第1章電路基本知識1/501.1電路概念1.2電路中主要物理量1.3電阻1.4歐姆定律1.5電功與電功率1.6技能訓練:驗證歐姆定律接線及測量內容2/501.1電路概念1.1.1電路和電路組成1.1.2電路圖3/501.1.1電路和電路組成

電流流經路徑稱為電路。通常電路由電源、負載和中間步驟（導線和開關）等基本部分組成。4/50電源電源是將其它形式能轉換成電能裝置。負載負載是將電能轉換成其它形式能量裝置。導線和開關導線是用來連接電源和負載元件。開關是控制電路接通和斷開裝置。5/501.1.2電路圖交流電動機直流電動機

交流發電機

電燈

二極管

直流發電機

熔斷器

電壓表

抽頭線圈

不連接導線

電流表鐵芯線圈連接導線電容

線圈接地

電位器

電池

接機殼

電阻

開關

交直流電

交流電

直流電用國家統一要求圖形符號畫成電路模型圖稱為電路圖。表1.1部分電工圖形符號（摘自GB/T4728—）6/501.2電路中主要物理量1.2.1電流1.2.2電壓和電位1.2.3電動勢7/501.2.1電流（I）

1.電流概念電荷定向移動形成電流。電流方向：把正電荷定向移動方向要求為電流方向。在金屬導體中，電流方向與自由電子實際定向移動方向相反。8/50

電流大小：取決于單位時間內經過導體橫截面電量。單位：安培（A）、千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）1kA=103A=106mA=109μA9/50

在進行電路分析計算時，電流實際方向有時難以確定，為此能夠預先假定一個電流方向稱為參考方向（也稱正方向），并在電路中用箭頭標出。當電流實際方向與參考方向一致時，則電流為正值；反之，電流為負值。10/50

2.電流種類直流凡大小和方向都不隨時間改變電流稱為直流電流，用I表示。交流凡大小和方向都隨時間改變電流稱為交流電流，用i表示。11/50

【例1.1】已知流經某導體橫截面電流為1.5A，問在多少時間內經過導體橫截面電量為60C？12/501.2.2電壓和電位

1.電壓（U）電壓是衡量電場力做功大小物理量。在電路中電場力把單位正電荷從a點移到b所做功，定義為a、b兩點間電壓。13/50單位：伏特（V）、千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）1kV=103V=106mV=109μV

電壓參考方向可用箭頭在圖上表示，由起點指向終點；也可用雙下標表示，前一個下標代表起點，后一個下標代表終點；電壓方向還能夠在起點標正號（+）、終點標負號（-）表示。14/50

電壓為正值（U＞0），表明電壓實際方向與參考方向一致電壓為負值（U＜0），表明電壓實際方向與參考方向相反15/50

2.電位（V）：假如在電路中選定一個參考點，則電路中某一點與參考點之間電壓即為該點電位。單位：伏特（V）計算電位時，必須先任意選定電路中某一點作為參考點，并要求該點電位為零（參考點就是零電位點）。以下列圖所表示，若取O點為參考點，則16/50

3.電壓與電位關系：如上圖所表示，因為Uao=Uab+Ubo，若取O點為參點，則Va=Uab+Vb故Uab=Va-Vb結論：電路中任意兩點間電位之差就等于這兩點之間電壓，故電壓又稱電位差。17/50【案例1.2】電位、電壓測定本案例經過電位值、電壓值測定，驗證電位相對性和電壓絕對性。【操作步驟】（1）在試驗線路板上按照下列圖連線好電路。18/50

（2）檢驗電路連接無誤后接通電源（通電前將穩壓電源調至9V）。（3）用萬用表進行測量（量程調至10V直流電壓擋）。①以d點為參考點，分別測量a、b、c、d、g、h各點電位值及電壓值Uhb、Uba、Ubc、Ucd、Uda、Uhg，將測量數據記入表1-2。②以a點參考點，重復步驟①。注意：測量電位時，用萬用表黑表筆接參考點，用紅表筆接被測點。若表針正向偏轉，則電位值為正；若表針反向偏轉，應調換表筆，然后讀出數值，此時電位值為負值。測量電壓時，應將萬用表紅、黑表筆并接在被測電路兩點上，表針正向偏轉，則電壓值為正值；若發覺表針反向偏轉時，應調換表筆，此時電壓值為負值。19/50表1.2測量數據統計測量內容參考點

Va

Vb

VcVdVg

Vh

Uhb

Uba

UbcUcdUda

Uhgd點a點結論：（1）電位含有

，它大小與參考點選擇

。（2）電壓含有

，它大小與參考點選擇

。20/50

【綜合案例】

在下列圖中，已知Uco=3V，Ucd=2V。試分別以d點和o點為參考點，求各點電位及d、o兩點間電壓Udo。21/50解：（1）以D點為參考點，即因為

所以

又因為

所以

（2）以O點為參考點，即

因為所以

因為

所以

22/501.2.3電動勢（E）

在下列圖中，為使水在C管中連續不停地流動，必須用水泵把B槽中水不停地泵入A槽中，以維持兩槽間固定水位差，也就是要確保水管C兩端有固定水壓。電源與水泵作用相同，它把正電荷由電源負極搬到正極在電路中連續不停地流動。電源是利用非電場力把正電荷由電源負極搬到電源正極。23/50

