1、第一章第一章電學基礎知識電學基礎知識 本章導讀本章導讀 第一節第一節電路電路 第二節第二節電流電流 第三節第三節電壓與電位電壓與電位 第四節第四節電動勢電動勢 第五節第五節電阻電阻 第六節第六節歐姆定律歐姆定律 第七節第七節焦耳定律焦耳定律 第八節第八節電功與電功率電功與電功率下一頁返回1本章導讀本章導讀 本章為電學基礎知識，主要介紹電路的定義和組成，講述電路中的本章為電學基礎知識，主要介紹電路的定義和組成，講述電路中的基本物理量和基本定律，包括電壓、電流、電位、電動勢等重要概念基本物理量和基本定律，包括電壓、電流、電位、電動勢等重要概念;歐姆定律、焦耳定律等基本定律歐姆定律、焦耳定律等基本定

2、律;電流的方向和電位的計算等知識點。電流的方向和電位的計算等知識點。返回2什么是電路？什么是電路？3第一節第一節電路電路 電路是電流通過的路徑電路是電流通過的路徑，是由各種元器件按一定方式連接，是由各種元器件按一定方式連接起來的總體。起來的總體。圖圖1-1就是一個簡單的電路，它是由燈泡、開關、導線就是一個簡單的電路，它是由燈泡、開關、導線和電池四部分組成的。當開關閉合的時候，燈泡會變亮，而當開關斷和電池四部分組成的。當開關閉合的時候，燈泡會變亮，而當開關斷開的時候，燈泡會熄滅。這是因為在開關閉合的時候，電路中有了電開的時候，燈泡會熄滅。這是因為在開關閉合的時候，電路中有了電流，電流通過電路流過

3、燈泡從而使燈泡工作。當開關斷開的時候，電流，電流通過電路流過燈泡從而使燈泡工作。當開關斷開的時候，電路中就沒有了電流，從而使燈泡失去了電流而停止工作。路中就沒有了電流，從而使燈泡失去了電流而停止工作。下一頁返回圖1-1 簡單的電路4第一節第一節電路電路 在在圖圖1-1電路中，各個元件都實現了不同的功能電路中，各個元件都實現了不同的功能:電池是產生電能的源電池是產生電能的源泉，我們把它稱作泉，我們把它稱作電源電源;燈泡消耗了電能，我們稱它為燈泡消耗了電能，我們稱它為負載負載;導線起到導線起到了傳輸的作用，它把電能從電源傳送到了負載當中了傳輸的作用，它把電能從電源傳送到了負載當中;開關控制電路中開

4、關控制電路中的電流何時能通過導線傳輸，何時不能傳輸。的電流何時能通過導線傳輸，何時不能傳輸。 因此，我們可以發現因此，我們可以發現電路是由電源、導線、負載和開關四元件組成電路是由電源、導線、負載和開關四元件組成的。的。 1.電源電源電源是提供電能的設備。它的作用是將其他形式的能量轉化為電能，電源是提供電能的設備。它的作用是將其他形式的能量轉化為電能，并把電能源源不斷地提供給負載。常見的電源有電池、發電機等。并把電能源源不斷地提供給負載。常見的電源有電池、發電機等。上一頁 下一頁返回5第一節第一節電路電路2.導線導線導線是用來連接電源與負載的。電路通過導線構成一個閉合的回路，導線是用來連接電源與

5、負載的。電路通過導線構成一個閉合的回路，起著輸送和分配電能的重要作用。一般常用的導線是鋁導線或銅導線。起著輸送和分配電能的重要作用。一般常用的導線是鋁導線或銅導線。3.負載負載負載是各種用電設備的總稱。它的作用是將電能轉換為其他形式的能負載是各種用電設備的總稱。它的作用是將電能轉換為其他形式的能量。量。 4.開關開關 開關是控制電路的閉合與斷開的。通過開關來影響負載的工作情況。開關是控制電路的閉合與斷開的。通過開關來影響負載的工作情況。常見的開關有按鈕、閘刀開關等。常見的開關有按鈕、閘刀開關等。 電路通常有三種狀態電路通常有三種狀態:通路、斷路和短路。通路、斷路和短路。上一頁 下一頁返回6第一

6、節第一節電路電路通路通路是指處處連通的電路。通路狀態下電路中有電流流過。圖是指處處連通的電路。通路狀態下電路中有電流流過。圖1-1所所示開關閉合時電路就是處于通路狀態。示開關閉合時電路就是處于通路狀態。斷路斷路是指電路中有某處斷開，不能形成一個電流的回路。斷路狀態下是指電路中有某處斷開，不能形成一個電流的回路。斷路狀態下電路中沒有電流，電路中沒有電流，圖圖1-1所示開關打開的狀態。所示開關打開的狀態。短路短路是指電流從電源正極流出后不經過負載直接流回電源負極的情況是指電流從電源正極流出后不經過負載直接流回電源負極的情況(如如圖圖1-3所示所示)。短路狀態下，電路中的電流要比通路狀態下大很多倍，

7、。短路狀態下，電路中的電流要比通路狀態下大很多倍，很容易燒毀電源，一般不允許出現這種情況。很容易燒毀電源，一般不允許出現這種情況。 上一頁返回圖1-3 短路7第一節第一節電路電路圖圖1-1所示的是電氣設備的實物圖形表示的實際電路。它的優點是形所示的是電氣設備的實物圖形表示的實際電路。它的優點是形象直觀，但是畫起來很復雜，不便于分析和研究。于是，為了電路分象直觀，但是畫起來很復雜，不便于分析和研究。于是，為了電路分析和研究的方便，實際設備往往被抽象成一些理想的模型，并用特定析和研究的方便，實際設備往往被抽象成一些理想的模型，并用特定的圖形符號表示。電路圖就是用這些統一的圖形符號畫出的電路模型的圖

