2.3安装与测试电阻基本电路（课件）-《电工基本电路安装与测试》同步精品课堂(高教版·第2版)

项目2 安装与测试电阻器电路 2.3安装与测试电阻器基本电路 《电工基本电路安装与测试》（高教版•第2版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1. 熟悉电流、电压、电动势、电功率和电能等基本电量。 2. 熟悉电流、电压、电动势等电量的单位及其换算关系。 能力目标 1. 会测量直流电压和直流电流。 2. 能够熟练使用万用表等工具测量直流电压和直流电流。 情感目标 1. 通过对电路中电流、电压等现象的观察和实验，激发对电学知识的兴趣，培养对物理学科的热爱。 2. 培养严谨认真、实事求是的科学态度，养成良好的实验习惯。 项目2 安装与测试电阻器电路 导入情景 01 当我们在一个黑暗的房间里，按下电灯开关的那一刻，房间瞬间被照亮。这神奇的现象背后到底隐藏着什么奥秘呢？其实，这就涉及到我们今天要学习的电学知识。 新知学习 02 一.任务准备 1. 明确电流概念，掌握电流单位及换算，理解直流、交流电流特性，设定参考方向便于电路分析。 新知学习 02 一.任务准备 2. 准备电压表、不同的导体材料、已知电荷量的物体等。复习电场力做功及单位换算知识，为学习电压做好准备。 新知学习 02 一.任务准备 3. 准备电位测量仪器、简单电路元件。明确电位和参考点的概念，为学习电压相关知识做好准备。 4.准备不同类型的电源（如干电池、蓄电池等）、简单电路元件、测量工具。明确电源内外电路的概念，为学习电源电动势相关内容做好准备。 新知学习 02 电流 （1）电荷的定向运动形成电流。电流既是一种物理现象，又是一个表示带电粒子定向运动强弱的物理量。 电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用的时间的比值。用公式表示为： （2）电流的常用单位有mA (毫安)和 μA (微安),换算关系如下： 1A=10³mA=10⁶μA （3）电流的方向规定为正电荷定向运动的方向。 因此，在金属导体中，电流的方向与电子 定向运动的方向相反。 为了计算方便，常常事先假设一个电流方向，称为参考方向，用箭 头在电路图中标明。如果计算的结果电流为正值，那么电流的真实方向与参考方向一致； 如果计算的结果电流为负值，那么电流的真实方向与参考方向相反。 注：在实际计算中，若不设定电流的参考方向，电流 的正负号是无意义的。因此，分析电路时， 一定 要先假设参考方向。 新知学习 02 电流 （4）电流的方向不随时间变化的电流称为直流电流。电流的大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流。电流的大小随时间变化、但方向不随时间变化的电流称为脉动电流。 新知学习 02 电压 （1）电压就是衡量电场力做功能力大小的物理量。要形成电流，首先要有可以移动的电荷，如自由电子。金属导体中就有自由电子。同 时，导体两端必须保持一定的电位差(电压),才能持续不断地推动自由电子朝同一个方 向移动，获得持续的电流。 （2）A、B 两点间的电压UAB 在数值上等于电场力把电荷由A 点移到B 点所做的功WAB 与 被移动电荷的电荷量q 的比值。用公式表示为 在国际单位制中，电压的单位是V。 电压的常用单位还有kV (千伏)和mV (毫伏), 它们之间的关系为：1kV=10³v 1V=10³mV （3）规定电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向。因此，电压也常被称为电压降。电压的方向可以用高电位指向低电位的箭头表示，也可以用高电位标“+”、低电位 标“-”。 电压有正负。如果UAB>0,说 明A点电位比B点电位高；如果UAB=0, 说明A点电位与B点电位相等；如果UAB<0, 说明A点电位比B点电位低。 新知学习 02 电位 电压是两点间的电位差。在电路中，A、B 两点间的电压等于A、B 两点间的电位 之差， 即UAB=VA-VB 如同水路中的每一处都是有水位一样，电路中的每一点都是有电位的。讲水位首先要 确定一个基准面(即参考面),讲电位也一样，要先确定一个基准，这个基准称为参考点， 规定参考点的电位为零。原则上参考点可以任意选定，但习惯上通常选择大地为参考点。 在实际电路中也选取公共点或机壳作为参考点，一个电路中只能选定一个参考点。 新知学习 02 电源与电源电动势 （1）电源是把其他形式的能转换成电能的装置，如图，电源的种类很多，如干电池、蓄电池、发电机等。 电源的作用就是把正电荷由低电位的负极经内电路送到高电位的正极，内电路和 外电路连接成闭合电路，这样外电路中就有了电流。 在电路中，电源以外的部分称为外电路，电源以内的部分称为内电路。 （2）在电源内部。电源力把正电荷从低电位(负极)移到高电位(正极)反抗 电场力所做的功W 与被移动的电荷量q 的比值就是电源电动势。 