第一章电路的基本概念

第一章电路的基本概念一.教学要求1.电路的基本组成、电路的三种工作状态和额定电压、电流、功率等概念。

2.掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。

3.掌握电阻定律、欧姆定律、焦尔定律，了解电阻与温度的关系。

4.了解电路的三种工作状态特点。

5.理解理想元件与电路模型、线性电阻与非线性电阻的概念。

二.教学安排3 第二节电流和电压 14 第三节电阻 15 第四节部分欧姆定理16 第五节电能和电功率17 本章小结与习题8 本章总学时 5第一节电路教学目标：了解电路的组成;掌握电路的三种状态和特征;了解电路模型教学重点：电路的状态和特征教学难点：电路的状态和特征教学方法：讲练结合教学课时：一课时一、绪论电能的优点：1.便于转换2.便于传输和分配3.便于控制二、电路的基本组成1．什么是电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。

2．电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：(1) 电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。

(2) 负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

(3) 控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。

(4) 联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。

3．电路的状态(1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，实行能量转换。

(2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

(3) 短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。

三、电路模型(电路图)由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。

理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对电路实行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。

四、知识训练1、电路是由电源、、导线和开关组成的闭合回路。

A、电灯B、电动机C、发电机D、用电器2、下列元件属于中间环节的是A、干电池B、变压器C、电灯D、电炉3、将其他形式的能转化为电能的装置是，将电能转化为其他形式的能的装置是A、电源B、开关C、导线D、用电器4、电流没有流经用电器，所形成的闭合回路为A、通路B、开路C、断路D、短路5、在电子设备的调试过程中，为了使与调试过程无关的部分没有电流通过而将电路的某一部分A、通路B、开路C、断路D、短路6、用国家规定标准的图形符号表示电路连接情况的图称A、电路模型B、电路图C、电路元件D、电路符号7、发生短路容易烧毁电器的原因是A、电流过大B、电压过大C、电阻过大D、功率过大8、电路中的保险装置属于A、电源B、开关C、用电器D、中间环节9、下列元件不能直接接在电源两端的是A、电灯B、电压表C、电流表D、导线10、在短路情况下容易烧毁的元件的是A、电源B、开关C、导线D、用电器11、在电路中，下列元件不可缺少的是A、电源B、日光灯C、电线D、变压器12、除夕之夜，我们常常看见白炽灯发出很暗淡的红光的原因是通过电灯的A、电压过大B、电流过小C、电阻过大D、功率过大13、线路会发生火灾的主要原因是A、电压过大B、电流过小C、电阻过大D、功率过大14、电能的优越性主要表现在方面。

A、便于转换B、便于输送与分配C、便于控制D、便于利用15、下列元件属于电源的是A、干电池B、蓄电池C、发电机D、电动机16、下列元件属于用电器的是A、电灯B、电铃C、发电机D、电动机17、常用的导线用材料制成。

A、铁B、铜C、金D、铝20、电路的状态有A、通路B、开路C、短路D、闭路第二节电流和电压教学内容：电流和电压教学目标：掌握电流形成的条件﹑方向和电流强度的计算; 掌握电压方向规定和电压的计算教学重点：电流和电压的概念教学教学难点：电流和电压的计算﹑概念教学教学方法：讲练结合教学课时：一课时一、电流的基本概念电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I 或 i(t)表示，讨论一般电流时可用符号i 。

设在t = t 2－t 1时间内，通过导体横截面的电荷量为 q = q 2－q 1，则在Δt 时间内的电流强度可用数学公式表示为常数==∆∆=tQ t q I 式中，Δt 为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 Δq 的国际单位制为库仑(C)。

电流 (t)的国际单位制为安培(A)。

常用的电流单位还有毫安mA 、微安μA 、千安kA 等，它们与安培的换算关系为1mA = 10-3A ； 1μA = 10-6 A ； 1kA = 103 A二、直流电流如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC 或dc ，直流电流要用大写字母I 表示。

直流电流I 与时间t 的关系在I －t 坐标系中为一条与时间轴平行的直线。

三、交流电流如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。

对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC 或ac ，交流电流的瞬时值要用小写字母i 或i(t)表示。

