电路的基本概念与定律及电路的分析方法-直流电路

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• 例:
• 13.某户电度表的额定电流为 25 A,在同时使用 65 W电视机 1台、 300 W电熨斗 1个、30 W风扇 1台时,还可以同时使用几只 40 W的白 炽灯?
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• 2、电能
• 电动机、电灯的功率只表示它工作能力的大小,而它们所完成的工 作量,不仅决定于其功率的大小,还与它们工作时间的长短有关。
• 分析计算混联电路的方法如下: • 1.应用电阻的串联、并联逐步简化电路,求出电路的等效电阻。 • 2.由等效电阻和电路的总电压,根据欧姆定律球电路的总电流。 • 3.由总电流根据基尔霍夫定律和欧姆定律求各支路的电压和电流。
直流电路
串并联电路例题一:
23.已知三只电阻接线如图所示,试求等效电阻。
电炉30天用电位
W 30 W1 30 80 2400(KWh)
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• 3、焦耳--楞次定律

电流通过导体(电阻)时由于自由电子的碰撞,电能不断的转变
为热能,这种电流通过导体(电阻)时会发热的现象叫电流的热效
应。
• 19世纪的科学家焦耳和楞次通过大量的实验,几乎同时发现,电 阻通过电流后所产生的热量与电流的平方、电阻及通电的时间成正 比。这就是焦耳--楞次定律。电能转换为热能的关系表达式为
• 解: I P 100 0.455( A)
U 220
P UI U U U 2 RR
R U 2 2202 484()
P
100

R U 220 484() I 0.455
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• 例:
• 15.一只“12 V、6 W’的灯泡接入6 V的电路中,灯泡的实际功率 是多少?
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• 电路元件大体可分为四类:
• (1)电源:即发电设备,其作用是将其它形式的能量转换为电能。 如电池是将化学能转换为电能,而发电机是将机械能转换为电能。
• (2)负载:即用电设备,其作用是把电能转换为其他形式的能。如: 电炉是将电能转换为热能,电动机是将电能转换为机械能。
• (3)控制电器和保护电器:在电路中起控制作用。如:开关、熔断 器、接触器等。
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• 电阻并联例题一:
• 22.已知两电阻都为 50Ω,试求两电阻并 联后的电阻值。
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• 电阻并联例题二:
• 24.有一磁电系电流表,其满刻区偏转电流为500uA,内阻为200Ω,
。 若把它制成量程为5A的电流表,应 并联多大的分流电阻
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• 六、电阻的混联电路
• 电阻的串联与并联是电路最基本的连接形式,在一些电路中,可能既有电阻 的串联,又有电阻的并联这种电路就叫电阻的混联电路,如图1-12所示。
• 欧姆定律的公式:I=U/R 式中 I—电流(A) U—电压(V) R—电阻(欧姆) 由欧姆定律可知,电阻有电流通过时,两端必须有电压,这个电压习惯上叫 做电压降。通常导线都是有电阻的,当用导线传输电流时,就产生电压降。 因此输电线路末端的电位总是比始端的电位低。输电线路上电压降低的数值 叫做电压损失。如果线路较长,线路电流较大,其电压损失就较大,供给负 载的电压就会明显下降,影响设备的正常工作。
• =7.35%
• 这说明电炉接入后,电流增大,在线路上的电压损失增加,使得电 灯两端的电压降低,因此电灯明显变暗。
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• 七、电路的功率与电能
• 1.电功率
• 电功率就是单位时间内电场力所做的功。

