《电工基础》项目1 直流电的基本概念
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2、开路（断路） 特点是：电路中的电流为零，电源端电压和电动势相等。
3、短路（捷路） 特点是：短路电流很大，电源端电压为零。
U=0V；
E ID r
任务一 认识电路 四、电路图
它是国家标准规定的图形符号表示电路连接的图。如下表：
任务二 学习电流与电流密度
一、电流
1、电流形成的条件：电荷有规则的定向运动称为电流。自 由电荷及电位差是导体形成电流的条件。
P UI
任务八 学习焦耳定律与额定值
一、焦耳定律
1、电流通过金属导体的时候，做定向移动的自由电子要 频繁的跟金属正离子碰撞。由于这种碰撞，电子在电场力 的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金 属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度 升高，这就是电流热效应。所以电阻产生的热量Q公式为：
流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比，与这段 导体的电阻成反比。这一规律，称为部分电路欧姆定
律
I U R
[例题 ] 某电炉接在220伏（V）的电源上，正常工作时流过
电阻丝的电流为5安培（A），试求此时电阻丝的电阻。
解：根据部分电路欧姆定律公式转换为：R U 220 44欧
（Ω）
I5
任务六 学习欧姆定律
2、电流大小和方向 电流大小：一秒内通过导体横截面的电量称作电流强度。 方向：规定正电荷移动的方向为电流方向。
Iq t
任务二 学习电流与电流密度
二、电流密度 当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截 面积的比值。
J I S
例 1—2某照明电路中需要通过15安(A)的电 流。问应采用多粗的铜导线？（设铜导线的 允许通过电流密度为6安/毫米2(A/mm2） 解：∵ s I =15/6=2.5毫米2(mm2)
二、闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律 ： 在一个闭合电路中，电流强度与电 源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比。 S合上：
I E Rr
任务六 学习欧姆定律
[例题] 有一电源的电动势为3伏（V），内阻r为0.4欧 （Ω），外接负载电阻为9.6欧（Ω），求电源端电压 和内压降？
解：由闭合电路欧姆定律知：（A） 内压降U内=I·r=0.3×0.4=0.12伏（V） 端电压U=I·R=0.3×9.6=2.88伏（V） 或U=E-U内=3-
2、电荷的定向移动形成电流。电路中有持续电流的条件是： （1）自由电荷（2）电位差。电流（强度）的大小等于单 位时间内通过导体横截面的电量。一般情况，直流时电流 密度的大小等于单位截面上通过的电流，即，导线允许通 过的电流随导体截面不同而不同。
3、电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功Wab，即为 a点到b点的电压Uab。单位电荷在电场中某一点相对于参 考点具有的电能叫电位，两电位之差也叫电压，电压方向 规定为由高电位指向低电位的方向。电位具有相对性，电 压具有绝对性。
10.最大功率输出原理：当外电路的电阻等于电源的内电阻 时，电源输出的功率最大，这种情况叫负载与电源“匹配”
习题一 答案
一、选择题 1、A 2、A 3、C 4、D 5、D 6、D 7、B 8、C 9、D
10、A 二、填空题 1、484，25 2、10Ω，小 3、3：10 4、其它形式，电，4.
