电工学第一章

电源外部的电路称外电路； 外电路中的电阻称外电阻。
简单的全电路
全电路欧姆定律内容：
闭合电路中的电流与电源的电动势成 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。
公式：
I= E R+r
全电路欧姆定律又可表述为：
电源电动势等于U外和U内之和。
电源电动势E= U内+U外
二、电路的三种状态
（4）合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表 的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上， 读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流 大小，以便选择适当量程的电流表。
若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量， 当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量， 直到测得正确数值为止。
热敏电阻
压敏电阻
湿敏电阻
光敏电阻
电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度 系数(NTC)的热敏电阻,电阻值随温度升高而增大的热 敏电阻称正温度系数(PTC)的热敏电阻。
热敏电阻的应用
三、电阻的连接
1．电阻的串联
像这样把多个元件逐个顺次连接起来,就组成 了串联电路。
三、电阻的连接
电阻的串联 电路
§1-1 电路及基本物理量
一、电路的组成及作用
电路：电流流通的路径。 电路的组成：电源、负载、导线和控制装置。
实物接线图
用电气符号描述电路连接情况的图，称电路 原理图，简称电路图。
进行能量的转换、传输和分配
电能传输示意图 实现信息的传递和处理
信息处理示意图
电路通常有三种状态： 通路：电路构成闭合回路，有电流流过。
开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也 称断路。
短路：短路是电源未经负载而直接由导体构成 闭合回路。
电气图用图形符号
名称
外形
二极管
图形符号 文字符号 VD
电流表
电容器 滑动变阻
器
A
PA
C RP
（转下页）
名称 电感器
熔断器
三相异步电 动机 电压表
外形
电池
图形符号
文字符号 L
FU
M
3～
M
V
PV
GB
(1)电路中各电阻两端的电压相等,且等于电路两端 的电压。
电阻并联电路具有以下特点: (2)电路的总电流等于流过各电阻的电流之和,即
(3)电路的等效电阻(即总电阻)的倒数等于各并联电 阻的倒数之和,即
(4)电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比, 即
3．电阻的混联
既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻 混联电路。
I
GB
U
R
部分电路
如果以电压为横坐标，电流为纵坐标，可画出电 阻的U/I关系曲线，即伏安特性曲线。电阻元件的伏安 特性曲线是直线时，称为线性电阻其电阻值可认为是不 变的常数。如果不是直线，则称为非线性电阻。
§1-3 全电路欧姆定律
二、全电路欧姆定律
全电路是含有电源的闭合电 路。
电源内部的电路称内电路； 电源内部的电阻称内电阻，简称 内阻。
§1-2 电阻及其连接
一、电阻率和电阻定律
电阻率小，电流容易通过的物体称为导体。 电阻率大，几乎不能通过电流的物体称为绝缘体。 导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体。 在一定条件下，某些材料的电阻会变为零，称为超导体。
导体、半导体和绝缘体
绝缘材料制成底板
半导体材料制成的集成电路
接口镀金或银，以增强导电性能
（3）直流电压表表壳接线柱上标明的“+” “-” 记号，应和被测两点的电位相一致,即“+”端接高电 位,“-”端接低电位，不能接错，否则指针要反转， 并会损坏电压表。
（4）合理选择电压表的量程,其方法和电流表相同。
电压的测量方法：
直流电压表表壳接线柱上标明的“+”“－”记号， 应和被测两点的电位相一致，即“+”端接高电位，“－” 端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电压 表。
上式表明,在电阻串联电路中，阻值越大的电阻分 配到的电压越大；反之电压越小。
有一只万用表,表头等效内阻Ra=10 kΩ,满刻度 电流(即允许通过的最大电流)Ia=50 mA,如改装成量 程为10 V的电压表,应串联多大的电阻?
