1认识电路1认识电路 教学难点： 1．了解电路的三种状态特点。 2．理解理想元件与电路模型、线性电阻与非线性电阻的概念。 教学重点： 1.了解电路的基本组成、电路的三种状态和额定电压、电流、功率等概念。 2．掌握电流、电功率、电能等基本概念。 3．掌握电阻定律、欧姆定律、焦耳定律，了解电阻与温度的关系。序号内 容学 时1绪论12第一节电路3第二节电流4第三节电阻15第四节部分电路欧姆定律6第五节电能和电功率17单元小结8单元总学时3 学时分配： 1 认识电路1.1 电路1.2 电流1.3 电阻1.4 部分电路欧姆定律1.5 电能和电功率单元小结第一节 电 路一、电路的基本组成二、电路模型(电路图) 一、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)按一定方式连接起来的总体，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)。图1-1 简单的直流电路(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)。控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。将电器设备和元器件按一定方式连接起来(如各种铜、铝电缆线等)。(3)控制器件：(4)连接导线： 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，进行能量转换。 (2)开路(断路)：电路断开，电路中没有电流通过，又称为空载状态。 (3)短路(捷路)：电源两端或电路中某些部分被导线直接相连，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护
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，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。 二、电路模型(电路图)图1-2 手电筒的电路原图 由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如手电筒的电路如图1-2所示。 理想元件电路是由电特性相当复杂的器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，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，而对它的实际结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。表1-3 常用理想元件及符号第二节 电流一、电流的基本概念二、直流电流三、交流电流 一、电流的基本概念 电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，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荷量，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=t2－t1时间内，通过导体横截面的电荷量为q=q2－q1，则在t时间内的电流强度可用数学公式表示为式中，t为很小的时间间隔，时间的国际单位制单位为s(秒)，电荷量q的国际单位制为库仑(C)。电流i(t)的国际单位制为A(安培)。 常用的电流单位还有mA（毫安）、A（微安）、kA（千安）等，它们与安培的换算关系为1mA=10-3A；1A=10-6A；1kA=103A 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荷量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(DirectCurrent)，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(AlternatingCurrent)，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。第三节 电 阻一、电阻元件二、电阻与温度的关系 一、电阻元件 电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。 电阻定律——制成电阻元件的材料电阻率，国际单位制单位为·m(欧·米)；l——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为m(米)；S——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为m2(平方米)；R——电阻值，国际单位制为(欧)。 经常用的电阻单位还有k(千欧)、M(兆欧)1k=103； 1M=106二、电阻与温度的关系电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，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1C时电阻值发生变化的百分数。 如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1，当温度升高到t2时电阻值为R2，则该电阻在t1~t2温度范围内的(平均)温度系数为 如果R2>R1，则>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R2
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为W=P·t=UIt 通常电能用kW·h(千瓦·时)来表示大小，也称为度(电)：1度(电)=1kW·h=3.6106J 即功率为1000W的供能或耗能元件，在1小时内所发出或吸收的电能量为1度。 【例1-1】有一功率为60W的电灯，每天使用它照明的时间为4h(小时)，如果平均每月按30天计算，那么每月消耗的电能为多少度？合为多少J? 解：该电灯平均每月工作时间t=430h=120h，则W=P·t=60120W·h=7200W·h=7.2kW·h 即每月消耗的电能为7.2度，约合为3.61067.2J2.6107J 三、电气设备的额定值 为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。 额定电压——电气设备或元器件所允许施加的最大电压。 额定电流——电气设备或元器件所允许通过的最大电流。 额定功率——在额定电压和额定电流下所消耗的功率，即允许消耗的最大功率。 额定工作状态——电气设备或元器件在额定功率下的工作状态，也称满载状态。 轻载状态——电气设备或元器件在低于额定功率下的工作状态，轻载时电气设备不能得到充分利用或根本无法正常工作。 过载(超载)状态——电气设备或元器件在高于额定功率下的工作状态，过载时电气设备很容易被烧坏或造成严重事故。 轻载和过载都是不正常的工作状态，一般是不允许出现的。 四、焦耳定律 电流通过导体时产生的热量(焦耳热)为Q=I2Rt I——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。 R——导体的电阻值，单位为。 t——通过导体电流持续的时间，单位为s。 Q——热量单位为J。单元小结 本单元介绍了电路的基本概念，内容包括： 一、电路 二、电流 三、电阻 四、电功率与电能 一、电路 电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来的总体,为电流的流通提供了路径。电路的基本组成包括电源、负载、控制器件和连接导线等四个部分。电路有通路、开路、短路等三种状态。 由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称为电路图。 二、电流 在电场力作用下，电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，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荷量，称为电流。 电流的大小及方向都不随时间变化，则称为直流电流。电流的大小及方向均随时间作周期性变化，则称为交流电流。 三、电阻 1．电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，电阻定律为 电阻元件的电阻值一般与温度有关，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1C时电阻值发生变化的百分数，即 2．电阻元件的伏安特性关系服从欧姆定律，即U=RI或I=U/R=GU。其中，电阻R的倒数G称为电导，其国际单位制单位为S(西门子)。 3．电流通过导体时产生的热量为Q=I2Rt(焦耳定律)。 四、电功率与电能电功率是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能量，P=UI。 电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，W=P·t=UIt1度(电)=1kW·h=3.6106J 为了保证电气设备和电路元件能够长期安全地正常工作，都规定了额定电压、额定电流、额定功率等铭牌数据。
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