图1-15电路中R为一个电阻,它两端的电压是U,通过的电流是I,
单位时间内电场力在电阻上做的功应为电压和电流的乘积,即
• 例如,我们认为大地的电位为0,这就是参考点,现 • 在有A、B两点,A点对地的电位是+5V,B点对地 • 的电位是-3V。我们可以说,A与地之间的电压是 • 5V,B与地之间的电压是3V,但A与B之间的“电位 • 差”是8V,因此AB两点之间的电压是8V。
和。 • 基尔霍夫电流定律也叫基尔霍夫第一定律,它确定了电路中任一节点所连的各
支路电流之间的关系。
直流电路
• 在图1-5电路中,对于节点A,I1、I2是流入节点的,而I3是由节点流出的。 由基尔霍夫电流定律可将三个电流之间的关系表示为:
• I1+ I2= I3 • 如将上式I3移到左边可得 • I1+ I2— I3=0 • 即流入、流出电路中任一节点的各电流的代数和等于零。 • ∑I=0 • 式流中入符节∑号点∑的是电“流代为数正和,”那的么意流思出,节说点明的各电相流电就流是可负为的正,或反负之,也如成果立规。定在
效电阻就要增大。在电源电压不变的情况下,电路中的电流将要减小。 所以串联电阻可以起到限流作用。 • 串联电阻的另一个用途就是可以起到分压作用,因为电阻通过电流要 产生压降,承担了电路的一部分电压。例如,电阻分压器和多量程电 压表就是利用了这个原理。 • 例题一:若上图中,R1=10欧姆,R2=5欧,R3=20欧,电流为5A,求 串联电路的总电压。 • 解:U=I (R1+R2+R3)=5*(10+5+20)=175(A)
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• 解:
• 由于每盏电灯的电阻相同,20盏并联电灯的等效电阻为 • 1/RD=1/R1+1/R2+1/R3+······+1/R2 • RD=484/20=24.2(Ω) • 接入电炉前的电流为 • I=U/(RS+RD)=220/(1+24.2)=8.73(A) • 电灯两端的电压为 • UD=I*RD = U - I*RS=220-8.73*1=211.27(V) • 接入电炉后,电灯与电炉为并联,这时电路的等效电阻为 • R=RS+RDRL/(RD+RL)=1+(24.2*12.1)/(24.2+12.1)≈9.07(Ω)

Q I 2Rt
• 式中 I--电流(A)

R--电阻(Ω)

t--时间(s)

Q--电阻上产生的热量(J)
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• 例:
• 一个电热器接在电压为220V电源上,通过电热器的电流为5A。试 求通电1h所产生的热量。
• 解:电热器产生的热量为
Q I 2 Rt I 2 U t UIt I
220 5 60 60 3960000( J )
应用时应注意各支路电流的方向。
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• 2.基尔霍夫电压定律:

对任一回路,沿任一方向绕行一周,各电源电势的代数和各电阻电压降的
代数和。
即∑E= ∑IR 或 ∑E= ∑U
• 基尔霍夫定律也叫基尔霍夫第二定律,它确定了电路任一回路中各部分电 压之间的相互关系。
• 在应用基尔霍夫电压定律时应注意,先选定绕行方向后,回路中凡是与绕行方 向相同的电势或电流取正号,反之取负号(电势方向从负到正)。
• 并联电路的总电流为各电阻支路电流之和。 图1-11中的总电流为 I = I1 + I2 + I3 并联电路等效电阻的倒数为各电阻的倒数 之和。由欧姆定律可知,图1-11中各支路 的电流为
I1=U/R1 ; I2=U/R2 ; I1=U/R3
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• 因为总电流

I=U/R1+U/R2+U/R3
P UI I 2 • R U 2 U 2G R
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• 上式中 P---电功率(W)

G---电导(S)
• 电功率的换算公式为
1KW 103W 1MW 103 KW 106 KW
1MW 103W
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• 例:一只220V、100W的灯泡,当接到电压为220V的电源上时,通 过灯泡的电流为多大?灯泡的电阻是多大?
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• 三、电路的基尔霍夫定律
• 欧姆定律可以确定电阻元件上电压与电流的关系,但只能用于无分支电路。对 于一个比较复杂的电路,(如图1-5所示)确定各支路的电流和各部分电压的 关系,只用欧姆定律一般是不能解决的,必须利用基尔霍夫定律才能表明支路 电流之间的关系和回路电压的关系。
• 1.基尔霍夫电流定律: 对于电路中的任一节点,流入节点的电流之和必等于流出该节点的电流之
• 在电路中,只有两个端点与电路其它部分相连的无分支电路叫做支路。在电路 中由支路组成的任一闭合路径叫做回路。在下图中共有3条支路。通常将3条支
路以上的连接点称为节点。如下图中的A点和B点即为节点。
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• 二、电路的欧姆定律
• 欧姆定律的定义:通过电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比,而与电阻 成反比。
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• 串联电阻例题三:
• 20.已知一电压源为 12 V,两只电阻分别为R1=100Ω, R2=Ω=20Ω,两只电阻串联后接在电压源两端,试求通 过两只电阻的电流。
直流电路
• 五、电阻的并联电路
• 几个电阻头尾分别连在一起,即电阻都接 在两个节点之间,各电阻承受同一电压, 这种连接方式叫做电阻的并联。图1-11即 为三个电阻的并联电路。