8、形符號表示。電路圖就是用這些統一的圖形符號畫出的電路模型圖。如圖。如圖圖1-2就是圖就是圖1-1的電路模型圖。的電路模型圖。圖1-3 電路模型圖8第一節第一節電路電路電路中常用的部分圖形符號如下電路中常用的部分圖形符號如下表表1-1所示。所示。表1-1 常用電路圖形符號9知知識識鏈鏈接接理想電路元件理想電路元件 電路模型中的所有元件均為理想電路元件。實際電路元電路模型中的所有元件均為理想電路元件。實際電路元件的電特性是多元的、復雜的。消耗電能的電特性可用電件的電特性是多元的、復雜的。消耗電能的電特性可用電阻元件表征；產生磁場的電特性可用電感元件表片。例如，阻元件表征；產生磁場的電特性可用電感元

9、件表片。例如，由于白熾燈中耗能的因素大于產生磁場的因素，因此由于白熾燈中耗能的因素大于產生磁場的因素，因此L（電感量）可以忽略。理想電路元件的電特性是精確的、（電感量）可以忽略。理想電路元件的電特性是精確的、唯一的。唯一的。10第二節第二節電流電流 電流是指電荷的定向移動。電流是指電荷的定向移動。電流的大小稱為電流強度電流的大小稱為電流強度(簡稱電流，符號為簡稱電流，符號為I)，是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量，每秒通過一庫侖的電量稱為一是指單位時間內通過導線某一截面的電荷量，每秒通過一庫侖的電量稱為一安培安培(A)。安培是國際單位制中所有電性的基本單位。除了。安培是國際單位制中所有電性

10、的基本單位。除了A，常用的單，常用的單位有毫安位有毫安(mA)及微安及微安(A)。安德烈瑪麗安培（Andr-Marie Ampre，1775年1836年），法國物理學家、化學家、數學家，在電磁作用方面的研究成就卓著。電流的國際單位安培即以其姓氏命名。1802 年他在布爾讓-布雷斯中央學校任物理學和化學教授；1808年被任命為法國帝國大學總學監，此后一直擔任此職 ；1814 年被選為帝國學院數學部成員；1819年主持巴黎大學哲學講座；1824年擔任法蘭西學院實驗物理學教授。下一頁返回11第二節第二節電流電流 一、電流的方向一、電流的方向 物理上規定電流的方向是正電子的流動方向物理上規定電流的方向

11、是正電子的流動方向或者負電子的流動的反方向。在金屬導體中，電或者負電子的流動的反方向。在金屬導體中，電流是靠電子的定向移動產生的，而電子是帶負電流是靠電子的定向移動產生的，而電子是帶負電荷的，所以我們也可以理解成電流的方向是負電荷的，所以我們也可以理解成電流的方向是負電荷移動的方向。而在某些液體或者氣體中，電流荷移動的方向。而在某些液體或者氣體中，電流則是正或負離子在電場力作用下有規則的運動形則是正或負離子在電場力作用下有規則的運動形成的。綜合以上兩種情況就會發現，電流的方向成的。綜合以上兩種情況就會發現，電流的方向沒有一個統一判定的標準，沒有一個統一判定的標準，于是規定正電荷的運于是規定正電

12、荷的運動方向為電流的方向。動方向為電流的方向。12第二節第二節電流電流 雖然電流的方向規定為正電荷的運動方向，然而在復雖然電流的方向規定為正電荷的運動方向，然而在復雜電路的分析中，電路中電流的實際方向很難判斷出來。雜電路的分析中，電路中電流的實際方向很難判斷出來。有時，電流的實際方向還會不斷改變。因此，很難在電路有時，電流的實際方向還會不斷改變。因此，很難在電路中標明電流的實際方向。為此，在分析或計算電路時，常中標明電流的實際方向。為此，在分析或計算電路時，常可任意規定某一方向作為電流的參考方向或正方向，并用可任意規定某一方向作為電流的參考方向或正方向，并用箭頭表示在電路圖上。規定了參考方向以

13、后，電流就是一箭頭表示在電路圖上。規定了參考方向以后，電流就是一個代數量了。若電流的實際方向與參考方向一致個代數量了。若電流的實際方向與參考方向一致(如如圖圖1-4 (a)所示所示)，則電流為正值，則電流為正值;若兩者相反若兩者相反(如如圖圖 1-4(b)所示所示)，則電流為負值。這樣，就可以利用電流的參考方向和正、則電流為負值。這樣，就可以利用電流的參考方向和正、負值來標明電流的實際方向。要注意的是，在未規定參考負值來標明電流的實際方向。要注意的是，在未規定參考方向的情況下，電流的正、負號是沒有意義的。方向的情況下，電流的正、負號是沒有意義的。上一頁 下一頁返回13第二節第二節電流電流 電流

14、的參考方向除了用箭頭在電路圖上表示外，還可用雙電流的參考方向除了用箭頭在電路圖上表示外，還可用雙下標表示，如對某一電流用下標表示，如對某一電流用is。表示其參考方向由。表示其參考方向由a指向指向b，如如圖圖1-4(c)所示。用所示。用iba表示其參考方向由表示其參考方向由b指向指向a，如，如圖圖1-4(d)所示。顯然，兩者相差一個負號，即所示。顯然，兩者相差一個負號，即:上一頁 下一頁返回14第二節第二節電流電流 二、電流的大小二、電流的大小 電流的大小由在一定時間內通過導體橫截面的電荷量的多少決定。電流的大小由在一定時間內通過導體橫截面的電荷量的多少決定。在相同的時間內通過導體橫截面的電荷量

