1.2电路中的基本物理量 (课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§1-2 电路中的基本物理量 1 学习目标 1. 掌握电流的形成、电流大小和方向的规定，熟悉电流的测量方法。 2. 掌握电流密度的定义及其在实际中的应用。 3. 掌握电压和电位的定义及其在实际中的应用，熟悉电压和电位的测量方法。 4. 掌握电动势的定义及其在电路中的作用。 5. 掌握电阻的定义，了解导体的电阻与哪些因素有关。 6. 了解电阻在电路中的作用，掌握电阻的识别方法和测量方法。 2 第一章　电路基础 为了让使用者能够正确使用各种电气设备，一般都在其显著位置标注有关的电路参数。如图所示为一个电力驱动控制电路中常见的行程开关，它的作用是利用生产设备的某些运动部件的机械位移来碰撞滚轮，使其开关触头产生动作，从而将机械信号转换成电信号，控制接通或断开其他控制电路。行程开关通常用于限制机械运动的位置或行程，使运动机械实现自动停止、反向运动、自动往返运动等。它的上面标有“AC 380 V，DC 220 V，5 A”等字样，你知道它的含义吗？本节就来介绍这些物理量。 3 第一章　电路基础 4 行程开关 第一章　电路基础 一、电流 1. 电流的方向 自然界存在着许多种运动形式，电流只是物质运动的一种形式而已。 5 电流的形成 a）金属导体中的电流b）液体中的电流 第一章　电路基础 在分析、计算较复杂电路时，往往需要确定电流的方向，但有时对某段电路中电流的方向又难以作出判断。 6 电流正负值的确定 a）电流为正值b)电流为负值 第一章　电路基础 根据电流的大小和方向随时间变化的情况，可把电流分为直流电流和交流电流两大类，直流电流又可细分为稳恒直流电流和脉动直流电流两大类，见表。工矿企业车间里的各种车床、照明灯等使用的都是交流电流，干电池提供的是稳恒直流电流，而整流电路输出的是脉动直流电流。 7 第一章　电路基础 8 电流的分类 第一章　电路基础 9 电流的分类 第一章　电路基础 2. 电流的大小 电流的大小是指单位时间内通过导体横截面电荷量的多少。在直流电路中，如果在时间t内通过导体横截面的电荷量为Q，则电流I为： 式中，I、Q、t的单位分别为安培（A）、库仑（C）、秒（s）。 10 第一章　电路基础 3. 电流密度 在实际工作中，经常会遇到如何选择导线粗细（横截面积）的问题，这就涉及电流密度的概念。当电流在导体的横截面上均匀分布时，该电流与导体横截面积的比值，称为电流密度，用符号J表示，其数学表达式为： 上式中，电流I的单位为A，横截面积S的单位为mm2，电流密度J的单位为A／mm2。如图所示，显然图a所示的电流密度大，图b所示的电流密度小。 11 电流密度 a）电流密度大b）电流密度小 第一章　电路基础 4. 产生电流的条件 电路和水路有很多相似之处。如图a所示，为了维持水流的不断流动，在水路中必有水泵的作用，它将水不断地由低水位b抽向高水位a，于是在a、b两点之间形成一个水位差（水压）。 12 水路和电路 a）水路b）电路 第一章　电路基础 二、电压与电位 1. 电压 电压是衡量电场力做功本领大小的物理量。前面已知，只有在水压作用下才能产生水流。而在电路中，只有在电压作用下才能产生电流。电流实际上是电荷在电场力作用下的定向运动所形成的，显然，在这个过程中，电场力对电荷做了功。为了衡量电场力对电荷做功本领的大小，引入了电压这个物理量。 13 第一章　电路基础 14 电场力做功 电压不但有大小，还有方向，即有正负。对于负载来说，规定电流流进端为电压的正端，电流流出端为电压的负端。电压的方向由正指向负，也就是说负载中电压的实际方向与电流方向一致。 第一章　电路基础 2. 电位 在电子技术中，经常用到电位的概念。特别是在分析较复杂的电子电路时，运用电位的概念进行分析会显得较为方便。 定义：如果任选电路中一点O为参考点，那么电路中a点的电位Va就等于电场力将单位正电荷从a点移到参考点O所做的功，即： 参考点的电位等于零，所以参考点又叫零电位点。 如果在电路中任选一个参考点，并令它的电位为零，则电路中某一点的电位就应等于该点与参考点之间的电压。可见，电位实质上也是电压，只不过是相对参考点的电压。所以，电位的单位也是伏特。 15 第一章　电路基础 电位和电压的异同点：（1）电位是某点对参考点的电压，电位差是某两点间的电压。因此，电位相同的各点间的电位差为零，电流也为零。（2）电位是相对量，随参考点的改变而改变；而电位差的绝对值不随参考点的改变而改变，所以电压是绝对量。（3）电位和电压的单位相同，都是伏。 测量电路中某点电位的大小时，通常也采用电压表或万用表的电压挡。 实际中，当电路的元件数目较多时，把所有两点间的电压都表示出来是很烦琐的，如果采用电位表示就会变得简单而清晰。 16 第一章　电路基础 17 电压表示