优选电工基础课件周绍敏3

10 实验 2.3 用惠斯通电桥测电阻
11 第八节 电路中各点电位的计算
12 实验 2.4 电压和电位的测定
13 本章小结与习题
14 本章总学时
学时 2 2 2 2
2
16
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
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
电动势是一个标量。
E W q
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 2-5 串联电池组
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 n R0 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 R0 。
图 2-6 并联电池组
pmax
E2 4R
电源输出的最大功率是
PEM2ER20 2ER2 2Pmax
图 2-3 电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线
【例2-2】如图 2-4 所示，直流电源的电 动势 E 10 V、内阻 R0 0.5 ，电阻 R1 2 ，问：可变电阻 RP 调至多大时 可获得最大功率Pmax？
解:根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组
E = R1I1 + R0 I1 (当 S 合到位置 1 时) E = R2I2 + R0 I2 (当 S 合到位置 2 时) 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
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 R0 /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 二、应用举例
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： U1U2UnUI
R 1 R2
Rn R
3. 功率分配: P1 P2 PnPI2
R1 R2
Rn R
特例：两只电阻 R1、R2串联时，等效电阻 R = R1 + R2 , 则有分压公式
U 1R 1R + 1R 2U ，U 2R 1R + 2R 2U
R2U I2 158Ω 036
【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，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 。
R0
图 2-2 例题 2-1
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
E
I
R + R0
R0
图 2-1 简单的闭合电路
外电路两端电压 UR IEIR 0R+ RR0E，显然，负载 电阻 R 值越大，其两端电压 U 也越大；当 R >> R0 时(相当于开 路)，则 U = E；当 R << R0 时(相当于短路)，则 U = 0，此时一 般情况下的电流 (I = E / R0) 很大，电源容易烧毁。
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
Pmax
E2 4RP
10W
R0 图 2-4 例题 2-2
第二节 电池组
一、电池的串联 二、电池的并联
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 R0 。
2．熟练分析计算电路中各点电位。
学时分配：
序 号
内
容
1 第一节 电动势 闭合电路的欧 姆定律
2 第二节 电池组
3 第三节 电阻的串联
4 第四节 电阻的并联
5 第五节 电阻的混联
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6 第六节 万用表的基本原理
7 实验2.1 练习使用万用表
学时 2 2 2
序号
内
容
8 实验 2.2 电流表改装电压表
9 第七节 电阻的测量
二、应用举例
【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。
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。
图 2-8 例题 2-3
解法一：分压电阻 R2 上的电压 U2 = U－U1 = (220 40 )V= 180 V，且 U2 = R2I，则
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、负载获得最大功率的条件
一、电动势
动画 M2-1 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。 电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。 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)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 。
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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．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。
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。