在電源內部，電源力將單位正電荷從電源負極b移動到正極a所做功稱為電源電動勢。單位：伏特（V）方向：在電源內部由負極指向正極大小：等于電源電動勢24/501.3電阻1.3.1導體電阻1.3.2電阻定律1.3.3電阻器主要指標和標志方法25/501.3.1導體電阻（R）導體對電流這種妨礙作用稱為導體電阻。單位：歐姆（Ω）、千歐（kΩ）、兆歐(MΩ)1MΩ=103kΩ=106Ω26/501.3.2電阻定律

導體電阻不但與導體本身材料相關，而且與導體長度成正比，與導體橫截面積成反比，這個結論稱為電阻定律。

式中ρ——導體電阻率，單位為歐·米（Ω·m）,它是反應材料導電性能好壞物理量。27/50表1.3幾個常見材料在20℃時電阻率材料名稱電阻率（Ω·m）用途銀1.6×10-8導線鍍銀銅1.7×10-8導線(主要導線材料)鋁2.9×10-8導線鎢5.3×10-8

白熾燈燈絲、電器觸頭鐵1.0×10-7錳銅合金4.4×10-7標準電阻康銅合金5.0×10-7標準電阻鎳鉻合金1.0×10-6

電爐絲電木1010～1014絕緣體（制作電器）橡膠1013～101628/501.3.2電阻定律

【例1.2】試計算長度為100m，橫截面積為2.5mm2鋁導線在20℃時電阻值是多少？解：由表1.3能夠查出鋁電阻率為29/501.3.3電阻器主要指標和標志方法

1.電阻器主要指標標稱阻值為了便于生產，同時考慮到能夠滿足實際使用需要，國家要求了一系列數值作為產品標準，這一系列叫電阻標稱系列值。允許偏差電阻器標稱阻值與實際阻值不完全相符，存在著誤差（偏差）。當R為實際阻值、RH為標稱阻值時，允許偏差表示式為：（R-RH）/RH。允許偏差表示電阻器阻值準確程度，慣用百分數表示。標稱功率也稱為額定功率，是指在一定條件下，電阻器長久連續工作所允許消耗最大功率。30/50

2.電阻器標志方法額定功率、阻值、偏差等電阻器性能指標普通用數字和文字符號直接標在電阻器表面上，也能夠用不一樣顏色表示不一樣含義。色標法是用顏色表示元件各種參數并直接標注在產品上一個標志方法。31/50表1.5電阻值色標符號

顏色有效數字乘數允許偏差(%)

顏色

有效數字

乘數

允許偏差(%)

銀色—10-2

±10黃色

4104

—金色—10-1

±5綠色5105

±0.5黑色0100

—藍色

6106

±0.2棕色1101

±1紫色7107

±0.1紅色2102

±2灰色

8108

—橙色3103

—白色9109

+50-20

32/50

阻值為26000Ω、允許偏差±5%電阻器，表示方法以下列圖（a）所表示。阻值為17.4Ω、允許偏差為±1%電阻器，表示方法如上圖（b）所表示。33/501.4歐姆定律1.4.1部分電路歐姆定律1.4.2全電路歐姆定律1.4.3電源外特征34/501.4.1部分電路歐姆定律

只含有負載而不包含電源一段電路稱為部分電路。

導體中電流，與導體兩端電壓成正比，與導體電阻成反比，這個規律稱為部分電路歐姆定律。35/50

【例1.3】當一個白熾燈接上4.5V電壓時，其燈絲工作電阻值為1.5Ω。試問此時流經燈泡電流是多少？36/501.4.2全電路歐姆定律全電路是指含有電源閉合電路。在一個閉合電路中，電流與電源電動勢成正比，與電路中內電阻和外電阻之和成反比，這個規律稱為全電路歐姆定律。37/50

【例1.4】有一電源電動勢E=3V，內阻r=0.4Ω，外接負載電阻R=9.6Ω，試求電源端電壓和內壓降。

解：由全電路歐姆定律,得故電源端電壓內壓降38/50

【例1.5】已知電池開路電壓UK=1.5V，接上9Ω負載電阻時，其端電壓為U=1.35V,試求電池內電阻r。39/501.4.3電源外特征

1.電源外特征電源端電壓隨負載電流改變關系特征稱為電源外特征，其關系特征曲線稱為電源外特征曲線。

2.電路三種狀態(1)通路40/50

(2)開路(3)短路

電源短路是嚴重故障狀態，必須防止發生。但有時在調試和維修電氣設備過程中，有意將電路中某一部分短路，這是為了讓與調試過程無關部分暫不通電流，或是為了便于發覺故障而采取一個特殊方法，這種方法也只有在確保電路安全情況下才能采取。電流I=0電源端電壓U=E電流電源端電壓U=041/50【綜合案例】

在下列圖所表示電路中，設電阻R1=14Ω，R2=9Ω。當開關S接到位置1時，由電流表測得I1=0.2A；接到位置2時，測得I2=0.3A。試求電源電動勢E和內電阻r。42/50解：依據全電路歐姆定律，可列出聯立方程：消去E，解得

E=I1R1+I1r

E=I2R2+I2r把r=1Ω代入E=I1R1+I1r，可得E=3V43/501.5電功與電功率

1.5.1電功1.5.2電功率1.5.3焦耳定律1.5.4負載額定值44/501.5.1電功（W）

電流所做功稱為