项目一 直流电路的分析及装调

任务一 手电筒电路分析
（二）电路的基本物理量
电路中有许多物理量，其中电源电动势E和电路中电流I、 电压U及电位是电路的基本物理量。 1．电流及其参考方向 • （1）基本概念 在电场力的作用下，电荷做有规律的定向移动就形成了电 流。 电荷的移动速度即电流的大小为在单位时间内通过某一导 体横截面的电荷量。用I表示电流，q表示电荷量，t表示 时间，则电流的计算公式为： q I=
t
任务一 手电筒电路分析
式中，q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 电流不是恒定不变的，即不同时刻，电流大小不同，则计 算公式可表示为： dq i=
dt
式中，i表示某个时刻的电流大小；dq为某一时刻通过导 体横截面的电荷量；dt为某一时刻时长。
任务一 手电筒电路分析
在国际单位制（SI）中，电流的单位为安培，用大写字母 A表示。当1秒（s）内通过导体横截面的电荷量为1库仑 （用大写字母C表示，1C相当于6.25Χ1018个电子的电量 ）时，电流强度为1安培（A）。在电力系统中，遇到的 电流常常为几安（A），几十安，甚至更大；而在电子设 备中电流较小，一般为几毫安（mA）或微安（A）。它 们之间的换算关系为： 1kA=103 A 1mA=10-3 A 1A=10-6A
任务一 手电筒电路分析
• （2）电压实际方向和参考方向 电压的实际方向，是由高电位指向低电位。在简单电路中 可以直接确定电压的实际方向，但在复杂电路中不能确定 电压的实际方向，就如同假定电流的参考方向一样，先假 定一个正方向，当电压的实际方向与参考方向一致时，则 电压值为正值，如图1-6（a）所示；反之，当电压的实际 方向与其参考方向相反时，电压值为负，如图1-6（b）所 示。因此，在参考方向确定以后，就可以决定电压值的正 与负并进行电路分析了。
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4．电位及其计算 • （1）电位 电位是表示电路中某一点性质的物理量，是一个相对物理 量。为了求得电路中各点的电位值，必须在电路中选择一 个参考点，把该参考点的电位看作零，所求点的电位就是 该点到参考点的电压。 参考点可以任意选择，但为了方便，如果电路中有接地端 （符号⊥），尽量选择接地端作为参考点，或者在电子电 路中常取若干导线的交汇点或机壳作为电位的参考点。
项目一 直流电路
的分析及装调
【项目描述】 电路是电工电子技术的基础。人们在日常的生产生活中所 使用的电路一般可分为两大类：直流电路和交流电路。如 手电筒、照相机、手机等所采用的电路一般为直流电路， 而家庭中的电灯、电热水器、冰箱、电视、空调等所采用 的电路一般为交流电路。 本项目通过手电筒电路分析、多量程直流电表电路装调和 基尔霍夫定律及MF47型万用表的装调四个基本任务，讨 论直流电路的基本知识。
任务一 手电筒电路分析
图1-2 电路的种类Fra bibliotek任务一 手电筒电路分析
• （2）能够实现电信号传递和转换 如图1-2（b）所示为扩音机的工作示意图，话筒将声音（ 信息）转换成电信号，经过中间环节（放大器），使信号 被放大，并传递到负载（扬声器），还原原来的声音，从 而实现电信号的传递与转换。
任务一 手电筒电路分析
任务一 手电筒电路分析
式中，u表示电压的大小和方向随时间而变化。对于恒定 电压，即直流电压，用大写字母U表示。电路中两点之间 的电压也是单位正电荷从一点移到另一点所失去或获得的 能量，电能的增加和减少表现为电位的降低或升高，因此 电压又称为电位差或电位降。 电压的单位为伏特，符号为V。电力系统中，日常所用电 压一般为几百伏，输送电线的电压为几千伏（kV）、几 万伏甚至更大；电子设备中电压较小，一般为几伏（V） 、几毫伏（mV）或几微伏（V）。它们之间的换算关系 为 1kV=103V 1mV=10-3V 1V=10-6V
【任务分析】 通过手电筒电路的分析使学生建立起直流电路、电路模型 的概念，掌握电路的基本组成元件及其作用，理解电路基 本物理量的特性。学会电路基本物理量的测量方法，如利 用电压表、电流表对电路的电压、电流进行测量。
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【知识链接】
（一）电路和电路模型
1．电路的组成和作用 将不同的电子电气元件或设备按一定的方式连接起来，形 成的电流通路，即为电路。电路由电源、负载、中间环节 三部分组成。 电源是将非电能转换成电能的装置，是一种能发出电能的 装置。常用的电源有发电机、太阳能电板、蓄电池、干电 池等，它们分别把机械能、光能、化学能等转换成电能。 负载是将电能转换成非电能的装置，是消耗电能的装备。 如电灯、电话、电视机、冰箱等。
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• （2）电位的计算 使用电位能够使表示电路状态的电量大大减少，在调试、 检修电器设备和电子电路时具有实用意义。 求电路中某一点电位的具体方法与步骤如下： ① 选取参考点：原则上可以任意选取，但如有接地端应 尽量选接地端。 ② 标出电源和负载的极性：电源电动势的方向按从负极 指向正极标定。对于负载，根据流过的电流方向标定，电 流流入端标为正极，流出端标为负极。