15、越多就表示流過該導體的電在相同的時間內通過導體橫截面的電荷量越多就表示流過該導體的電流越強，反之則越弱。電流的強弱用電流強度來衡量，通常規定流越強，反之則越弱。電流的強弱用電流強度來衡量，通常規定:單單位時間內通過導體橫截面的電荷量為電流強度，用字母位時間內通過導體橫截面的電荷量為電流強度，用字母1表示。若在表示。若在t秒內通過導體的橫截面的電荷量是秒內通過導體的橫截面的電荷量是Q，則電流可以表達為，則電流可以表達為:上一頁 下一頁返回15第二節第二節電流電流電流的單位是安培，簡稱安，用字母電流的單位是安培，簡稱安，用字母A表示，電荷量的單位是庫侖，表示，電荷量的單位是庫侖，簡稱庫，用簡稱庫，

16、用C表示。若在表示。若在is內通過導體橫截面的電荷量為內通過導體橫截面的電荷量為1C，則電流，則電流強度就是強度就是lAo 常用的電流的單位還有常用的電流的單位還有kA(千安千安)、mA(毫安毫安)、wA(微安微安)，它們之，它們之間的換算關系為間的換算關系為:上一頁 下一頁返回16第二節第二節電流電流電流分為直流電流和交流電流兩大類電流分為直流電流和交流電流兩大類:凡是大小和方向都不隨時間變凡是大小和方向都不隨時間變化的電流，稱為穩恒電流，簡稱直流化的電流，稱為穩恒電流，簡稱直流(簡寫作簡寫作DC);凡是大小和方向都凡是大小和方向都隨時間變化的電流，稱為交變電流，簡稱交流隨時間變化的電流，稱

17、為交變電流，簡稱交流(簡寫作簡寫作AC)。 交流電流的大小是隨時間變化的，可以在一個很短時間交流電流的大小是隨時間變化的，可以在一個很短時間t內研究內研究它的大小。在它的大小。在t時間內，若導體橫截面的電荷量的變化是時間內，若導體橫截面的電荷量的變化是Q，則瞬，則瞬間電流間電流i為為:上一頁 下一頁返回17第二節第二節電流電流例例1-1某導體在五分鐘內通過的電荷量為某導體在五分鐘內通過的電荷量為9C，求導體中的電流，求導體中的電流是多少毫安是多少毫安?上一頁 下一頁返回18第二節第二節電流電流 三、電流的密度三、電流的密度電流密度是指流過單位橫截面積的電流。電流密度是指流過單位橫截面積的電流。

18、在直流電路中，電流是均勻分布在導體橫截面積上的，電流的密度表在直流電路中，電流是均勻分布在導體橫截面積上的，電流的密度表示為示為:從上式可以看出，同一電流從上式可以看出，同一電流1流過導體，導體橫截面積流過導體，導體橫截面積S越小，則電越小，則電流密度流密度J越大，反之電流密度則越小。越大，反之電流密度則越小。上一頁 下一頁返回19第二節第二節電流電流 四、電流的測量四、電流的測量 電流的測量常用工具是電流表。按照電流表測量范圍的不同有安培電流的測量常用工具是電流表。按照電流表測量范圍的不同有安培表、毫安表、微安表等之分，在表盤上分別用表、毫安表、微安表等之分，在表盤上分別用A, mA, A標

19、明。標明。 電流表的使用規則電流表的使用規則: 1.電流表要串聯在電路中電流表要串聯在電路中(否則短路否則短路); 2.電流要從電流要從“+”接線柱入，從接線柱入，從“一一”接線柱出接線柱出(否則指針反轉否則指針反轉); 3.被測電流不得超過電流表的量程被測電流不得超過電流表的量程(否則損壞電流表否則損壞電流表); 4.絕對不允許不經過用電器而把電流表連到電源的兩極上絕對不允許不經過用電器而把電流表連到電源的兩極上(否則短否則短路路)。上一頁返回20第三節第三節電壓與電位電壓與電位 一、電壓一、電壓 大家都知道，水在管中所以能流動，是因為有著高水位和低水位之大家都知道，水在管中所以能流動，是因

20、為有著高水位和低水位之間的差別而產生的一種壓力，水才能從高處流向低處。城市中使用的間的差別而產生的一種壓力，水才能從高處流向低處。城市中使用的自來水，所以能夠一打開水門，就能從管中流出來，也是因為自來水自來水，所以能夠一打開水門，就能從管中流出來，也是因為自來水的貯水塔比地面高，或者是由于用水泵推動水產生壓力差的緣故。的貯水塔比地面高，或者是由于用水泵推動水產生壓力差的緣故。電也是如此，電流所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電也是如此，電流所以能夠在導線中流動，也是因為在電流中有著高電位和低電位之間的差別。電位和低電位之間的差別。下一頁返回21第三節第三節電壓與電位電壓與電位 從另外

21、的角度說，電壓是由于帶電導體周圍存在著電場，電場力對從另外的角度說，電壓是由于帶電導體周圍存在著電場，電場力對處在電場中的電荷有力的作用，若電場力使電荷沿電場的方向產生了處在電場中的電荷有力的作用，若電場力使電荷沿電場的方向產生了移動，我們就說電場力對電荷做了功，而衡量電場力做功本領大小的移動，我們就說電場力對電荷做了功，而衡量電場力做功本領大小的物理量就是電壓。如物理量就是電壓。如圖圖1-5示，電場力將處在電場中的正電荷示，電場力將處在電場中的正電荷Q從從a點點移動到了移動到了b點所做的功為點所做的功為。，則。，則A與電荷量與電荷量Q的比值就稱為電場中的比值就稱為電場中a, b兩點之間的電壓

