两点间的电位差，即VM UMA,计算电路中某点电位的方法是：(1)确认电位参考点的位置；(2)确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正、负极性；(3)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和：电阻元件电压降写成 RI 形式，当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。电源电动势写成 E 形式，当电动势的方向与路径绕行方向一致时，选取“”号；反之，则选取“”号。,【例2-10】如图 2-23 所示电路，已知：E1 45 V，E2 12 V，电源内阻忽略不计；R1 5，R2 4，R3 2。求
11、 B、C、D 三点的电位 VB、VC、VD。,图2-23例题2-10,解:利用电路中 A 点为电位参考点(零电位点)，电流方向为顺时针方向：,B 点电位：VB=UBA=R1I=15 VC 点电位：VC=UCA=E1 R1I=(45 15)V=30 VD 点电位：VD=UDA=E2 R2I=(12 12)V=24 V,必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是绝对的，不随电位参考点的不同发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位则是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。,例如，在上例题中，假如以 E 点为电位参考点，则B 点的电位变为 VB=UBE=R1I
12、R2I=27 V；C 点的电位变为 VC=UCE=R3I E2=18 V；D 点的电位变为 VD=UDE=E2=12 V。,本章小结,一、闭合电路的欧姆定律,三、电阻的并联,四、电路中各点电位的计算,二、电阻的串联,负载 R 获得最大功率的条件是 R=R0，此时负载的最大功率值为,一、闭合电路的欧姆定律,三、电阻的并联,1.等效电导:G=G1 G2 Gn 即,2.分流关系：R1I1=R2I2=RnIn=RI=U3.功率分配：R1P1=R2P2=RnPn=RP=U2,二、电阻的串联,在电路中选定某一点 A 为电位参考点，就是规定该点的电位为零,即 VA 0。电路中某一点 M 的电位 VM 就是该点到电位参考点 A 的电压，也即 M、A 两点间的电位差，即 VM UMA。,四、电路中各点电位的计算,