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③ 从所求点到参考点之间选择一条路径（尽可能最简单 的）：然后从所求点出发“走”到参考点，一路经过的无 论是电源还是负载，只要是从器件的正极到负极，电位降 为正值，反之为负值，所经过的全部电位降的代数和，就 是所求点的电位。
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例题1-1 如图1-7所示，各元件的极性，已经标出，①求 A、B、C三点的电位。②分别以A、D作为参考点，求B 、C之间的电压UBC
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结论： a. 电路中某一点的电位大小与所选取的参考点有关，参考 点不同，同一点的电位也不同。 b. 电路中任意两点间的电压值与参考点的选择无关。
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（三）电路基本元件—电阻、电容与电感
1．电阻元件 • （1）电阻元件 电阻元件是电路中使用最多的元件之一，常称为电阻器。 电阻器在电路中主要起调节电流、电压以及将电能转换成 热能的作用。依据电阻器所用的材料不同，电阻元件可分 为金属膜电阻器、碳膜电阻器和线绕电阻器等。前两者统 称为薄膜电阻器，它们是通过把导电材料碳或金属沉积到 某些绝缘体（如瓷管）上制造而成的；线绕电阻器是用特 制的合金丝绕在某些绝缘体（如瓷管）上制造而成。
任务一 手电筒电路分析
【任务描述】 直流电在现代工农业生产和日常生活中有着极为广泛的应 用，人们用各种各样的直流电路来完成不同的任务。 图1-1所示的手电筒电路是一个最简单的直流电路。其中 包括了任何一个电路都具有的三个基本组成部分：电源、 负载、中间环节。
图1-1 手电筒电路
任务一 手电筒电路分析
任务一 手电筒电路分析
理想电路元件分为两类：一类是有实际元件与它对应的电 路元件，如电阻器、电感器、电容器、电压源、电流源等 ；另一类是没有实际元件直接与它相对应的电路元件，但 是它们的某种组合却能反映出实际电器元件和设备的主要 特性和外部功能，如受控源等。如图1-3所示是电工电子 技术中经常使用的几种理想元件的电路符号。
q
式中，E为电动势单位为伏特（V）；W为非静电力所做 的功，单位为焦耳（J）；q为电荷量单位为库仑（C）。
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• （2）电动势的实际方向和参考方向 电动势的作用是把正电荷从低电位点移动到高电位点，使 正电荷的电势能增加，所以规定电动势的实际方向是由低 电位指向高电位，即从电源的负极指向电源的正极。在电 路中电源的极性和电动势的数值一般都是已知的，所以一 般电动势的参考方向都取与实际方向相同的方向，即由电 源的负极指向电源的正极。
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图1-6 电压的实际方向和参考方向
任务一 手电筒电路分析
在电路图中，用箭头表示电压的参考方向。在实际应用中 ，还可以使用双下标来表示电压方向，例如，uAB表示电 压的参考方向是由A指向B，A点比B点电位高。若选定参 考方向由B指向A，则用uBA表示，两者相差一个负号，即 uAB=uBA。
图1-7 例题1-1用图
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解：①选取D点作为参考点，则 VA=E1 （路径为AE1D） VB=I3R3 （路径为BR3D） VC=E2 （路径为CE2D） ② 以D点作为参考点，则 UBC= VBVC=I3R3+E2 以A点作为参考点，则 VB=I3R3E1 VC=E2E1 所以 UBC= VBVC=(I3R3E1) (E2E1)= I3R3+ E2
任务一 手电筒电路分析
图1-5 电流的实际方向和参考方向
任务一 手电筒电路分析
在电路图中，用箭头表示电流的参考方向。在实际应用中 ，还可以使用双下标来表示电流方向，例如，iAB表示电 流的参考方向是由A流向B。若选定参考方向由B流向A， 则用iBA表示，两者相差一个负号，即iAB=iBA。
2．电路模型 无论电路的结构和作用如何，都可以看成是由实际的电源 、负载和中间环节三部分组成。但实际电路元件的电磁性 质比较复杂，难以用简单的数学关系表达式表达它们的物 理特性，如各种电源、电阻器、电感器、变压器、电子管 、晶体管、固体组件等，它们发挥其自身的作用，共同实 现电路功能。但这些电器元件和设备在工作运行中所发生 的物理过程很复杂，因此，为了研究电路的一般规律，我 们将实际的电路元件进行理想化，即在一定的工作条件下 将其近似看作理想元件。实际电路的电路模型是由理想电 路元件相互连接而成。
任务一 手电筒电路分析
• （2）电流的实际方向和参考方向 带电微粒的定向移动形成了电流，则电流是矢量（即有方 向的量）。通常规定正电荷运动的方向为电流的正方向， 负电荷运动的方向为电流的负方向，当然，电流的方向也 不是一成不变的，如在分析电路时，有时电流的实际方向 难以确定，特别是在交流电路中，电流的方向随时间不断 反复变化，此时，为了分析电路方便，可以选定任一方向 作为电流的参考方向，即电流的参考方向，或称正方向。 当电流的实际方向与参考方向一致时，则电流值为正值， 如图1-5（a）所示；反之，当电流的实际方向与其参考方 向相反时，电流值为负，如图1-5（b）所示。因此，在参 考方向确定以后，就可以决定电流值的正与负并进行电路 分析了。