22、，用符號兩點之間的電壓，用符號Uab表示。表示。上一頁 下一頁返回22第三節第三節電壓與電位電壓與電位 電壓的單位是伏特，用符號電壓的單位是伏特，用符號V表示。表示。 規定電場力把規定電場力把1C電荷量的正電荷從電荷量的正電荷從a點移動到點移動到b點，如果所做的功點，如果所做的功為為1J，那么，那么a, b兩點之間的電壓就是兩點之間的電壓就是1V。除伏特外電壓的常用單位還。除伏特外電壓的常用單位還有有kV(千伏千伏)，mV(毫伏毫伏)，V(微伏微伏)。上一頁 下一頁返回23第三節第三節電壓與電位電壓與電位 二、電壓的測量二、電壓的測量 電路中的電壓可以用電壓表來測量，電壓表的使用要注意以下幾點

23、電路中的電壓可以用電壓表來測量，電壓表的使用要注意以下幾點: 1.電壓表要并聯在被測電路兩端電壓表要并聯在被測電路兩端; 2.電流必須從電流必須從“+”接線柱流入，從接線柱流入，從“一一”接線柱流出。若電壓表接接線柱流出。若電壓表接線柱接反了，則電壓表的指針會向相反方向偏轉，易使指針打彎，甚線柱接反了，則電壓表的指針會向相反方向偏轉，易使指針打彎，甚至損壞電壓表至損壞電壓表; 3.被測電壓不要超過電壓表的量程。在不能預先估計被測電壓值的被測電壓不要超過電壓表的量程。在不能預先估計被測電壓值的情況下，可以用情況下，可以用“試觸法試觸法”來判斷被測電壓是否超過電壓表的量程來判斷被測電壓是否超過電壓

24、表的量程; 4.電壓表可以直接并聯在電源的兩極上，測出的是電源兩極間的電電壓表可以直接并聯在電源的兩極上，測出的是電源兩極間的電壓。壓。上一頁 下一頁返回24第三節第三節電壓與電位電壓與電位 三、電位三、電位空間中某一點的電位是把單位正電荷從無限遠處空間中某一點的電位是把單位正電荷從無限遠處(假設此處電位為零假設此處電位為零)帶到該點時所消耗的電能。電位是電能的強度因素，它的單位是伏特帶到該點時所消耗的電能。電位是電能的強度因素，它的單位是伏特(簡稱伏，用簡稱伏，用V表示，是表示，是voltage的縮寫的縮寫)。電位用符號。電位用符號表示。設空間表示。設空間中有兩個位置中有兩個位置1和和2，其

25、電位分別為扒和姆，則位置，其電位分別為扒和姆，則位置1對于位置對于位置2的電的電位差位差=1-2;相應，其電位降相應，其電位降E= 1-2 。后者在電化學中用得較。后者在電化學中用得較多，稱作電勢，在工業或日常生活中也常稱作電壓多，稱作電勢，在工業或日常生活中也常稱作電壓(voltage )。上一頁 下一頁返回25第三節第三節電壓與電位電壓與電位由于電壓是對電路中某兩點而言的，在分析比較復雜的電路時，特別由于電壓是對電路中某兩點而言的，在分析比較復雜的電路時，特別是在分析電子電路時，要一一說明電路中每兩點之間的電壓往往很繁是在分析電子電路時，要一一說明電路中每兩點之間的電壓往往很繁瑣，如果利用

26、電位的概念進行分析則顯得比較方便。如果在電路中任瑣，如果利用電位的概念進行分析則顯得比較方便。如果在電路中任選一點為參考點，那么電路中某點的電位就是該點到參考點之間的電選一點為參考點，那么電路中某點的電位就是該點到參考點之間的電壓。也就是說某點的電位等于電場力將單位正電荷從該點移動到參考壓。也就是說某點的電位等于電場力將單位正電荷從該點移動到參考點所做的功。如圖點所做的功。如圖1-5所示，以所示，以o點為參考點，則點為參考點，則a點的電位為點的電位為:上一頁 下一頁返回26第三節第三節電壓與電位電壓與電位規定參考點的電位為零，所以說參考點又叫零電位點。高于參考點的規定參考點的電位為零，所以說參

27、考點又叫零電位點。高于參考點的電位是正電位，低于參考點的電位是負電位。電位是正電位，低于參考點的電位是負電位。上一頁 下一頁返回27第三節第三節電壓與電位電壓與電位 三、電壓與電位的關系三、電壓與電位的關系在在圖圖1-5中，以中，以O點為參考點時，則點為參考點時，則a點與點與b點的電位分別為點的電位分別為:Um。表示電場力把單位正電荷從。表示電場力把單位正電荷從a點移動到。點所做的功，在數值上點移動到。點所做的功，在數值上等于電場力把單位正電荷從等于電場力把單位正電荷從a點移動到點移動到b點所做的功點所做的功(Uab)加上從加上從b點點移動到。點所做的功移動到。點所做的功(Uba )，即，即:

28、上一頁 下一頁返回28第三節第三節電壓與電位電壓與電位由此可以得出結論由此可以得出結論:電路中任意兩點之間的電壓就是兩點之間的電位電路中任意兩點之間的電壓就是兩點之間的電位之差，所以電壓又稱為電位差。之差，所以電壓又稱為電位差。上一頁 下一頁返回29第三節第三節電壓與電位電壓與電位例例1-2在在圖圖1-6所示的部分電路中，試求所示的部分電路中，試求a, b兩點的電位和電壓兩點的電位和電壓Uab.上一頁 下一頁返回30第三節第三節電壓與電位電壓與電位例例1-3在在圖圖1-7中，設中，設Uco =8V, Ucd =3V。試分別以。點和。試分別以。點和。點作為參考點，求點作為參考點，求d點電位和點電