用公式表示为： 式 中 ：E—— 电源电动势，单位是V (伏); 注：电源内部电源力由负极指向正极，因此 W—— 电源力移动正电荷做的功，单位是J(焦); 电源电动势的方向规定为由电源的负极(低电 q—— 电源力移动的电荷量，单位是C (库)。 位)指向正极(高电位)。 新知学习 02 二.任务实施 1.安装与测试电阻器电路 2.安装与测试全电路 新知学习 02 安装与测试电阻器电路 1.安装电阻器电路所需准备 干电池、电阻器、开关、直流电压表、直流电压表、导线 2.测试电阻器电路 用直流电压表和直流电流表分别测量电阻器两端的电压和流过电路的电流，将测量结果记录下来。 新知学习 02 安装与测试电阻器电路 3.分析电阻器电路电压与电流的关系 （1）在电阻器电路中，电路中的电流I 与电阻两端的电压U 成正比，与电阻R 成反比。这就是部分电路欧姆定律。 （2） 式中：I—— 电路中的电流，单位是A; 变换：U=RI U——电阻两端的电压，单位是V; R——电阻，单位是Ω。 （3）电流与电压间的正比关系，可以用伏安特性曲线来表示： 注：伏安特性曲线是直线的电阻称为线性电阻，普通电阻器都是线性电阻。 伏安特性曲线不是直线的电阻称为非线性电阻，如敏感电阻器等。 新知学习 02 安装与测试电阻器电路 4.分析电阻器电路的电功率 (1)在电阻器电路中，电压和电流的乘积称为电功率。用公式表示为: P=UI 式 中 ：P——电功率，单位是W; U——电阻两端的电压，单位是V; I——电路中的电流，单位是A。 (2)电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率。如果 在时间t内，电流通过导体所做的功为W, 那么电功率为: 单位换算：1kW=10³W 式 中：P——电功率，单位是W; 1W=10³mW W——电功，单位是J; t——电流做功所用的时间，单位是s。 新知学习 02 安装与测试电阻器电路 (3)在电场力作用下，电荷定向运动形成的电流所做的功称为电功。电流做功的过程就是 将电能转化成其他形式的能的过程。因此，电功也称电能。公式为：W=Uq=UIt。 电流在一段电路上所做的功(即电能), 与这段电路两端的电压、电路中 的电流和通电时间成正比。 在实际使用中，电能常用千瓦时(俗称度)为单位，符号是kW ·h。 1kW·h=3.6×10⁶J=3.6 MJ 新知学习 02 安装与测试电阻器电路 5.分析电流的热效应 (1)电流通过导体会产生热的现象，称为电流的热效应。热效应是电流通 过导体时，由于自由电子的碰撞，电能不断地转变为热能的客观现象。 （2）1840年，英国物理学家焦耳通过实验发现：电流通过导体产生的热量，与电流的平 方、导体的电阻和通过的时间成正比，这就是焦耳定律。4年之后，俄国物理学家楞次公 布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳定律的正确性。因此，该定律也称为焦耳、 楞次定律。用公式表示为：Q=P²Rt。 在生产和生活中，很多用电器都是根据电流的热效应制成 的，这些用电器统称为电热 电器，如家庭中常见的电水壶、 电饭煲、电熨斗等，工厂中常见的电烙铁、电炉、电烘箱 。 新知学习 02 安装与测试全电路 1.安装全电路所需原件 直流电源(蓄电池)、电阻器、开关、直流电压表、直流电压表、导线。 2.测试全电路 用直流电压表和直流电流表分别测量电阻器R 两端的电压和流过电路的电流，将测量结果纪录保存。 闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻(内电路电阻与外电路电 阻之和)成反比。这就是全电路欧姆定律。 用公式表示为 新知学习 02 安装与测试全电路 3.分析全电路 将一只电阻器与实际电源连接，就组成了闭合电路，称为 全电路，如图所示。图中，E 为电源电动势，r 为电源内阻， 这部分称为内电路。R 为负载电阻，也称外电阻。电路闭合时， 电路中有电流I 流过。 全电路欧姆定律：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻(内电路电阻与外电路电 阻之和)成反比。用公式表示为 数学变换得：E=rI+RI 而RI=U 是外电路上的电压，称为路端电压或端电压。 因此，全电路中的路端电压：U=E-rI 新知学习 02 三.任务拓展 敏感电阻器类型 特性描述 热敏电阻 对温度极为敏感，分为正温度系数和负温度系数电阻器 光敏电阻 阻值随光线强弱变化，包括可见光、红外线、紫外线光敏电阻 压敏电阻 对电压变化敏感，分为无极性（对称型）和有极性（非对称型） 湿敏电阻 对湿度变化敏感，可将湿度转换为电信号 新知学习 02 三.任务拓展 测量类型 量程选择 测量方法 读数方法 直流电压 万用表直流电压挡标有 “V”，有 2.5V、10V、50V、250V 和 500V 等量程。