《电工基础》教案 第二章 直流电路

第二章直流电路2.1 电阻串联电路& 2.2 电阻并联电路一、授课章节2.1 电阻串联电路& 2.2 电阻并联电路二、学时安排2学时三、教学目标1、掌握电阻串、并联电路的特点。

2、掌握并会应用串联电路分压公式、并联电路分流公式。

3、了解电压表、电流表扩大量程的原理。

四、教学重点、难点分析重点：1、串联、并联电路各自的特点。

2、分压、分流公式。

难点：串联电路分压公式、并联电路分流公式得理解与应用。

五、教具电化教学设备。

六、教学方法讲授法，多媒体课件。

七、教学过程Ⅰ.导入复习旧课：相关电路的基础知识，基本定律。

本次课的学习要介绍的是电路中最基本的连接方式——串联电路、并联电路。

II.新课一、串联电路把几个电阻一次连接起来，组成中间无分支的电路，叫做电阻串联电路。

如下图1所示为两个电阻组成的串联电路。

串联电路的特点：1．串联电路中电流处处相等。

当n 个电阻串联时，则n I I I I ==== 321（式2-1）2.电路两端的总电压等于串联电阻上分电压之和。

n U U U U U +++=321（式2-2）3.电路的总电阻等于各串联电阻之和。

R 叫做R 1，R 2串联的等效电阻，其意义是用R 代替R 1，R 2后，不影响电路的电流和电压。

在图1中，（b ）图是（a ）图的等效电路。

当n 个电阻串联时，则n R R R R R ++++= 321（式2-3）4.串联电路中的电压分配和功率分配关系。

由于串联电路中的电流处处相等，所以n n R U R U R U I ====2211 nn R P R PR P I ==== 22112 上述两式表明，串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻的阻值成正比；各个电阻所消耗的功率也和各个电阻阻值成正比。

推广开来，当串联电路有n图1 电阻串联电路个电阻构成时，可得串联电路分压公式U R R R R R U n ++++=32111U R R R R R U n++++= 32122（式2-5）… …U R R R R R U nnn ++++=321提示：在实际应用中，常利用电阻串联的方法，扩大电压表的量程。

二、电阻并联电路把两个或两个以上的电阻接到电路中的两点之间，电阻两端承受同一个电压的电路，叫做电阻并联电路。

并联电路的特点：1、电路中各个电阻两端的电压相同即n U U U U ==== 321（式2-6）2、电阻并联电路总电流等于各支路电流之和即n I I I I I ++++= 321（式2-7）3、并联电路的总阻值的倒数等于各并联电阻的倒数的和即nR R R R R 11111321++++= （式2-8）4、电阻并联电路的电流分配和功率分配关系 在并联电路中，并联电阻两端电压相同，所以图2 电阻并联电路n n I R I R I R I R U ===== 332211n n P R P R P R P R U ===== 3322112上式表明，并联电路中各支路电流与电阻成反比；各支路电阻消耗的功率和电阻成反比。

当两个电阻并联时，通过每个电阻的电流可以用分流公式计算，如图2-8所示，分流公式为：IR R R I IR R R I ⋅+=⋅+=21122121 （式2-9）（式2-9）说明，在电阻并联电路中，电阻小的支路通过的电流大；电阻大的支路通过的电流小。

注意：电阻并联电路在日常生活中应用十分广泛，例如：照明电路中的用电器通常都是并联供电的。

只有将用电器并联使用，才能在断开、闭合某个用电器时，或者某个用电器出现断路故障时，保障其他用电器能够正常工作。

III.例题讲解，巩固练习串联电路例题讲解：见§2.1例题1，例题2。

并联电路例题讲解：见§2.2例题1，例题2。

IV .小结表1. 电阻串、并联电路的特点V. 作业略。

2.3 电阻混联电路一、教学目标1、理解混联电路的概念。

2、掌握混联电路的一般分析方法。

3、能计算简单混联电路。

二、教学重点、难点分析重点：混联电路的一般分析方法：等电位分析法。

难点：同重点。

三、教具电化教学设备。

四、教学方法讲授法，多媒体课件。

五、教学过程Ⅰ.导入复习2.1 电阻串联电路与2.2电阻并联电路提问：电阻串联电路与电阻并联电路的特点是什么？提问：分压公式和分流公式分别应用于什么样的电路？II.新课实际工作和生活中，单纯的串联或并联电路是很少见的。