29、位和d,。兩點之間的電壓。兩點之間的電壓Udo.上一頁 下一頁返回31第三節第三節電壓與電位電壓與電位由上面的計算可以得到結論由上面的計算可以得到結論:如果參考點改變了，則各點的電位也隨如果參考點改變了，則各點的電位也隨之改變，各點的電位與參考點的選擇有關。但是不管參考點如何變化，之改變，各點的電位與參考點的選擇有關。但是不管參考點如何變化，兩點間的電壓是不會改變的。通常情況下我們把大地看作參考點，也兩點間的電壓是不會改變的。通常情況下我們把大地看作參考點，也就是把大地的電位規定為零，而在電子儀器和設備中常把金屬機殼和就是把大地的電位規定為零，而在電子儀器和設備中常把金屬機殼和電路的公共接點的

30、電位規定為零電位。電路的公共接點的電位規定為零電位。上一頁 下一頁返回32第三節第三節電壓與電位電壓與電位零電位的符號是零電位的符號是(表示接大地表示接大地)、(表示電路的公共接點表示電路的公共接點或者設備的金屬外殼接地或者設備的金屬外殼接地)。所以，今后在電路中凡見到上述符號，。所以，今后在電路中凡見到上述符號，就應認為該點的電位是零電位。就應認為該點的電位是零電位。由式由式(1 -7)可知，如果可知，如果Pm Pn，則呱，則呱0，表明，表明a點到點到b點的電位在點的電位在降低降低;如果如果a b、則、則Uab 0時，材料的電阻隨時，材料的電阻隨溫度的升高而增加，這類材料稱為正溫度系數材料溫

31、度的升高而增加，這類材料稱為正溫度系數材料;當當 0時，材料時，材料的電阻值隨溫度的升高而降低，這類材料稱為負溫度材料。的電阻值隨溫度的升高而降低，這類材料稱為負溫度材料。例例1-5有一臺電動機，它的繞組是銅導線。在室溫有一臺電動機，它的繞組是銅導線。在室溫26時，測時，測得電阻值為得電阻值為1. 25;轉動轉動3h后，測得的電阻值增加到后，測得的電阻值增加到1. 5。求此時電。求此時電動機繞組線圈的溫度是多少動機繞組線圈的溫度是多少?上一頁 下一頁返回48第五節第五節電阻電阻 四、常用的電阻器四、常用的電阻器 在生產中要用到各種各樣的電阻。例如有些電氣設備，需要阻值大在生產中要用到各種各樣的

32、電阻。例如有些電氣設備，需要阻值大的電阻的電阻;有些設備，需要功率大的電阻等。這就需要專門制造一些電有些設備，需要功率大的電阻等。這就需要專門制造一些電阻元件。我們把具有一定阻值的實體元件稱為電阻器。阻元件。我們把具有一定阻值的實體元件稱為電阻器。 1.電阻器的結構與性能特電阻器的結構與性能特.點點 電阻器分為固定電阻器和可變電阻器兩類。電阻器分為固定電阻器和可變電阻器兩類。 固定電阻器的常用電工圖形符號如固定電阻器的常用電工圖形符號如圖圖1-11 (a)三種。三種。 可變電阻器的常用電工圖形符號如可變電阻器的常用電工圖形符號如圖圖1-11 (b),有線繞電阻、薄膜有線繞電阻、薄膜電阻、實心電

33、阻其阻值可以在一定范圍內變化，具有三個引出端的電電阻、實心電阻其阻值可以在一定范圍內變化，具有三個引出端的電阻器常稱為電位器。阻器常稱為電位器。上一頁 下一頁返回49第五節第五節電阻電阻 常用固定電阻器的結構和主要特點常用固定電阻器的結構和主要特點: 線繞電阻器線繞電阻器由鎳鉻、線繞電阻器線繞電阻器由鎳鉻、康銅等電阻絲繞在瓷管上制成，外涂保護層。阻值大小由電阻絲的長康銅等電阻絲繞在瓷管上制成，外涂保護層。阻值大小由電阻絲的長度、粗細和電阻率決定。線繞電阻器的功率比較大，穩定性高，但阻度、粗細和電阻率決定。線繞電阻器的功率比較大，穩定性高，但阻值較小。值較小。 薄膜電阻器薄膜電阻器由磁棒上涂一層

34、碳膜或金屬膜并刻以槽紋而薄膜電阻器薄膜電阻器由磁棒上涂一層碳膜或金屬膜并刻以槽紋而制成。阻值由薄膜的材料、厚度、槽紋長度決定。薄膜電阻器的穩定制成。阻值由薄膜的材料、厚度、槽紋長度決定。薄膜電阻器的穩定性較好，誤差小，阻值較大，但功率較小。性較好，誤差小，阻值較大，但功率較小。實心電阻器實心電阻器由碳黑、石墨、赫土、石棉等按比例混合壓制實心電阻器實心電阻器由碳黑、石墨、赫土、石棉等按比例混合壓制而成。阻值由材料的比例、電阻的幾何尺寸等因素決定。實心電阻器而成。阻值由材料的比例、電阻的幾何尺寸等因素決定。實心電阻器的阻值較大，但功率較小，穩定性差。的阻值較大，但功率較小，穩定性差。上一頁 下一頁