５，负，正 ５、－２０Ｖ ６、４ ７、４，２５ 8、1100W ９、开路，短路，闭路 １０、１，１．２８ 三、综合题 1、略 2、0.875Ω 3、E=2V ， R=3.8Ω, P=0.95W 4、E=15V，r=1Ω
Rr
模块小结
7.电流所做的功叫电功。电流在单位时间内做的功叫电功率。 电功率表示电流做功快慢的物理量。
8.电流通过导体会使导体发热。发热产生的热量由焦耳定律 确定。制造厂家对工作时电流、电压、功率的最大值都有 一定限额，这些限额称为额定电流、额定电压、额定功率，
9.在闭合电路中，电源端电压随负载电流变化的规律，叫电 源的外特性。当外电路断开时，端电压U=E，I=0；当外 电路短路时，电路端电压U=0，。
任务九 了解电源外特性
一、电源外特性
1、电源端电压随着负载电流变化的规律叫做电源的外特性
（1）当外电路断开时，R变成无穷大，I变成零，rI也变为零，而电源外 特性U=E-Ir，所以U=E，这表明外电路断开时的端电压等于电源的电 动势。利用这个道理可以用电压表来粗略测定电源的电动势。当然， 这时电压表本身构成了外电路，因此，测出的端电压并不等于实际的 电动势，不过由于电压表的内阻很大，I很小，Ir也很小，因此U和E 相差很小，只要不要求十分准确，就可以用这个办法来测电动势。
Q=I2Rt 二、电功与电热的关系 1、纯电阻电路：电流所做的功UIt与产生的热能I2Rt是相等
的 2、电流所做的功大于产生的热量。在非纯电阻电路里，要
注意电功和电热的区别。
任务八 学习焦耳定律与额定值
二、负载的额定值
1、 额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正 常运行而规定的正常容许值。 额定电压、额定电流和额 定功率分别用Ue、Ie、Pe或（UN、IN、PN）表示。 2、负载大或大负载指通过电流大的负载；小负载指通过电 流小的负载。既然电源输出的功率和电流决定于负载的大 小，而负载是可大可小的，那么有没有一个最适合的数值 呢？所以各种电气设备的电压、电流及功率等都有一个额 定值。例如一盏灯的电压是220伏（V），功率是60瓦 （W），这就是它的额定值。
任务一 认识电路
一、初识电路
1、电路是电流的通路；其中包括电源、负载和中间环节 三个组成部分，最典型的例子是电力系统。 2、它的作用实现了电能的传输和转换；实现信号的处理。
开关
干 电 池
小灯泡
S
Ri
＋
R
Us －
(a)
(b)
电路的组成
任务一 认识电路
二、电路及其组成
1、电路的概念 电路分为外电路和内电路。
模块小结
4.电阻表示导体对电流的阻力，其计算公式。导体 的电阻与温度有关，当温度由t1变为t2，电阻变 为R2=R1[1+α(t2-t1)]。电阻的倒数叫电导，电导 大的物质导电性能良好。
5.外力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的 功，称为该电源的电动势。电动势的方向是由低 电位指向高电位。
6.欧姆定律是电路的基本定律之一。部分电路欧姆 定律公式表示为U/R,闭合电路欧姆定律公式表示 为 I E
J
任务三 比较电压与电位
一、电压
1、概念：ab两点的电压Uab在数值上等于电场力把电荷从
a点移到b点所做Wab的功与移送电量q的比值。
1千伏（KV）=1×103伏（V）
Uab
Wab q
1毫伏（mV）=1×10-3伏（V）
1微伏（uV）=1×10-3毫伏（mV）
=1×10-6伏（V）
任务三 比较电压与电位
P E2 E2 m 4R 4r
任务十 学习负载获得最大功率
[例题] 在图中，R1=8Ω,电源的电动势E=40V，内阻r=2Ω， R2为变阻器，要使变阻器消耗的功率最大，R2应该多大？ 这是R2消耗的功率是多少？
解：可以把R1看作是电源内阻的一部分，这样电源内阻就 是R1+r。利用电源输出功率最大的条件，可以求出：
R2=R1+r=8+2=10Ω 这时，R2消耗的功率
P E2 402 40W om 4R2 410
答：当R2为10Ω时,R2上消耗的功率是40W.