而最为常见的是混联电路。

也就是，既有电阻串联，又有电阻并联的电路，称为电阻混联电路。

本次课我们来学习混联电路的一种常用分析方法：一、等电位分析法关键：将串、并联关系复杂的电路通过一步步地等效变换，按电阻串联、并联关系，逐一将电路化简。

等电位分析法步骤：1、确定等电位点、标出相应的符号。

导线的电阻和理想电流表的电阻可以忽略不计，可以认为导线和电流表连接的两点是等电位点。

对等电位点标出相应的符号。

2、画出串联、并联关系清晰的等效电路图。

由等电位点先确定电阻的连接关系，再画电路图。

根据支路多少，由简至繁，从电路的一端画到另一端。

3、求解根据欧姆定律，电阻串联、并联的特点和电功率计算公式列出方程求解。

III.例题讲解，巩固练习见教材§2.3例题1，例题2。

分析：（1）求解混联电路要求同学们可以熟悉电阻串联、并联电路的特点，能够熟练应用分流、分压公式。

（2）将复杂的混联电路等效转换为易于求解的串联、并联电路时求解混联电路的关键。

（3）在某些复杂电路中，等电位点的判断，需要同学们发挥空间想象力，不要将电路看成一个平面的东西。

IV.小结等电位分析法是分析混联电路最为常用的方法，也是最基本的方法之一。

共有四步：1、确定等电位点、标出相应的符号。

2、画出串联、并联关系清晰的等效电路图。

3、求解。

其关键思想是将复杂的混联电路通过电路的等效转换，一步步化简为串并联关系比较直观、易于分析的电路再求解。

V. 作业略。

2.4 电池的连接一、教学目标1、了解电池串联、并联、混联的概念。

2、掌握电池串联、并联后的电动势及内阻。

二、教学重点、难点分析重点：电池串联、并联后的电动势及内阻。

难点：同重点。

三、教具电化教学设备。

四、教学方法讲授法，多媒体课件。

五、教学过程Ⅰ.导入提问：请同学们想一想日常生活中用到的电池都有哪一些呢？总结：经常见到的电池包括：干电池、锂电池、手机电池、蓄电池等等。

提问：我们经常见到几个干电池一起使用，请想一想这是为达到什么目的呢？总结：我们常常见到多个干电池一起使用，是因为：单个电池所能提供的电压是一定的，最大允许电流也是一定的。

而在实际应用中，常需要较高的电压和较大的电流，这需要将电池按一定规律连接起来，组成电池组，以便提高供电电压或增大供电电流。

注意：电池组一般由相同的电池组成。

那么，多个电池按照什么样的规律连接能够输出我们所要求电压、电流呢？下面我们来分析电池串联、并联以及混联的规律。

II.新课 一、电池的串联如图2-21所示，多个电池的正极负极依次相联，就构成了串联电池组。

（第一个电池的负极和第二个电池的正极相连接，再把第二个电池的负极和第三个电池的正极相连接，依次连接下去即可。

） 计算：若n 个相同的电池，电动势为E ，内阻为R 0，则串联后的电动势nE E =串，内阻00nR R =串，当负载电阻为R 时串联电池组输出的总电流为0nR R nER R E I +=+=串串（式2-10）分析：利用电池串联可以输出较高的电动势。

当用电器所要求的额定电压高于单个电池电动势时，可以用串联电池组供电。

注意：（1）用电器的额定电流必须小于电池允许通过的最大电流；（2）注意电池极性连接正确。

二、电池的并联把电池的正极接在一起作为电池组的正极，把电池的负极接在一起作为电池图2-21 串联电池组组的负极，这样连接成的电池组叫做并联电池组。

见图2-22（教材）。

计算：若n 个相同的电池，电动势为E ，内阻为R 0，则并联后的电动势E E =并，内阻nR R 00=并，当负载电阻为R 时并联电池组输出的总电流为 nR R E R R E I 00+=+=并串 （式2-11）分析：多个电池并联后，输出电动势不变，输出电流增大。

所以，当用电器的额定电流大于单个电池额定电流时，可用并联电池组供电。

注意：电池并联时，单个电池的电动势应该满足用电器的需要。

三、电池的混联当用电器的额定电压、额定电流均高于单个电池时，应当采用混联电池组来供电。

计算：应用电池串联、并联关系一步步进行分析。

分析方法类似于混联电路的分析。

III.例题讲解，巩固练习 略。

（见教材§2.4例题）IV .小结分析总结：（1）串联电池组可提供较高的电动势，当额定电压高于单个电池电动势时，采用串联电池组供电。

（2）并联电池组可提供较高的电流，当额定电流高于单个电池允许最大电流时，采用串联电池组供电。

（3）当用电器的额定电压、额定电流均高于单个电池时，应当采用混联电池组来供电。

V. 作业略。

2.5 电路中各点电位的计算一、教学目标1、掌握电路中各点电位的计算方法和步骤。

2、理解电阻上电压及电源电动势的正、负，以及他们的参考方向和流过电阻中电流方向的关系。

二、教学重点、难点分析重点：电路中各点电位的计算方法和步骤。

难点：同重点。

三、教具电化教学设备。

四、教学方法讲授法，精选例题讲解，多媒体课件。

五、教学过程I.新课电路中各点电位的计算方法和步骤。

电路中的每一点均有一定的电位，检测电路中各点的电位是分析电路与维修电器的重要手段。

下面通过对例题的分析、归纳，总结出电路总各点电位的计算根方法和步骤。

例题：在图2-26所示电路中，V D =0，电路中E 1，E 2，R 1，R 2，R 3及I 1、I 2和I 3均为已知量，试求：A 、B 、C 三点的电位。

解：由于V D =0，U AD =E 1，U AD =V A -V D所以 A 点电位 1E U V AD A ==B 点电位 33I R U V BD B ==C 点电位2E U V CD C -==以上求A 、B 、C 三点的电位是分别通过三条最简单的路径得到的。

解法二：取定电位时，路径的选择可以是随意的。

下面以B 点为例进行分析。

当沿路径BAD 时，111E I R U U V AD BA B +-=+= 当沿路径BCD 时，222E I R U U V CD BC B -=+=注意：三个路径虽然表达式不同，但其结果是相等的。

有兴趣的同学可以在课下进行验证。

通过以上分析，可以归纳出电路中各点电位的计算方法和步骤：（1） 确定电路中的零电位点（参考点）。

通常规定大地电位为零。

一般选择机壳或许多元件汇集的公共点为参考点。

（2） 计算电路中某点A 的电位，就是计算A 点与参考点D 之间的电压U AD ，在A 点和D 点之间，选择一条捷径（元件最少的简捷路径），A 点电位即为此路径上全部电压之和。