四、电压1．电压的基本概念电压是指电路中两点A 、B 之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A 点移动到B 点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为1mV =10-3 V ； 1μV = 10-6 V ； 1kV = 103 V2．直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U 表示。

如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。

对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。

交流电压的瞬时值要用小写字母u 或u(t)表示。

五、知识训练 1、关于电流的形成说法准确的是A 、电荷的定向移动形成B 、电荷的自由移动形成C 、电荷的热运动形成D 、电荷的无规则运动形成2、下列运动不能形成电流的是A 、金属导体中自由电子的定向移动B 、电解液中正负离子沿相反方向的移动C 、金属导体中质子的移动D 、阴极射线管中的电子流3、电流方向和强弱都不随时间变化而变化的电流是A 、直流电B 、交流电C 、脉冲电流D 、系统电4、关于电流的形成说法准确的是A 、电流是矢量，既有大小，又有方向B 、电流是矢量，只有大小，没有方向C 、电流是标量，既有大小，又有方向D 、电流是标量，只有大小，没有方向5、在电路的计算时，常标明电流的方向，则下列说法准确的是A、标明的方向就是电路中电流的实际方向B、标明的方向不是电路中电流的方向C、如果计算出的结果是正值，则表明标明的方向就是电路中电流的实际方向D、如果计算出的结果是负值，则表明标明的方向就是电路中电流的实际方向6、一般说来，电路中电流最大的时候是A、额定工作状态B、短路状态C、断路状态D、负载获得最大功率状态7、如果5分钟通过导体横截面的电荷量是18C，则导体中的电流为8、一段导体通过的电流为0.2mA，所用的时间为15S，则通过导体的电荷量为9、在导体中形成电流的条件是A、有自由电荷B、电荷作定向移动C、导体两端有电压D、导体放在电场中10、在电路中有持续电流的条件是A、电路闭合B、电路中有开关C、电路中有电源D、电路中有用电器11、学校教学楼有日光灯100盏，每盏标有“220V，100W”，如果使每盏灯正常发光，则通过每盏灯的电流是，需要提供给教学楼的总电流是A、0.45AB、0.45mAC、45AD、45mA12、电流的方向习惯上规定为；电流的单位为。

13、电压是；大小可表示为；电压的方向规定为。

在一段电路中电场力搬运5C的正电荷做了20J的功，则这段电路的电压为。

电压的单位是。

14、有一根导线每分钟通过横截面的电荷量为300C，则通过导线的电流为多少？合多少毫安？多少微安？15、通过一导体的电流是5A，所用的时间是5分钟，则通过的电荷量是多少？如果通过导体的电荷量为120C，则所用的时间为多少？16、在一段电路中，AB两端的电压为20V，则电场力把10C的正电荷从A点搬运到B点所做的功是多少？如果电场力所做的功为50J，则在AB间所搬运的正电荷是多少？如果用100J的功搬运的正电荷是20C，则AB两点的电压是多少？第三节电阻教学内容：电阻教学目标：掌握电阻定律;明确电阻和温度的关系教学重点：电阻定律教学难点：电阻定律和电阻和温度的关系教学方法：讲练结合教学课时：一课时一、知识点：（一）、电阻元件电阻元件是对电流表现防碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。

电阻定律： ρ ——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆 · 米(Ω · m) ；表示导体导电性能的好坏。

l ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；S ——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m 2) ；R ——电阻值，国际单位制为欧姆(Ω)。

经常用的电阻单位还有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω)，它们与 Ω 的换算关系为1 k Ω = 103 Ω； 1 M Ω = 106Ω（二）、电阻与温度的关系电阻元件的电阻值大小一般与温度相关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1︒C 时电阻值发生变化的百分数。

如果设任一电阻元件在温度t 1时的电阻值为R 1，当温度升高到t 2时电阻值为R 2，则该电阻在t 1～t 2温度范围内的(平均)温度系数为 如果R 2 > R 1，则 α > 0，将R 称为正温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而增大；如果R 2 < R 1，则 α < 0，将R 称为负温度系数电阻，即电阻值随着温度的升高而减小。

显然 α 的绝对值越大，表明电阻受温度的影响也越大。

R 2 = R 1[1 + α(t 2－t 1)]（三）、超导现象简介二、巩固练习：1、自由电子在运动中与金属正离子每秒钟碰撞的次数是 。