35、返回50第五節第五節電阻電阻 2.電阻器的主要指標電阻器的主要指標 電阻器的指標是標稱阻值、允許偏差、標稱功率、最高工作電壓、電阻器的指標是標稱阻值、允許偏差、標稱功率、最高工作電壓、穩定性、溫度特性等，其中主要指標是標稱阻值、允許偏差和標稱功穩定性、溫度特性等，其中主要指標是標稱阻值、允許偏差和標稱功率。率。 標稱阻值為了便于生產，同時考慮到能夠滿足實際使用的需要，國標稱阻值為了便于生產，同時考慮到能夠滿足實際使用的需要，國家規定一系列阻值作為產品的標準，這一系列阻值叫做電阻的標稱系家規定一系列阻值作為產品的標準，這一系列阻值叫做電阻的標稱系列阻值。列阻值。表表1-3給出了幾個標稱系列值。給

36、出了幾個標稱系列值。電阻器的標稱阻值應為表中所列數值的電阻器的標稱阻值應為表中所列數值的10n倍，其中倍，其中n為正整數、負整為正整數、負整數或者零。數或者零。 允許偏差電阻器的標稱阻值與實際阻值不完全相符，存在著一定的允許偏差電阻器的標稱阻值與實際阻值不完全相符，存在著一定的誤差誤差(偏差偏差)。設。設R為實際阻值，為實際阻值，Rn為標稱阻值，則允許偏差為標稱阻值，則允許偏差r的表達式的表達式為為:上一頁 下一頁返回51第五節第五節電阻電阻標稱功率指在一定條件下，電阻器長期連續工作所允許消耗的最大功標稱功率指在一定條件下，電阻器長期連續工作所允許消耗的最大功率。率。3.電阻器的標志方法電阻器

37、的標志方法阻值、允許偏差、標稱功率等主要指標一般用數字和文字符號直接標阻值、允許偏差、標稱功率等主要指標一般用數字和文字符號直接標在電阻器的表也可以用不同的顏色表示不同的含義，這就是我們所說在電阻器的表也可以用不同的顏色表示不同的含義，這就是我們所說的色環標志法。的色環標志法。 色環標志法是用顏色表示元件的各種參數并直接標在產品上的一種色環標志法是用顏色表示元件的各種參數并直接標在產品上的一種表示方法。采用色環標志法的電阻器顏色醒目、標志清晰、不易褪色，表示方法。采用色環標志法的電阻器顏色醒目、標志清晰、不易褪色，而且從各個方向都能看清阻值和偏差，有利于電器產品的裝配、調試而且從各個方向都能看

38、清阻值和偏差，有利于電器產品的裝配、調試和檢修。因此國際上已經廣泛地采用了色環標志法。和檢修。因此國際上已經廣泛地采用了色環標志法。 固定電阻器色環標志符號如表固定電阻器色環標志符號如表1所示，辨認這種電阻的阻值時要從所示，辨認這種電阻的阻值時要從左至右進行，最左邊為第一環。左至右進行，最左邊為第一環。上一頁 下一頁返回52第五節第五節電阻電阻下面舉兩個例子來說明色環標志法。第一個電阻的阻值為下面舉兩個例子來說明色環標志法。第一個電阻的阻值為26000，誤差為誤差為15%，表示方法如，表示方法如圖圖1-12 (a)所示。第二個電阻的阻值為所示。第二個電阻的阻值為17. 4、允許偏差為、允許偏差

39、為11%的電阻器，表示方法如的電阻器，表示方法如圖圖1-12 ( b)所示。所示。 4.電阻器的選用電阻器的選用 電路中所選電阻器的電阻值應接近應用電路中計算值的一個標稱值，電路中所選電阻器的電阻值應接近應用電路中計算值的一個標稱值，應優先選用標準系列的電阻器。一般電路使用的電阻器允許誤差為應優先選用標準系列的電阻器。一般電路使用的電阻器允許誤差為15%10%。精密儀器及特殊電路中使用的電阻器，應選用精密。精密儀器及特殊電路中使用的電阻器，應選用精密電阻器。電阻器。 選用電阻器的額定功率要符合應用電路中對電阻器功率容量的要求，選用電阻器的額定功率要符合應用電路中對電阻器功率容量的要求，一般不應

40、隨意加大或減小電阻器的功率。若電路要求是功率型電阻器，一般不應隨意加大或減小電阻器的功率。若電路要求是功率型電阻器，則其額定功率可高于實際應用電路要求功率的則其額定功率可高于實際應用電路要求功率的12倍。倍。上一頁 下一頁返回53第五節第五節電阻電阻 五、材料分類五、材料分類在電工技術中，各種材料按照它們的導電能力的強弱一般可分為導體、在電工技術中，各種材料按照它們的導電能力的強弱一般可分為導體、絕緣體、半導體和超導體，各種材料的導電性能有很大的差別。絕緣體、半導體和超導體，各種材料的導電性能有很大的差別。 1.絕緣體導電性能很差的材料稱為絕緣體。絕緣體的電阻率一般在絕緣體導電性能很差的材料稱

41、為絕緣體。絕緣體的電阻率一般在1061018 m之間。如橡膠、塑料、樹脂、玻璃、云母、陶瓷、變壓器油等。之間。如橡膠、塑料、樹脂、玻璃、云母、陶瓷、變壓器油等。 2.半導體這類材料的導電性能介于導體和絕緣體之間。半導體的電半導體這類材料的導電性能介于導體和絕緣體之間。半導體的電阻率一般在阻率一般在10610-6 m之間。半導體材料具有一些特殊的性質，所之間。半導體材料具有一些特殊的性質，所以在近代電子技術中得到廣泛的應用。以在近代電子技術中得到廣泛的應用。上一頁 下一頁返回54第五節第五節電阻電阻3.導體導電能力強的材料稱為導體。導體的電阻率一般在導體導電能力強的材料稱為導體。導體的電阻率一般

