周绍敏版《电工基础》第二章电子教案

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第二章 简单直流电路

1. 理解电动势、端电压、电位的概念。 2. 掌握闭合电路的欧姆定律。

3. 1. 掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。 4. 运用电阻串联分压关系与并联分流关系解决电阻电路问 了解万用表的基本构造和基本原理，掌握万用表的使用方法。 题、掌握扩大电压表与电流表量程的原理。序号5. 2. 掌握电阻的测量方法。 熟练分析计算电路中各点电位。内 容 学 第一节 6. 学会分析计算电路中各点电位。 时 1 第一节 电动势 闭合电路的欧姆定律 2 第二节 电池组 2 电动势 3 第三节 电阻的串联 4 第四节 电阻的并联 2 闭合电路5 第五节 电阻的混联 6 第六节 万用表的基本原理 的欧姆定7 实验2.1练习使用万用表 2 8 实验2.2 电流表改装电压表 2 律一、电动衡量电源的9 第七节 电阻的测量 2 10 实验2.3 用惠斯通电桥测电阻 2 电源力大小及其方11 第八节 电路中各点电位的计算 2 向的物理量叫做电12 实验2.4 电压和电位的测定 源的电动势。 电动势通常13 本章小结与习题 2 符号E或e(t)表14 本章总学时 16 用示，E表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势)，e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势，也可简记为e。电动势的国际单位制为伏特，记做V。

电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为

E?Wq 电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。

二、闭合电路的欧姆定律

图中r表示电源的内部电阻，R表示电源外部联接的电阻(负载)。闭合电路欧姆定律的数学表达式为

E?RI?rI 或 I?ER?r

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图2-1 简单的闭合电路

势

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RE，显然， R?r负载电阻R值越大，其两端电压U也越大；当R>>r时(相当于开路)，则U = E；当R<

外电路两端电压U = RI = E?rI =

时(相当于短路)，则U = 0，此时一般情况下的电流(I =E/r)很大，电源容易烧毁。

【例2-1】 如图2-2所示，解：根据闭合电路的欧姆定律，列出联立方程组 当单刀双掷开关S合到位置

?　　(当S合到位置1R时11时，外电路的电阻= 14 ?，测得电流表读数I1 = 0.2 A；?E?R1I1?rI1 ) ??E?RI?rI　　(当S合到位置2时)当开关S合到位置2时，外电路的电阻R2 = 9 ?，测得电流222?

解得：r = 1?，E = 3V。本例题给出了一种测量直流表读数I2 = 0.3 A；试求电源的电动势E及其内阻r。 电源电动势E和内阻r的方法。

三、负载获得最大功率的条件 容易证明：在电源电动势E及其内阻r保持不变时，

负载R获得最大功率的条件是R= r，此时负载的最大功率值为

E2 Pmax?4R电源输出的最大功率是

图2-2 例题2-1

PEME2E2???2Pmax 2r2R

图2-3 电源输出功率与外电路(负载)电阻的关系曲线 解： 将(R1?r)视为电源的内阻，【例2-2】如图2-4所示，直流电源的电动势E = 10 V、则RP=R1?r=2.5 ?时，RP获得最大功率 2= 0.5 ?，电阻R1 = 2 ?，问：可变电阻RP调至多大时内阻Er Pmax??10W 可获得最大功率Pmax？ 4RP 第二节 电池组 一、电池的串联

如图2-5所示串联电池组，每个电池的电动势均为E、内阻均为r。

如果有n个相同的电池相串联，那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为

E串 =nE， r串 =nr

串联电池组的电动势是单个电池电动势的n倍，额定电流相同。

图2-6 并联电池组 图2-5 串联电池组

图2-4 例题2-2

二、电池的并联

如图2-6所示并联电池组，每个电池的电动势均为E、内阻均为r。

如果有n个相同的电池相并联，那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为

E并 = E，r并 = r/n。

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并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的n倍，电动势相同。

第三节 电阻的串联

一、电阻串联电路的特点

图2-7电阻的串联

设总电压为U、电流为I、总功率为P。 1. 等效电阻:R =R1?R2?…?Rn

UUUU2. 分压关系：1?2?????n??I

R1R2RnRPPPP3. 功率分配：1?2?????n??I2

R1R2RnR 特例：两只电阻R1、R2串联时，等效电阻R = R1?R2, 则有分压公式

R1R2U1?U ， U2?U

R1?R2R1?R2二、应用举例

解：将电灯(设电阻为【例R1)与一只分压电阻R2串联后，接入2-3】有一盏额定电压为U1 = 40 V、额定电流为I = 5 AU= 220V电源上，如图2-8所示。 的电灯，应该怎样把它接入电压U = 220 V照明电路中。

解法一：分压电阻R2上的电压为

U2=U－U1= 220?40= 180V，且U2= R2I，则

图2-8 例题2-3 U2180 R2???36?I5R1UU，且R1?1?8?，可得 解法二：利用两只电阻串联的分压公式U1?R1?R2IU?U1R2?R1?36?

U1即将电灯与一只36?分压电阻串联后，接入U= 220V电源上即可。

解：如图2-9所示。

【例2-4】有一只电流表，内阻Rg = 1 k?，满偏电流该电流表的电压量程为= 100 RgIg= 0.1 V，与分压电g= 为UIg ?A，要把它改成量程为Un = 3 V的电压表，应阻R串联后的总电压Un= 该串联一只多大的分压电阻3V，即将电压量程扩大到nR= ？ Un/Ug= 30倍。

利用两只电阻串联的分压公式，可得RgUg?Un，则

Rg?R

图2-9 例题2-4

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