电路的基本概念 (2).doc

电工基础 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 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 一、 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et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，et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 RA的情 况，即适用于测量阻值较大的电阻。 三、惠斯通电桥 图2-22 惠斯通电桥法测量电阻 惠斯通电桥法可以比较准确的测量电阻，其原理如图2-22所示。 R1、R2、R3、为可调电阻，并且是阻值已知的标准精密电阻。R4为被测电阻，当检流计的指针指示到零位置时，称为电桥平衡。此时，B、D两点为等电位，被测电阻为 惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥。 第八节 电路中各点电位的计算 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UA 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UM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 UM 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 W，R2 4 W，R3 2 W。求B、C、D三点的电位UB、UC、UD 。 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UB UBA - R1I -15V C点电位UC UCA E1 - R1I 45 - 15 30 V D点电位UD UDA E2 R2I 12 12 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UB UBE - R1I - R2I - 27 V； C点的电位变为UC UCE R3I E2 18 V； D点的电位变为UD UDE E2 12 V。 本 章 小 结 一、闭合电路的欧姆定律 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。 二、电池组 n个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势E串 nE，等效内阻r串 nr。 n个相同的电池相并联，那么整个并联电池组的电动势E并 E，等效内阻r并 r/n。 三、电阻的串联 1. 等效电阻 R R1 R2 Rn 2. 分压关系 3. 功率分配 四、电阻的并联 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 五、万用表 万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等。 六、电阻的测量 1．直接测阻法 采用直读式仪表测量电阻，仪表的标尺是以电阻的单位W、kW 或MW刻度的，可以直接读取测量结果。例如用万用表的 W 档测量电阻，就是直接测阻法。 2．比较测阻法 采用比较仪器将被测电阻与标准电阻器进行比较，在比较仪器中接有检流计，当检流计指零时，可以根据已知的标准电阻值，获取被测电阻的阻值。 3．间接测阻法 通过测量与电阻有关的电量，然后根据相关公式计算，求出被测电阻的阻值。例如得到广泛应用的、最简单的间接测阻法是伏安法。它是用电流表测出通过被测电阻中的电流、用电压表测出被测电阻两端的电压，然后根据欧姆定律即可计算出被测电阻的阻值。 惠斯通电桥法可以比较准确的测量电阻，电桥平衡时，被测电阻为。惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥，被测电阻为。 七、电路中各点电位的计算 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UA 0。电路中某一点M的电位UM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UM UMA。 21