模块小结
1、电路是由电源、负载、导线和开关等组成的闭合回路。 电路的作用是实现电能的传输和转换。电路分为通路、开 路、短路三种状态。实际电路可以用国标同一规定的图wk.baidu.com 符号表示，即电路图
（2）当外电路短路时，R趋近于零，由电源外特性得：U=IR，端电压U
也趋近于零
所以，0 E Ir
IE r
任务九 了解电源外特性
根据外特性曲线可以看出，当电路接大负载时，端电压下 降；当电路接小负载时，端电压上升。
任务十 学习负载获得最大功率
一、输出功率最大条件
外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大
2、电路的组成 （1）电源 将其它形式的能量转换成电能的装置。（2）负载（用电 器）将电能转化成其它形式能的装置。（3）导线 用来联接电源与负载
（4）开关（控制器） 它起到把负载与电源接通或断开的作用，即起控制作用。
任务一 认识电路
三、电路的状态
1、通路（闭合路） 通路就是电路中的开关闭合，负载中有电流流过。
二、电位
电压有时也叫电位差。单位电荷在电场中某一点具有的电
能定义为该点电位；某点a电位，即电荷在该点的能与所
带电量的比值。
Ua
Wa q
在同一个网络系统中，只能选择一个参考点，通常人们以
大地作为参考点，这样便于比较各点的电位。
任务四 认识电阻和电导
一、电阻
导体对电流的阻碍作用这样的一个物理量 叫做电阻。 电阻定律：常温下，导体的电阻跟导体的长 度成正比，跟导体的横截面积成反比，并 与导体的材料性质有关。对于长度为L，横 截面积为S的导体，其电阻可用下式计算 ：
任务八 学习焦耳定律与额定值
[ 例题] 有一额定值为5瓦特（W），500欧姆（Ω）的绕 线电阻，其额定电流为多少？在使用时电压不得超过多大 的数值？
解：根据功率公式 （安培）
P I2R 得 I
P R
5 0.1A 500
在使用时，电压不得超过： U IR 0.1500 50V
（伏特）
因此，在选用负载时不能只提出欧姆数，还要考虑电流有 多大，而后提出瓦数。
R L
S
任务四 认识电阻和电导
二、电阻与温度关系
温度升高1℃时，电阻所产生的变化量与原电阻的比值， 称为电阻的温度系数，用字母α表示，单位是1/℃。
如果在温度为t1时，导体的电阻为R1，在温度为t2 时，
导体的电阻为R2。则电阻的温度系数为：α R2 R1
（三）电导
R1(t2 t1)
电阻的倒数叫做电导 G 1
0.12=2.88伏（V） 答：电源端电压2.88伏（V），内压降0.12伏（V）。
任务七 理解电功与电功率
一、电功
电场力所做的功，即电路所消耗的电能W=qU，
W UIt
1度=1千瓦小时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）
二、电功率
在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值
叫做电功率。 P W 或 t
其单位为西门子（S）
R
任务五 学习电动势
一、电动势的概念
1、 电源力（非静电力）把正电荷从负极经电源内部移送 到正极所做的功与被移送的电荷量的比值，叫做电源的电 动势，用字母E表示： E w
q 2、 电动势方向规定为在电源内部由低电位指向高电位， 即为电位升的方向
任务六 学习欧姆定律
一、部分电路的欧姆定律
3、短路（捷路） 特点是：短路电流很大，电源端电压为零。
U=0V；
E ID r
任务一 认识电路 四、电路图
它是国家标准规定的图形符号表示电路连接的图。如下表：
任务二 学习电流与电流密度
一、电流
1、电流形成的条件：电荷有规则的定向运动称为电流。自 由电荷及电位差是导体形成电流的条件。
P UI
任务八 学习焦耳定律与额定值
一、焦耳定律
1、电流通过金属导体的时候，做定向移动的自由电子要 频繁的跟金属正离子碰撞。由于这种碰撞，电子在电场力 的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金 属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度 升高，这就是电流热效应。所以电阻产生的热量Q公式为：
流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比，与这段 导体的电阻成反比。这一规律，称为部分电路欧姆定
律
I U R
[例题 ] 某电炉接在220伏（V）的电源上，正常工作时流过
电阻丝的电流为5安培（A），试求此时电阻丝的电阻。
解：根据部分电路欧姆定律公式转换为：R U 220 44欧
（Ω）
I5
任务六 学习欧姆定律
2、电流大小和方向 电流大小：一秒内通过导体横截面的电量称作电流强度。 方向：规定正电荷移动的方向为电流方向。
Iq t
任务二 学习电流与电流密度
二、电流密度 当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截 面积的比值。
J I S
例 1—2某照明电路中需要通过15安(A)的电 流。问应采用多粗的铜导线？（设铜导线的 允许通过电流密度为6安/毫米2(A/mm2） 解：∵ s I =15/6=2.5毫米2(mm2)
二、闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律 ： 在一个闭合电路中，电流强度与电 源的电动势成正比，与电路中内电阻和外电阻之和成反比。 S合上：
I E Rr
任务六 学习欧姆定律
[例题] 有一电源的电动势为3伏（V），内阻r为0.4欧 （Ω），外接负载电阻为9.6欧（Ω），求电源端电压 和内压降？
解：由闭合电路欧姆定律知：（A） 内压降U内=I·r=0.3×0.4=0.12伏（V） 端电压U=I·R=0.3×9.6=2.88伏（V） 或U=E-U内=3-
2、电荷的定向移动形成电流。电路中有持续电流的条件是： （1）自由电荷（2）电位差。电流（强度）的大小等于单 位时间内通过导体横截面的电量。一般情况，直流时电流 密度的大小等于单位截面上通过的电流，即，导线允许通 过的电流随导体截面不同而不同。
3、电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功Wab，即为 a点到b点的电压Uab。单位电荷在电场中某一点相对于参 考点具有的电能叫电位，两电位之差也叫电压，电压方向 规定为由高电位指向低电位的方向。电位具有相对性，电 压具有绝对性。
10.最大功率输出原理：当外电路的电阻等于电源的内电阻 时，电源输出的功率最大，这种情况叫负载与电源“匹配”
习题一 答案
一、选择题 1、A 2、A 3、C 4、D 5、D 6、D 7、B 8、C 9、D
10、A 二、填空题 1、484，25 2、10Ω，小 3、3：10 4、其它形式，电，4.
