§1—3?§1—1電路及基本物理量§1—2?電阻與電導歐姆定律直流電路§1—4?§1—5?§1—6??§1—7??電功與電功率電阻的串聯、并聯和混聯基爾霍夫定律戴維南定理§1—1電路及基本物理量一、電路的組成、作用及狀態1.電路的組成由燈泡、連接導線、電池和開關組成的，將電池電能傳輸給燈泡使其發光的導電回路被稱為電路，在電路中電荷的定向運動形成電流，如圖所示。電路與電流電路圖電路方框圖電路一般由電源、負載、導線和控制裝置四部分組成。（1）電源電源是為電路提供電能的設備，如干電池、蓄電池、發電機等。（2）負載負載又稱用電器，其作用是將電能轉變為其他形式的能。（3）導線導線起連接電路和輸送電能的作用。（4）控制裝置控制裝置的主要作用是控制電路的通斷，如開關、繼電器等。常見電源a)干電池?b)蓄電池?c)發電機組計算機電路2.電路的基本作用電能傳輸示意圖信息傳輸示意圖3.電路的狀態通路——電路構成閉合回路，有電流流過。開路——電路斷開，電路中無電流通過。開路也稱斷路。短路——短路時電源未經負載而直接由導線構成回路。電路的三種狀態a）通路?b）開路?c）短路二、電流1.電流的形成電荷的定向移動形成電流。在金屬導體中，能定向移動的電荷是帶負電的自由電子；在導電液體如蓄電池電解液中，能定向移動的電荷是正負離子（見圖）。電流的形成a）金屬導體中的電流?b）導電液體中的電流2.電流的大小電流的大小是指單位時間內通過導體橫截面的電量，即如果在1秒（s）內通過導體橫截面的電量為1庫侖（C），則導體中的電流就是1安培（A）。常用的電流單位還有毫安（mA）、微安（μA）等，不同單位間的換算關系如下。直流電流的測量a）測量電路圖?b）測量電路接線圖3.電流的方向習慣上把正電荷定向移動的方向規定為電流的方向，因此，自由電子和負離子移動的方向與電流方向相反。大小和方向都不隨時間而變化的電流稱為穩恒電流（見圖a），簡稱直流。大小和方向都隨時間作相應變化的電流，稱為交變電流（見圖b），簡稱交流。直流電和交流電a）直流電?b）交流電電流的正負a）I

＞0?b）I

＜0三、電壓、電位和電動勢1.電壓在金屬導體中雖然有許多自由電子，但只有在外加電場的作用下，這些自由電子才能做有規則的定向移動而形成電流。電場力將單位正電荷從a點移到b點所做的功，稱為a、b兩點間的電壓，用Uab表示。電壓的單位為伏特（V）。水壓與水流電壓與電流原則上電壓的參考方向可任意選取，但如果已設定電流參考方向，則電壓參考方向最好選擇與電流參考方向一致，稱為關聯參考方向。當電壓的實際方向與參考方向一致時，電壓為正值；反之，電壓為負值。電壓參考方向的表示方法a）箭頭表示法?b）極性表示法?c）下標表示法2.電位如果在電路中選定一個參考點（即零電位點），則電路中某一點與參考點之間的電壓即為該點的電位，電位的單位也是伏特（V）。電路中任意兩點之間的電壓就等于這兩點之間的電位差，即Uab?=?Ua-Ub，故電壓又稱電位差。3.電動勢電源移動正電荷的能力用電動勢表示，符號為E，單位為伏特（V）。電源電動勢在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢的方向規定為在電源內部由負極指向正極，如圖所示。直流電動勢的兩種符號§1—2?電阻與電導一、電阻與電阻率當電流通過導體時，由于做定向移動的電荷會和導體內的帶電粒子發生碰撞，所以導體在通過電流的同時也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。導體的電阻常用R

