电工基础教案——第二章简单直流电路.doc

第二章　简单直流电路 　　 　 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 实验2.1 练习使用万用表 8 实验2.2 电流表改装电压表 2 9 第七节　电阻的测量 2 10 实验2.3 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 实验2.4 电压和电位的测定 2 13 本章小结与习题 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。 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。 解：根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组 解得：r = 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r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 解：将(R1 ( r)视为电源的内阻，则RP = R1 ( r = 2.5 ( 时，RP获得最大功率 第二节　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。 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 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：分压电阻R2上的电压为 U2 =U－U1 = 220 ( 40 = 180 V，且U2 = R2I，则 解法二：利用两只电阻串联的分压公式，可得 即将电灯与一只36 ( 分压电阻串联后，接入U = 220V电源上即可。 　 解：如图2-9所示。 该电流表的电压量程为Ug = RgIg = 0.1 V，与分压电阻R串联后的总电压Un = 3 V，即将电压量程扩大到n = Un/Ug = 30倍。 利用两只电阻串联的分压公式，可得，则 　　上例表明，将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un，所需要的分压电阻为R = (n ( 1) Rg，其中n = (Un/Ug)称为电压扩大倍数。 第四节　电阻的并联 一、电阻并联电路的特点 设总电流为I、电压为U、总功率为P。 1. 等效电导:　 G = G1 ( G2 ( … ( Gn 即 　 2. 分流关系： R1I1 = R2I2 = … = RnIn = RI = U 3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = … = RnPn = RP = U2 特例：两只电阻R1、R2并联时，等效电阻 ，则有分流公式 二、应用举例 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