42、在1x10-8m左右。比如銅、鉛、錫等金屬。左右。比如銅、鉛、錫等金屬。 4.超導體某些物質的電阻值隨溫度下降而逐漸減少，當溫度降低到超導體某些物質的電阻值隨溫度下降而逐漸減少，當溫度降低到接近絕對零度的時候，其電阻值突然消失，這種現象就稱為超導現象。接近絕對零度的時候，其電阻值突然消失，這種現象就稱為超導現象。具有這種特性的物質稱為超導體和超導材料。具有這種特性的物質稱為超導體和超導材料。 六、電導六、電導我們把電阻的倒數稱為電導。電導用符號我們把電阻的倒數稱為電導。電導用符號G表示表示:上一頁 下一頁返回55第五節第五節電阻電阻 導體的電阻越小，電導就越大。電導大就表示導體的導電性能良好。

43、導體的電阻越小，電導就越大。電導大就表示導體的導電性能良好。電導單位是西門子，簡稱西，用符號電導單位是西門子，簡稱西，用符號S表示。表示。 例例1-6在在圖圖1-13所示電阻所示電阻R，已知，已知a=10V, b點的電位點的電位b = 8 V，流過電阻的電流，流過電阻的電流I=4A，求其電導值。，求其電導值。上一頁返回56第六節第六節歐姆定律歐姆定律 一、部分電路歐姆定律一、部分電路歐姆定律 圖圖1-14中為一個不含有電源的部分電路。當加在電阻中為一個不含有電源的部分電路。當加在電阻R兩端的電壓兩端的電壓為為U時，電阻中就有電流時，電阻中就有電流1通過。通過。1827年德國物理學家歐姆在試驗中

44、年德國物理學家歐姆在試驗中發現發現:流過電阻器的電流流過電阻器的電流1，與電阻兩端的電壓，與電阻兩端的電壓U成正比，與電阻值成正比，與電阻值R成反比，這個結論就叫做歐姆定律。在電壓、電流的參考方向一致的成反比，這個結論就叫做歐姆定律。在電壓、電流的參考方向一致的前提下，它的數學表達式為前提下，它的數學表達式為:下一頁返回57第六節第六節歐姆定律歐姆定律 歐姆定律揭示了電路中電流、電壓、電阻三者之間的關系，是電路歐姆定律揭示了電路中電流、電壓、電阻三者之間的關系，是電路的基本定律之一，它的應用十分廣泛。的基本定律之一，它的應用十分廣泛。 例例1-7有一個電阻有一個電阻R，當在兩端加上，當在兩端加

45、上U=10V的電壓時，流過的的電壓時，流過的電流為電流為1=1A，求電阻，求電阻R的阻值。的阻值。上一頁 下一頁返回58第六節第六節歐姆定律歐姆定律 二、線性電阻的電流電壓關系二、線性電阻的電流電壓關系通常所遇到的大多數電阻元件，其阻值通常所遇到的大多數電阻元件，其阻值R可以認為是不變的常數。可以認為是不變的常數。假設一個電阻假設一個電阻R=lO，則由歐姆定律得，則由歐姆定律得:U=10I。由此可知，這時電。由此可知，這時電壓壓U與電流與電流I之間是線性關系。之間是線性關系。 如果用沿水平方向的橫坐標表示電壓如果用沿水平方向的橫坐標表示電壓U，沿垂直方向的縱坐標表示，沿垂直方向的縱坐標表示電流

46、電流1，則可根據表達式，則可根據表達式:U = 10I作曲線圖，如作曲線圖，如圖圖1-15所示，這是一條所示，這是一條直線。直線。 這種電壓與電流之間總是具有直線關系的電阻稱為線性電阻。線性這種電壓與電流之間總是具有直線關系的電阻稱為線性電阻。線性電阻是一種線性的電路元件，全部由線性元件構成的電路叫做線性電電阻是一種線性的電路元件，全部由線性元件構成的電路叫做線性電路。路。在一般情況下，表示一個元件的電壓與電流之間的關系曲線，稱為此在一般情況下，表示一個元件的電壓與電流之間的關系曲線，稱為此元件的伏安特性曲線，元件的伏安特性曲線，圖圖1-15為電阻的伏安特性曲線。為電阻的伏安特性曲線。上一頁

47、下一頁返回59第六節第六節歐姆定律歐姆定律 三、全電路歐姆定律三、全電路歐姆定律 全電路是指含有電源的閉合電路。如圖全電路是指含有電源的閉合電路。如圖1-16所示，圖中的虛線框內所示，圖中的虛線框內代表一個電源，用字母代表一個電源，用字母G表示。電源的內部一般都是有電阻的，此電表示。電源的內部一般都是有電阻的，此電阻稱為電源的內電阻，用阻稱為電源的內電阻，用r表示。表示。 為了分析方便，通常在電路圖上把為了分析方便，通常在電路圖上把:單獨畫出。也可以不單獨畫出，單獨畫出。也可以不單獨畫出，只是在電源符號的旁邊注明內阻的阻值。當開關閉合時，負載上就有只是在電源符號的旁邊注明內阻的阻值。當開關閉合

48、時，負載上就有電流流過，這是因為電阻兩端有了電壓電流流過，這是因為電阻兩端有了電壓U的緣故。電壓的緣故。電壓U是電動勢是電動勢E產產生的，它既是電阻兩端的電壓，又是電源的端電壓。生的，它既是電阻兩端的電壓，又是電源的端電壓。上一頁 下一頁返回60第六節第六節歐姆定律歐姆定律 下面討論下面討論E與與U的關系。開關斷開時，電源的端電壓在數值上等于電的關系。開關斷開時，電源的端電壓在數值上等于電源的電動勢源的電動勢(兩者方向相反兩者方向相反)。當開關閉合時，如果用電壓表測量電阻。當開關閉合時，如果用電壓表測量電阻兩端的電壓便會發現，所測量數值比開路電壓小，或者說，閉合電路兩端的電壓便會發現，所測量數

