简单直流电路

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
E I R + R0
R0
图 2-1 简单的闭合电路
【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 试求电源的电动势 E 及其内阻 R0 。
【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 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：
2 Rn UL UL U 216 V ， PL 39 W 2 R1 + Rn R
，
(2) 当100盏电灯全部工作时，即 n = 100，则 Rn = R/n = 12.1
2 Rn UL UL U 189 V ， PL 29 W 2 R1 + Rn R
第五节 电阻的混联
即
1 1 1 1 + + + R R1 R2 Rn
2. 分流关系： R1I1 = R2I2 = · · ·= RnIn = RI = U 3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = · · ·= RnPn = RP = U 2I
图 2-10 电阻的并联
特例：两只电阻 R1、R2 并联时，等效电阻
1. 等效电阻: R R1+ R2 + · · ·+ Rn
Un U1 U2 U 2. 分压关系： I R1 R2 Rn R
Pn P P1 P2 2 I 3. 功率分配: 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
二、电位的定义
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 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。
图2-13 例2-7
解:(1) R5、R6、R9 三者串联后，再与 R8 并联，E、F 端等效电阻为 REF (R5 + R6 + R9)∥R8 12
两
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 总电流 RAB R1 + RCD + R2 28 I U /RAB （224/28） A 8 A
R1 R2 R R1 + R2
则有分流公式
R2 I1 I， R1 + R2
I2
R1 R1 + R2
I。
二、应用举例
【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。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 。
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
Rn U ， 根据分压公式，可得每盏电灯的电压 U L 2 R1 + Rn 2
功率
因此
UL PL R (1)当只有 10 盏电灯工作时，即 n = 10，则 Rn = R/n = 121 ，
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 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。
(2)利用分压关系求各部分电压：UCD = RCD I = 96 V，
U EF
REF 12 U CD 96V 48 V R3 + REF + R4 24
U EF I9 2 A ， U 9 R9 I 9 32 V R5 + R6 + R9
【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。
U U1 R2 R1 36 U1
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ并联电路的特点 二、应用举例
一、电阻并联电路的特点
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
第二章
简单直流电路
第二章
教学重点：
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. 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。
R1 U1 U， R1 + R2 R2 U2 U R1 + R2
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。
11 12 13 14
实验 2.3
第八节 实验 2.4
用惠斯通电桥测电阻
电路中各点电位的计算 电压和电位的测定
2
2 2 16
本章小结与习题 本章总学时
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、负载获得最大功率的条件
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 表示，电动势的国际单位制为伏特，记 做V。 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
到位置 2 时，外电路的电阻 R2 = 9 ，测得电流表读数 I2 = 0.3 A；
R0
图 2-2 例题 2-1
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。
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。
E1 E 2 I 3A R1 + R2 + R3
B 点电位：VB = UBA = R1I = 15 V C 点电位：VC = UCA = E1 R1I = (45 15) V= 30 V D 点电位：VD = UDA = E2 + R2I = (12 + 12)V= 24 V
Un U U1 U 2 I 2. 分压关系： R1 R2 Rn R 3. 功率分配：P1 P2 Pn P I 2 R1 R2 Rn R
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 10W 4 RP
R0 图 2-4 例题 2-2
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。
学时分配：
序 号 1 2 3 4 5 6 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 内 容 学 2 时