本章要点 了解电路的基本结构。 掌握电流、电压、电阻的表示符号及单位。 学会利用欧姆定律计算电压、电流、电阻。 掌握电路的三种状态及特点。 学会分析电路的串联、并联及各种连接形式的特点。 学会利用基尔霍夫定律列电压、电流方程。 了解匹配的概念，掌握电功率和电能的计算。 了解电路中各点电位的意义及简单计算。,第1章 直流电路,第1章 直流电路,1.1 电路的基本结构,生活中最简单、最常见的电路是手电筒电路。,第1章 直流电路,1.1 电路的基本结构,手电筒各部件功能,第1章 直流电路,1.1 电路的基本结构,手电筒电路图,第1章 直流电路,1.1 电路的基本结构,所谓的电路就是为电流的流通提供的路径。,作为一个基本的电路应该包括以下4部分：提供能量的电源（电池），将电能转换成其他形式能的负载（灯泡），将电源和负载连接起来的导线（金属片），以及用来控制电路通、断的开关。一个完整的电路搭建好后，闭合开关，在电路中就会有电流流过。,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.1 电流,电路是电流流通的路径，想要保证电流在电路中流通就必须保证电路是一个闭合的环路。,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.1 电流,在断开的电路中没有电流。,断开,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.1 电流,电流是一个即有大小又有方向的量，通常用箭头表示电流的方向，而电流的大小一般用 I 表示。,电流的单位为安培，写作A。当表示较小的电流时可用毫安（mA），表示更小的电流时用微安（A），三者之间的关系是： 1A=1000mA 1 mA =1000A,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.2 电压,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.2 电压,在电路中，电流之所以能够持续产生是因为有相当于水泵作用的干电池存在，电池具有持续产生电压的能力。电压在电路中的作用相当于水压的作用，所以能保证电流的持续流通，不断地为负载提供能量，使电路正常工作。,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.2 电压,电压是一个既有大小又有方向的量，通常用正负极性表示电压的方向，电压的大小一般用 U 表示。,电压的单位为伏特，写作V。当表示小电压时可以用毫伏（mV），表示大电压时用千伏（kV），三者之间的关系是： 1V=1000mV 1kV=1000V,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.3 电位,电位是电路中各点对基准点的电压，基准点是所设定的参考点，同时规定参考点的电位为 0 V。,电位与电压的单位相同都是伏特。,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.4 电阻,所谓电阻是指物质阻碍电流流通能力的大小，用 R 来表示。,一般情况下，一段导体电阻的大小与长度 L 成正比，与横截面积 S 成反比，还与该物质的电阻率有关。即,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.4 电阻,可以利用导体的电阻性能，制造成具有一定电阻值的实际元件（电阻器），用来控制电路中电流的大小和电压的高低。,电阻单位为欧姆，用符号表示。当表示大电阻时可以用千欧（k），两者之间的关系是,1k=1000,第1章 直流电路,1.2 电路的基本物理量,1.2.4 电阻,同样的材料在不同的温度下电阻也不同，通常金属材料的电阻会随着温度的升高而增加，半导体材料和电解液的电阻会随着温度的升高而减小，康铜、锰铜、镍铬合金的电阻几乎不随温度变化。,第1章 直流电路,1.3 欧姆定律,在电阻一定的情况下，通过电阻的电流与它两端的电压成正比。即电压、电流、电阻三者之间的关系可以写成,第1章 直流电路,1.4 电路的状态,1.4.1 电压源,一个实际的电压源在接通负载以后，输出的端电压会随着负载电阻的变化而变化。,第1章 直流电路,1.4 电路的状态,1.4.2 通路,一个完整的电路，闭合电键以后电流流过电阻，此时电路处于正常的工作状态，这种状态称为通路。,第1章 直流电路,1.4 电路的状态,1.4.3 断路,电路的某一部分由于某种原因而断开，使电源和负载断开，电路中的电流为零，电路处于断路状态。,第1章 直流电路,1.4 电路的状态,1.4.4 短路,电源的两端被电阻接近于零的导体接通时，电流不再流过负载。此时会有很大的电流通过电源，而电源两端的电压接近于零，电路的这种状态称为短路。,第1章 直流电路,1.4 电路的状态,电路三种工作状态的特点,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.1 电阻的串联,将两个或两个以上的电阻顺次连接成一行的连接方式称为电阻的串联。,串联时电流由一个电阻的出口流出后直接进入到另一个电阻的入口，所以，两个电阻中的电流相等。