2．电阻的并联 像这样把多个元件并列地连接起来,由同一电压
电阻并联电路具有以下特点：
电路的三种状态
1．有载 开关SA接到位置“3”时，电路处于有载状态。电路中电流为
I= E R+r
端电压与输出电流的关系为
U外 =E −U内 =E − Ir
电路有载状态
2．开路（断路） 开关SA接到位置“2”时，电路处于开路状态。
I =0 U内 = Ir = 0 U外 = E − Ir = E
电路开路状态
电源端电压U与电源电动势E的关系为： U = E－Ir
电源端电压随负载电流 变化的关系特性称为电源的 外特性，其关系特性曲线称 为电源的外特性曲线。
电源端电压U随着电流I 的增大而减小。电源内阻越 大，直线倾斜得越厉害；直 线与纵轴交点的纵坐标表示 电源电动势的大小（I=0时， U=E）。
电源的外特性曲线
不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂 电路。
分析复杂电路要应用基尔霍夫定律。
电路的基本术语
支路
电路中的每一个分支称为一条支路。它由一个 或几个相互串联的元件所构成。含有电源的支路称 有源支路，不含电源的支路称无源支路。
a)电阻的串联电路
b)等效电路
三、电阻的连接
电阻串联电路具有以下特点: (1)电路中流过每个电阻的电流都相等。 (2)电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之 和,即
(3)电路的等效电阻(即总电阻)等于各串联电阻之和, 即
三、电阻的连接
电阻串联电路具有以下特点： (4)电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比, 即
5
5
6
6
7
7
×104
—
×105
—
×106
—
×107
—
（转下页）
灰8
8
8
×108
—
白9
9
9
×109
—
金—
—
—
10－1
+5%
银—
—
—
10－2
+10%
（转下页）
电阻上面常用四道色环或五道色环来表示电阻 值。
阻值为27kΩ、允许偏差±5%的电阻器
阻值为17.4Ω、允许偏差为±1%的电阻器
敏感电阻器
敏感电阻是指对温度、电压、湿度、光照、气 体、磁场、压力等作用敏感的电阻器。如热敏电阻、 压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。
类型
名称
外形
碳膜电阻器
固定 线绕电阻器 电阻器
金属膜电阻器
电路符号
（转下页）
类型
ห้องสมุดไป่ตู้
名称
滑动变阻器
可变 带开关电位器 电阻器
微调电位器
外形
电路符号
RP RP
固定电阻色环的识读
黑0 棕1 红2 橙3
0
0
1
1
2
2
3
3
×100 ×101 ×102 ×103
— +1% +2% —
黄4 绿5 蓝6 紫7
4
4
塑料绝缘体
金属导体
橡胶绝缘体
橡胶绝缘体
金属导体
木柄、绝缘 金属、导电
常用电工工具
金属、导电 塑料、绝缘
导体的电阻是导体本身的一种性质。它的 大小决定于导体的材料、长度和横截面积，可 按下式计算：
R=ρ l
S
式中ρ称为材料的电阻率，电阻率的大小 反映了物体的导电能力。
二、常用电阻器
电阻器也简称电阻。
即：电源的开路电压等于电源电动势。
3．短路 开关SA接到位置“1”时，相当于电源两极被导线
直接相连。
电路中短路电流为
I短 = E / r
电路短路状态
由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大 。
此时电源U对外= E输−出I电短r压= 0
§1-4 基尔霍夫定律
试试能用电阻串、并联化简，并用欧姆定 律求解吗？
四、电功和电功率
1．电功
电流所做的功,称为电功，用字母W表示,单位为焦耳
(J)。研究表明,电流在一段电路上所做的功等于这段电路
两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，
即：
式中W、U、I、t的单位分别为J、V、A、s。
电能的另一个常用单位是千瓦时(kW·h),即通常所说的 1度电,它和焦耳的换算关系为：
下图所示电路中，已知E1 =24V ，E2 =12V ，电 源内阻可忽略不计，R1 = 3Ω，R2=4Ω，R3 =5Ω，分别
选D 点和E 点为参考点，试求A、B、D、E 四点的电
位及UAB和UED的值。
3．电动势
电源将正电荷从电源负极经电源内部移到 正极的能力用电动势表示，电动势的符号为E， 单位为V。
I=Q t
式中，I、Q 、t的单位分别为A、C、s。
电流的大小可用电流表进行测量。测量时应注意：
（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直 流电流表测量。
（2）电流表应串接到被测量的电路中。
（3）注意直流电流表的正负极性 直流电流表表壳接线柱上标明的“+”、“－”记号， 应和电路的极性相一致，不能接错，否则指针要反转，既 影响正常测量，也容易损坏电流表。
为了在接入电流表后对电路的原有工作状况影 响较小，电流表的内阻应尽量小。
3．电流的方向
习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因 此电流的方向实际上与自由电子和负离子移动的方向 相反。