５，负，正 ５、－２０Ｖ ６、４ ７、４，２５ 8、1100W ９、开路，短路，闭路 １０、１，１．２８ 三、综合题 1、略 2、0.875Ω 3、E=2V ， R=3.8Ω, P=0.95W 4、E=15V，r=1Ω
Rr
模块小结
7.电流所做的功叫电功。电流在单位时间内做的功叫电功率。 电功率表示电流做功快慢的物理量。
8.电流通过导体会使导体发热。发热产生的热量由焦耳定律 确定。制造厂家对工作时电流、电压、功率的最大值都有 一定限额，这些限额称为额定电流、额定电压、额定功率，
9.在闭合电路中，电源端电压随负载电流变化的规律，叫电 源的外特性。当外电路断开时，端电压U=E，I=0；当外 电路短路时，电路端电压U=0，。
任务九 了解电源外特性
一、电源外特性
1、电源端电压随着负载电流变化的规律叫做电源的外特性
（1）当外电路断开时，R变成无穷大，I变成零，rI也变为零，而电源外 特性U=E-Ir，所以U=E，这表明外电路断开时的端电压等于电源的电 动势。利用这个道理可以用电压表来粗略测定电源的电动势。当然， 这时电压表本身构成了外电路，因此，测出的端电压并不等于实际的 电动势，不过由于电压表的内阻很大，I很小，Ir也很小，因此U和E 相差很小，只要不要求十分准确，就可以用这个办法来测电动势。
Q=I2Rt 二、电功与电热的关系 1、纯电阻电路：电流所做的功UIt与产生的热能I2Rt是相等
的 2、电流所做的功大于产生的热量。在非纯电阻电路里，要
注意电功和电热的区别。
任务八 学习焦耳定律与额定值
二、负载的额定值
1、 额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正 常运行而规定的正常容许值。 额定电压、额定电流和额 定功率分别用Ue、Ie、Pe或（UN、IN、PN）表示。 2、负载大或大负载指通过电流大的负载；小负载指通过电 流小的负载。既然电源输出的功率和电流决定于负载的大 小，而负载是可大可小的，那么有没有一个最适合的数值 呢？所以各种电气设备的电压、电流及功率等都有一个额 定值。例如一盏灯的电压是220伏（V），功率是60瓦 （W），这就是它的额定值。
任务一 认识电路
一、初识电路
1、电路是电流的通路；其中包括电源、负载和中间环节 三个组成部分，最典型的例子是电力系统。 2、它的作用实现了电能的传输和转换；实现信号的处理。
开关
干 电 池
小灯泡
S
Ri
＋
R
Us －
(a)
(b)
电路的组成
任务一 认识电路
二、电路及其组成
1、电路的概念 电路分为外电路和内电路。
模块小结
4.电阻表示导体对电流的阻力，其计算公式。导体 的电阻与温度有关，当温度由t1变为t2，电阻变 为R2=R1[1+α(t2-t1)]。电阻的倒数叫电导，电导 大的物质导电性能良好。
5.外力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的 功，称为该电源的电动势。电动势的方向是由低 电位指向高电位。
6.欧姆定律是电路的基本定律之一。部分电路欧姆 定律公式表示为U/R,闭合电路欧姆定律公式表示 为 I E
J
任务三 比较电压与电位
一、电压
1、概念：ab两点的电压Uab在数值上等于电场力把电荷从
a点移到b点所做Wab的功与移送电量q的比值。
1千伏（KV）=1×103伏（V）
Uab
Wab q
1毫伏（mV）=1×10-3伏（V）
1微伏（uV）=1×10-3毫伏（mV）
=1×10-6伏（V）
任务三 比较电压与电位
P E2 E2 m 4R 4r
任务十 学习负载获得最大功率
[例题] 在图中，R1=8Ω,电源的电动势E=40V，内阻r=2Ω， R2为变阻器，要使变阻器消耗的功率最大，R2应该多大？ 这是R2消耗的功率是多少？
解：可以把R1看作是电源内阻的一部分，这样电源内阻就 是R1+r。利用电源输出功率最大的条件，可以求出：
R2=R1+r=8+2=10Ω 这时，R2消耗的功率
P E2 402 40W om 4R2 410
答：当R2为10Ω时,R2上消耗的功率是40W.
