1.2简单电路（课件）-高一《汽车电工电子基础》同步教学（高教版）

中等专业教育国家规划教材配套用书 汽车电工电子 基础 第一章　直流电路 第二节 简单电路 一、电阻 物体对电流的阻碍作用叫做电阻作用。电阻是表示物体电阻作用大 小的一个物理量,用字母R 或r 表示。 电阻的单位是Ω(欧姆)。常用的电阻单位还有kΩ(千欧)、MΩ(兆欧) 等。电阻的倒数叫电导,用字母G 表示,即G = 1R 。电导的单位为S(西 门子)。 电阻反映了导体的导电能力,是导体的客观属性,它的大小与导体的 材料、长度以及导体横截面面积有关,还与导体所处的环境温度有关。 实验证明,在一定温度下,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横 截面面积成反比,即 R = ρL/S 式中 L—导体的长度,m; S—导体的横截面面积,m2 ; ρ—反映导体材料性质的物理量,叫电阻率,Ω· m; R———导体的电阻,Ω。 二、欧姆定律 德国物理学家欧姆于1827 年在大量实验的基础上总结出关于电压、 电流和电阻三者关系的定律,称欧姆定律,应用于计算电路中的电压、电 流和电阻三个物理量。 1.部分电路欧姆定律 不含电源的一段电路称为部分电路。实验证明:在一段电路中,通过 电路的电流大小与这段电路两端的电压大小成正比,与这段电路的电阻值 成反比。 电流流过电阻时,将电能转换为其他形式的能量,所以电阻上的电压 与电流的方向总是一致的。当电阻电压、电流选择关联参考方向时,欧姆 定律表达式为 I = U/R 或 U = IR 当电阻电压、电流选择非关联参考方向时,欧姆定律表达式为 I = - U/R 或 U = - RI 例: 列出图所示各电路的电压、电流关系式,并求R。 2.全电路欧姆定律 一个含有电源的闭合电路称为全电路,如图所示,图中点画线框内为电源 内电路,r为电源的内电阻。实验证明:在全电路中,通过电路的电流与电源 电动势的大小成正比,与电路的总电阻成反比,这就是全电路欧姆定律,用公 式表示为 I = E/(R + r (1 - 13)) 式中 E———电源的电动势,V; R———外电路电阻,Ω; r———内电路电阻,Ω; I———电路中的电流,A。 由式得 E = RI + rI = U + Ur 式中,U 为外电路的电压降,也称路端电压;Ur 为内电路电压降,也称内 阻压降。所以,电源的电动势等于端电压与内阻压降之和。 3.电源的外特性 电源的外特性就是电源的端电压U 与电流I 的关系。 U = E - Ur = E - rI 式中,I = E/(R + r)。对于给定的电源,E 和r 是不变的。当负载电 阻R→∞时(相当于电路断路),I =0,U = E,即电源的电动势在数值上等于 开路电压。人们利用这一特性,用电压表来简单测量电源的电动势。当负 载电阻R 变小时,引起电流I 变大,内阻r 的电压降也变大,端电压U就跟 着变小,其变化规律如图1 -16 所示,称电源的外特性曲线。当负载电阻R = 0 时(即短路),I = Er。由于电源的内阻一般都很小,因而电路的电流 比正常工作电流大很多,如果没有熔断器,会导致电源和导线烧坏。 三、电流的热效应———焦耳定律 当电流通过导体(或用电器)时,由于电阻的存在,会产生热量,称电流的 热效应。选择电压、电流参考方向后,电阻功率的计算公式为 P = I2 R = U2/R 或 p = i2 R = u2/R 导体(用电器)在时间t 内产生的热量为 Q = Pt = I2Rt 或 q = pt = i2Rt 英国物理学家焦耳通过实验证明:电流通过导体(或用电器)时产生的热 量Q 与电流I 的平方、导体(用电器)的电阻R 以及通电时间t 成正比,这 一结论称为焦耳定律。热量的单位是J(焦耳)。 四、电阻的串联、并联和混联电路 1.电阻的串联电路 几个电阻首尾顺序相连,引出两接线端,中间无分支,称这几个电阻串 联。常用符号“+ ”表示电阻的串联。 串联电路有以下特点: (1)流过每个电阻的电流相等,并等于总电流,即 I = I1 = I2 = … = In (1 - 18) (2)电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和,即 U = U1 + U2 + … + Un (1 - 19) (3)电路的总电阻(等效电阻)等于各电阻之和,即 R = R1 + R2 + … + Rn (1 - 20) (4)每个电阻上分配到的电压与电阻成正比,即 U1/R1 = U2/R2