=U(1/R1+1/R2+1/R3)

=U/R
• 所以

1/R= 1/R1+1/R2+1/R3
• 由并联电路的特点可以看出,当电路增加一并联电阻后则该电阻中将 通过一定的电流,使总电流增大。并联电阻可以起分流作用。如:电 流表并联一电阻后可以扩大电流表的量程。
• 在并联电路中,并联电阻越多,其等效电阻越小,而且小于任一并联 支路的电阻,所以在电路中并联一电阻后,总电流将增大。由欧姆定 律可知,并联电路中各支路的电流与其支路电阻成反比。
科学计数法
• 科学计数法的定义:将一个数字表示成 a×10的n次方的形式。 其中1≤|a|<10,n为整数,这种记数方法叫 科学记数法。
法拉第电磁感应定律
电位与电压
• 电位与电压的单位都是V,看似一样,但电位需要有 • 一个参考点,某点相对参考点的电压称作该点的电 • 位;而电压指电位差,任意两点间的电位差就是这 • 两点间的电压。
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• 四、电阻的串联电路
• 在电路中,电阻的连接方式是多种多样的,串联电路是最简单的一种。将两个 以上的电阻,依次首尾相连,使电阻通过同一电流,这种连接方式叫做电阻的 串联。下图为三个电阻的串联电路。
直流电路
• 以上电路中: • 总电阻R=R1+R2+R3 • 总电压U=I*(R1+R2+R3) • 由串联电路的特点可看出:如果在电路中串联一个电阻,那么电路的等
• (4)导线:有导体材料制成,其作用是把电源、负载和控制电器连 接成一个电路,并将电源的电能传输给负载。
• 由此可见,电路的作用是产生、分配、传输和使用电能。
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• 3、电路图
• 在实际工作中,为便于分析、研究电路,通常将电路的实际元件用图形符号表 示在电路图中,称为电路原理图,也叫电路图。
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电路的基本概念定律
直流电路
• 一、电路 1.电路的组成
电路就是电流所流经的路径,它有电路元 件组成。当合上电动机的倒闸开关时,电 动机立即就转动起来,这是因为电动机通 过导线经开关与电源结成了电流的通路, 并将电能转换成为机械能。电动机、电源、 导线、开关等叫做电路元件。
直流电路
• 2.电路元件的作用
• 电能就是用来表示电场在一段时间内所做的功,即
• W=Pt
• 式中 P---功率(KW)

t----时间(h)

W---电能(KWh)
• 1KWh就是平常说的1度电。
直流电路
• 例:
• 一台10KW电炉,每天工作8小 时,求一个月30天要用电多少 千瓦时?
• 解:电炉每天用电为

W 1 Pt1 108 80(kwh)
直流电路
• 电路的总电流I'为

I'=U/R=220/9.07≈24.26(A)
• 这时电灯两端的电压为

U'D=U-I'RS=220-24.26*1=195.74(V)
• 电炉接入后,电灯电压降低的百分数为
• (UD-U'D)/ UD * 100%
• =(211.27-195.74)/211.27 *100%
直流电路
• ห้องสมุดไป่ตู้联电阻例题二: • 19.已知三只电阻分别为 100Ω、400Ω、
1000Ω,试求三只电阻串联后的电阻值。
直流电路
• 例题三:
20.已知一电压源为 12 V,两只电阻分别为R1=100Ω, R2=Ω =20Ω,两只电阻串联后接在电压源两端,试求通过两只电阻的 电流。
直流电路
• 21.一只电压表最大量程为 250 V,内阻是 250 kΩ。现将其量程改为 500V,试求分压电阻。
直流电路
• 串并联电路例题二:
• 若在照明线路上使用照明时,电灯会明显变暗,这是由于电流增大后,在线路上 的电压损失增加引起的。图1-14为给电灯、电炉供电的等效电路。设线路的起 始端电压为220V,线路电阻RS为1Ω,在线路端接有100W、220V电灯20盏, 每盏灯的电阻为484Ω如果接入一个电阻为12.1Ω的4KW电炉,问电灯电压将 要降到百分之几?
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