不知电压大小先用最高量程，再换合适量程 将万用表并联在被测电路两端，红表笔接正极（高电位），黑表笔接负极（低电位） 仔细观察标度盘，找到对应刻度线，视线正对指针读出电压值 直流电流 万用表电流挡标有 “mA”，有 1mA、10mA、100mA、500mA 等量程。不知电流大小先用最大量程，再换合适量程 将万用表与被测电路串联，断开电路相应部分，红表笔接与正极（高电位）相连断点，黑表笔接与负极（低电位）相连断点 仔细观察标度盘，找到对应刻度线，视线正对指针读出电压值 新知学习 02 三.任务拓展 用万用表测量电阻是在负载不通电时进行的。但在实际使用中，如需要测量通电工作中的负载电阻，就需要用伏安法。伏安法是根据部分电路欧姆定律用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，再求出电阻。 接法 原理 误差情况 适用电阻类型 外接法 电压表分流，电流表测出的电流I=Iy+IR 求出的阻值比真实值小 待测电阻阻值比电压表内阻小得多时，测量小电阻采用外接法 内接发 电流表分压，电压表测出的电压U=UA+U 求出的阻值比真实值大 待测电阻阻值比电流表内阻大得多时，测量大电阻采用内接法 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目1: 如果一个金属导体中电流方向向右，那么电子定向运动方向是怎样的（ ） A. 向右 B. 向左 C. 不动 D. 左右往返 答案：B 解析：在金属导体中电流与电子运动二者相反。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2： 电阻R=10Ω，电压U=20V，求10s内电流做的功是多少焦耳（ ） A. 200J B. 400J C. 2000J D. 20J 答案：B 解析：先根据I=U/R求出电流I=2A，再根据W=UIt，可得W=20Vx2Ax10s=400J 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3： 电流的方向规定为（ ）定向运动的方向。 A. 负电荷 B. 正电荷 C. 电子 D. 自由电子 答案：B 解析：电流的方向规定为正电荷定向运动的方向，在金属导体中，电子 （带负电）定向运动的方向与电流方向相反，所以本题选 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目4： 在国际单位制中，电压的单位是（ ）。 A. 千伏（kV） B. 毫伏（mV） C. 伏（V） D. 安培（A） 答案：C 解析：在国际单位制中，电压的单位是伏（V).千伏（kV）和毫伏（mV）是常用的电压单位，但不是国际单位制中的基本单位，安培（A）是电流的单位，所以答案选 C。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5： 以下哪种电阻器的阻值会随着光线强弱发生变化（ ） A. 热敏电阻 B. 光敏电阻 C. 压敏电阻 D. 湿敏电阻 答案：B 解析：光敏电阻是阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，热敏电阻对温度敏感，压敏电阻对电压变化敏感，湿敏电阻对湿度变化敏感，所以本题选 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目6： 用万用表测量直流电压时，应将万用表（ ）在被测电路的两端。 A. 串联 B. 并联 C. 混联 D. 以上都不对 答案：B 解析：使用万用表测量直流电压时，需要将万用表并联在被测电路的两端，这样才能准确测量出电路两端的电压值，串联是测量电流时的接法，所以答案选 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 在伏安法测电阻中，当待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多时，应采用（ ）。 A. 外接法 B. 内接法 C. 两种方法均可 D. 无法确定 答案：A 解析：外接法中由于电压表的分流，电流表测出的电流值要比通过电阻 R 的电流大，会使求出的阻值比真实值小，但待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多时，因电压表的分流而引起的误差就越小，所以这种情况下应采用外接法，答案选 A。 课堂小结 04 作业布置 05 1. 请详细解释电流的形成以及电流方向的规定，并且说明在金属导体中电流方向与电子定向运动方向的关系。 2. 结合日常生活中的电器，阐述电流的热效应的利与弊，并举例说明如何防范热效应带来的不利影响。 3. 请比较部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律，包括它们的适用场景、公式表达以及公式中各物理量的含义。 感谢观看！ $$