表示。電阻的單位為歐姆（Ω），比較大的單位還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）。電阻率的大小反映了物體的導電能力，電阻率越小物體越容易導電，容易導電的物體稱為導體；電阻率越大越不容易導電，不容易導電的物體稱為絕緣體，導電能力介于導體和絕緣體之間的物體稱為半導體（見圖）。導體、半導體和絕緣體二、電阻與溫度的關系一般來說，各種材料的電阻率都隨溫度變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大；電解液、半導體和絕緣體的電阻率則隨溫度升高而減小；而有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻。三、電阻器的選用常用電阻器四、電阻器的主要指標1.標稱阻值標志在電阻器上的電阻值稱為電阻器的標稱阻值。2.允許誤差允許誤差是電阻器和電位器實際阻值相對于標稱阻值的最大允許偏差范圍，它表示產品的精度。3.額定功率額定功率也稱標稱功率，是指在一定的條件下，電阻器長期連續工作所允許消耗的最大功率。五、電阻器的標志方法目前小功率的電阻器廣泛使用色標法。色標法就是用顏色表示電阻器電阻值和精度的標志方法。兩種色環電阻器阻值的標注圖a）四個色環的電阻器?b）五個色環的電阻器六、電導電阻的倒數稱為電導，用符號G表示，即導體的電阻越小，電導就越大，表明導體的導電性能越好。電導的單位是西門子，簡稱西，用字母S表示。§1—3?歐姆定律一、部分電路歐姆定律只含有負載而不包含電源的一段電路稱為部分電路，如圖a虛線框部分所示。部分電路a）電壓與電流參考方向相同?b）電壓與電流參考方向相反部分電路歐姆定律的內容是：流過導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。表達式為式中?I——導體中的電流，A；

U——導體兩端的電壓，V；

R——導體的電阻，Ω。全電路歐姆定律的內容是：全電路中的電流與電源的電動勢成正比，與電路的總電阻（內電路電阻與外電路電阻之和）成反比，表達式為

式中?I——電路中的電流，A；

E——電源電動勢，V；

R——外電路電阻，Ω；

r——內電路電阻，Ω。由上式可得

E=IR+Ir在閉合電路中，電源的電動勢數值上等于U

外和U

內之和，即E?=?U

外

+?U

內簡單的全電路?電源電動勢E=U

外+U

內電源的外特性曲線電路的三種狀態1.通路開關SA接到位置“3”時，電路處于通路狀態。電路中電流為端電壓與輸出電流的關系為通常把通過大電流的負載稱為大負載，通過小電流的負載稱為小負載。2.開路（斷路）開關SA接到位置“2”時，電路處于開路狀態，相當于負載電阻R=?∞或電路中某處連接導線斷開，此時電路中電流為零，即電源的開路電壓等于電源的電動勢。U=E-Ir=E3.短路開關SA接到位置“1”時，相當于電源兩極被導線直接連接，電路中短路電流?I

短

=?E/r。由于電源內阻一般都很小，所以短路電流極大，此時電源對外輸出電壓U?=?E-I

短

r?=?0。§1—4?電功與電功率一、電功1.電功的概念當電流通過燈絲時就做功，電能轉化為熱能和光能。電流所做的功，簡稱電功，用字母W

表示。電流通過電器把電能轉化為其他形式的能量a）燈泡?b）電動機2.電功的大小實驗表明，電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t

三者的乘積，即W=Uit3.電功的單位國際單位：焦耳（J），簡稱焦常用單位：度（kW·h）1度＝1千瓦時?=?3.6×106

焦4.測量電路消耗電能的儀表——電能表電能表一般分為機械式和電子式兩種。電能表a）機械式電能表?b）電子式電能表二、電功率1.電功的概念為了衡量電流做功的快慢，需要引入一個新的物理量，即電功率。電流在單位時間內所做的功稱為電功率，用字母P

表示，單位為瓦特，計算公式如下：對于純電阻電路，上式還可以寫為：幾種電氣設備的功率a）0.001?W的電子計算器?b）60?W的便攜式計算機?c）600?W的微波爐三、電流的熱效應電流通過導體時使導體發熱的現象稱為電流的熱效應。1.焦耳-楞次定律焦耳-楞次定律的內容是：電流通過導體產生的熱量，與電流的平方、導體的電阻以及通電的時間成正比，即Q=I2RtQ