模块小结
1、电路是由电源、负载、导线和开关等组成的闭合回路。 电路的作用是实现电能的传输和转换。电路分为通路、开 路、短路三种状态。实际电路可以用国标同一规定的图wk.baidu.com 符号表示，即电路图
（2）当外电路短路时，R趋近于零，由电源外特性得：U=IR，端电压U
也趋近于零
所以，0 E Ir
IE r
任务九 了解电源外特性
根据外特性曲线可以看出，当电路接大负载时，端电压下 降；当电路接小负载时，端电压上升。
任务十 学习负载获得最大功率
一、输出功率最大条件
外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大
2、电路的组成 （1）电源 将其它形式的能量转换成电能的装置。（2）负载（用电 器）将电能转化成其它形式能的装置。（3）导线 用来联接电源与负载
（4）开关（控制器） 它起到把负载与电源接通或断开的作用，即起控制作用。
任务一 认识电路
三、电路的状态
1、通路（闭合路） 通路就是电路中的开关闭合，负载中有电流流过。
二、电位
电压有时也叫电位差。单位电荷在电场中某一点具有的电
能定义为该点电位；某点a电位，即电荷在该点的能与所
带电量的比值。
Ua
Wa q
在同一个网络系统中，只能选择一个参考点，通常人们以
大地作为参考点，这样便于比较各点的电位。
任务四 认识电阻和电导
一、电阻
导体对电流的阻碍作用这样的一个物理量 叫做电阻。 电阻定律：常温下，导体的电阻跟导体的长 度成正比，跟导体的横截面积成反比，并 与导体的材料性质有关。对于长度为L，横 截面积为S的导体，其电阻可用下式计算 ：
任务八 学习焦耳定律与额定值
[ 例题] 有一额定值为5瓦特（W），500欧姆（Ω）的绕 线电阻，其额定电流为多少？在使用时电压不得超过多大 的数值？
解：根据功率公式 （安培）
P I2R 得 I
P R
5 0.1A 500
在使用时，电压不得超过： U IR 0.1500 50V
（伏特）
因此，在选用负载时不能只提出欧姆数，还要考虑电流有 多大，而后提出瓦数。
R L
S
任务四 认识电阻和电导
二、电阻与温度关系
温度升高1℃时，电阻所产生的变化量与原电阻的比值， 称为电阻的温度系数，用字母α表示，单位是1/℃。
如果在温度为t1时，导体的电阻为R1，在温度为t2 时，
导体的电阻为R2。则电阻的温度系数为：α R2 R1
（三）电导
R1(t2 t1)
电阻的倒数叫做电导 G 1
0.12=2.88伏（V） 答：电源端电压2.88伏（V），内压降0.12伏（V）。
任务七 理解电功与电功率
一、电功
电场力所做的功，即电路所消耗的电能W=qU，
W UIt
1度=1千瓦小时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）
二、电功率
在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值
叫做电功率。 P W 或 t
其单位为西门子（S）
R
任务五 学习电动势
一、电动势的概念
1、 电源力（非静电力）把正电荷从负极经电源内部移送 到正极所做的功与被移送的电荷量的比值，叫做电源的电 动势，用字母E表示： E w
q 2、 电动势方向规定为在电源内部由低电位指向高电位， 即为电位升的方向
任务六 学习欧姆定律
一、部分电路的欧姆定律