,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.1 电阻的串联,串联电路的等效电阻 R=R1 +R2+ R3+,串联电路的电压 U=U1 +U2+ U3+,U1：U2 ：U3 = R1：R2 ：R3,串联电路各处电流相等,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.1 电阻的串联,两个电阻串联时存在分压公式,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.2 电阻的并联,将两个或两个以上的电阻并列连接的方式称为电阻的并联。,两个电阻并联时电流的入口与入口相连，出口与出口相连，两个电阻上所加的电压相同。,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.2 电阻的并联,并联电路各端电压相等,并联电路的等效电阻,并联电路的电流 I=I1 +I2+ I3+,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.2 电阻的并联,两个电阻并联时存在分流公式,第1章 直流电路,1.5 负载的连接,1.5.3 电阻的混联,既有电阻串联又有电阻并联的电路叫电阻的混联电路。,对于混联电路的计算，可先从单纯的串联和并联电路部分开始，通过若干次串、并联等效电阻的求解，最终得到混联电路的等效电阻。,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,常用电路名词,（1）支路 一段不分岔的至少含有一个元件的电路。,（2）节点 三条或三条以上支路的连接点。,（3）回路 电路中任意一个闭合路径。,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,基尔霍夫电流定律指出：任意时刻，流入电路中某一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。,1.6.1 基尔霍夫电流定律,对于实际电路来说，事先可能并不知道该支路的电流是流入节点还是流出节点，可以先任意假设一个电流流动方向做参考方向。,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,1.6.1 基尔霍夫电流定律,如果在下图中，已知 I1=3A，I2=5A，I4=5A，I5=9A，求 I3 。,I1+ I3+ I5= I2+ I4 I3 = I2+ I4I1I5=5+539A=2A,解：,例,I3 计算后结果为负值，说明事先假设的电流方向与实际的电流方向相反，I3 的实际方向应该是流出节点。,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,1.6.2 基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电压定律指出：在电路中的任意闭合回路内，各段电压的代数和等于零。,闭合回路是指从电路中的某一点出发，按着一个绕行方向回到出发点时所经过的闭合环路。在绕行的过程中，所经过的各个电压方向与绕行方向相同时电压前取正号，相反时电压前取负号，这就是代数和的含义。这里的电压方向也是事先假设的参考方向。,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,1.6.2 基尔霍夫电压定律,计算下面电路中的电流 I，已知 R1=3，R2= 5 ，US=16V。,解：,例,U1US +U2=0,IR1US+IR2=0,第1章 直流电路,1.6 基尔霍夫定律,1.6.3 电位的计算,电位是指电路中各点对参考点的电压，计算电路中各点电位就是在计算电压。,解：,以e为参考点，则Ve=0V，回路电流,Va=US1IR1=100.51V=9.5V Vb=U S2IR2IR4 =50.52 0.5 5V= 8.5V Vc= IR2IR4=0.520.55V=3.5V Vd= IR4=0.55V=2.5V,例,如图所示电路，以e为参考点，计算a、b、c、d点电位。,第1章 直流电路,1.7 功率,1.7.1 电功率,电功率就是在单位时间内电能所做的功，通常简称为功率。,功率与电压、电流之间存在如下关系： P=UI,功率一般用P表示，单位为瓦特，写作W。当需要表示的功率较大时也可以用千瓦（kW），表示的功率较小时也可以用毫瓦（mW）。三者之间的关系是： 1 kW=1000W 1 W=1000mW,对于电阻来说，根据欧姆定律还可以将上式变形为 P=I2R=U2/R,第1章 直流电路,1.7 功率,1.7.2 电功,电功可以用电功率和时间的乘积来计算，即 W=Pt,电功就是电流进行能量转换作用的总和，电功通常用符号W来表示，单位为瓦秒，写作Ws。当所表示的电功量较大时，还经常用千瓦时（kWh）也就是生活中常说的“度”来表示。两者之间的关系是 1 kWh（度）=3.6106Ws,第1章 直流电路,1.7 功率,1.7.3 效率,一个完整的电路要由电源、负载、导线、开关构成，其中电源自身有损耗，所以全部能量不能都为负载所用，损耗的那部分能量称为功耗。通常电路的功率分配如下图。,第1章 直流电路,1.7 功率,1.7.3 效率,有效利用的功率（输出）与供给的总功率（输入）之比称为效率，用百分数表示。即,第1章 直流电路,1.7 功率,1.7.3 效率,若将效率用表示，则,