的單位是焦耳（J）。2.電流熱效應的應用電流熱效應在生活中的應用實例a）電飯煲?b）電吹風?c）電熨斗3.電流熱效應的危害電流的熱效應也有不利的一面，元器件和電氣設備發熱過多，不僅消耗電能，而且會加速絕緣材料的老化，嚴重時還會引起電氣火災。四、負載的額定值電氣元件和設備能夠長期安全工作時所允許的最大電流、最大電壓和最大功率分別稱為額定電流、額定電壓和額定功率。電氣設備在額定功率下的工作狀態稱為額定工作狀態，也叫滿載；低于額定功率的工作狀態叫輕載；高于額定功率的工作狀態叫過載或超載。燈泡上的額定值§1—5電阻的串聯、并聯和混聯一、電阻的串聯如圖所示為由三個電阻組成的串聯電路。電阻的串聯電路及對應的等效電路a）電阻的串聯電路?b）等效電路1.電阻串聯電路的特點（1）電路中流過每個電阻的電流都相等。I1?=?I2?=?I3?=?…?=?In（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和，即U?=?U1?+?U2?+?…?+?Un（3）電路的等效電阻（即總電阻）等于各電阻阻值之和，即R?=?R1?+?R2?+?…?+?Rn（4）電路中各個電阻兩端的電壓與它的阻值成正比，即兩個電阻串聯電路2.電阻串聯電路的實際應用（1）分壓作用。電阻通過電流要產生電壓降，可以承擔電路的一部分電壓。（2）限流作用。在電源電壓不變的情況下，電路中的電流將要減小，所以串聯電阻可起到限流作用。（3）采用幾個電阻串聯來得到阻值較大的電阻。二、電阻的并聯家庭用電器的并聯連接1.電阻并聯電路的特點（1）電路中各電阻兩端的電壓相等，且等于電路兩端的電壓。U1?=?U2?=?U3?=?…?=?Un（2）電路的總電流等于流過各電阻的電流之和，即I?=?I1?+?I2?+?…?+?In（3）電路的等效電阻（即總電阻）的倒數等于各并聯電阻的倒數之和，即（4）電路中通過各支路的電流與支路的阻值成反比，即IR?=?I1R1?=?I2R2?=?…?=?InRn上式表明，阻值越大的電阻所分配到的電流越小，反之電流越大。電阻的并聯電路及對應的等效電路a）電阻的并聯電路?b）等效電路兩個電阻并聯電路2.電阻并聯電路的實際應用（1）凡是額定電壓相同的負載都采用并聯工作方式。（2）獲得較小阻值的電阻。（3）擴大電流表的量程。三、電阻的混聯電路中既有電阻的串聯，又有電阻的并聯，這種連接方式叫作電阻的混聯。§1—6?基爾霍夫定律一、電路基本概念1.支路電路中的每一個分支稱為支路。它由一個或幾個相互串聯的電路元件構成。其中含有電源的支路稱為有源支路，不含電源的支路稱為無源支路。2.節點3條或3條以上支路所匯成的交點稱為節點。3.回路和網孔電路中任一閉合路徑都稱為回路，一個回路可能只含一條支路，也可能包含幾條支路，其中，最簡單的回路又稱獨立回路或網孔。復雜電路二、基爾霍夫定律1.基爾霍夫第一定律水流即對任一節點來說：流入（或流出）該節點電流的代數和恒等于零。流進某一節點的電流之和恒等于流出該節點的電流之和，即∑I

進

=?∑I出。這就是基爾霍夫第一定律，又稱節點電流定律。電流與水流2.基爾霍夫第二定律在任一閉合回路中，各段電路電壓降的代數和恒等于零。這就是基爾霍夫第二定律，又稱回路電壓定律，用公式表示為∑U?=?0。上下樓梯復雜回路§1—7?戴維南定理戴維南定理的定義是:任何一個線性有源二端網絡對于外電路而言，都可以用一個具有恒定電動勢的等效電源和電阻串聯來代替，等效電源的電動勢E等于二端網