49、值比開路電壓小，或者說，閉合電路中的端電壓小于電源的電動勢，這是為什么呢中的端電壓小于電源的電動勢，這是為什么呢?這是因為電流流過電這是因為電流流過電源內部時，內阻上產生了電壓降，源內部時，內阻上產生了電壓降，Ur= Ir。可見電路閉合時端電壓。可見電路閉合時端電壓U應該等于電源電動勢應該等于電源電動勢E減去電源內部電壓減去電源內部電壓U,，即，即:上一頁 下一頁返回61第六節第六節歐姆定律歐姆定律在一個閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內阻與在一個閉合電路中，電流與電源的電動勢成正比，與電路中的內阻與外電阻之和成反比。這個規律稱為全電路歐姆定律。外電阻之和成反比。這個規律稱為全

50、電路歐姆定律。例例1-8如如圖圖1-17所示，當單刀雙擲開關所示，當單刀雙擲開關S合到位置合到位置1時，外電路時，外電路的電阻的電阻R1= 14，測得電流表讀數，測得電流表讀數1, =0. 2A;當開關當開關S合到位置合到位置2時，時，外電路的電阻外電路的電阻R2 =9，測得電流表讀數，測得電流表讀數I2 =0. 3A;試求電源的電動勢試求電源的電動勢E及其內阻及其內阻:。上一頁 下一頁返回62第六節第六節歐姆定律歐姆定律 四、電源的外特性四、電源的外特性 若將全電路歐姆定律寫成若將全電路歐姆定律寫成U=E-Ir形式，則此式可以看成是電源的端形式，則此式可以看成是電源的端電壓電壓U與輸出電流與

51、輸出電流I之間的關系。如果用縱坐標表示電源的端電壓之間的關系。如果用縱坐標表示電源的端電壓U,橫橫坐標表示電源的輸出電流坐標表示電源的輸出電流I，則電源與電流的關系特性曲線稱為電源，則電源與電流的關系特性曲線稱為電源的外特性曲線。的外特性曲線。當電源內阻當電源內阻r為常數時，外特性曲線為一條向下傾斜的直線，如為常數時，外特性曲線為一條向下傾斜的直線，如圖圖1-18.當當1=0時，即電源空載，此時時，即電源空載，此時U=E，電源端電壓最大。隨著輸出電流，電源端電壓最大。隨著輸出電流1增加，電源端電壓按直線規律下降。人們通常把流過大電流的負載增加，電源端電壓按直線規律下降。人們通常把流過大電流的負

52、載叫做大負載，把流過小電流的負載叫做小負載。這樣，根據外特性曲叫做大負載，把流過小電流的負載叫做小負載。這樣，根據外特性曲線可以看出線可以看出:當電流接大負載時，端電壓將下降很多當電流接大負載時，端電壓將下降很多;當電源接小負載當電源接小負載時，端電壓將有較少的下降。時，端電壓將有較少的下降。上一頁 下一頁返回63第六節第六節歐姆定律歐姆定律 電源的端電壓高低不但與負載有密切的關系，而且與電源的內阻大電源的端電壓高低不但與負載有密切的關系，而且與電源的內阻大小有關。在負載電流不變的情況下，內阻減小，端電壓的下降減小小有關。在負載電流不變的情況下，內阻減小，端電壓的下降減小;內阻增大，端電壓的下

53、降增大。當內阻為零時，也就是理想情況下，內阻增大，端電壓的下降增大。當內阻為零時，也就是理想情況下，端電壓不再隨電流變化，如端電壓不再隨電流變化，如圖圖1-18虛虛線所示。線所示。上一頁返回64第七節第七節焦耳定律焦耳定律 一、焦耳定律的定義一、焦耳定律的定義 焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。1841年年由英國物理學家焦耳發現。當電流通過金屬導體時，由于金屬內部自由英國物理學家焦耳發現。當電流通過金屬導體時，由于金屬內部自由電子在定向移動的過程中，不斷地與金屬原子發生碰撞而發熱，這由電子在定向移動的過程中，不斷地與金屬原子發生

54、碰撞而發熱，這種現象稱為電流的熱效應。實驗證明，電流通過導體時，這個導體產種現象稱為電流的熱效應。實驗證明，電流通過導體時，這個導體產生熱量大小與電流的平方、導體的電阻值及通過電流的時間都成正比，生熱量大小與電流的平方、導體的電阻值及通過電流的時間都成正比，即即:下一頁返回65第七節第七節焦耳定律焦耳定律 公式中的電流公式中的電流1的單位為安培的單位為安培(A)，電阻，電阻R單位為歐姆單位為歐姆()，通過的時，通過的時間間t的單位為秒的單位為秒(s)，熱量，熱量Q的單位是焦耳的單位是焦耳(J)。這個公式是由英國物理。這個公式是由英國物理學家焦耳和俄國科學家楞次各自獨立地用實驗方法得出的結論，所

55、以學家焦耳和俄國科學家楞次各自獨立地用實驗方法得出的結論，所以我們又稱之為焦耳一楞次定律。我們又稱之為焦耳一楞次定律。例例1-9一根一根60的電阻絲接在的電阻絲接在36V的電流上，在的電流上，在5 min內共產生內共產生多少熱量多少熱量?上一頁 下一頁返回66第七節第七節焦耳定律焦耳定律 在一定的條件下，根據電功公式和歐姆定律公式可以推導出焦耳定在一定的條件下，根據電功公式和歐姆定律公式可以推導出焦耳定律公式。如果電流通過導體時，其電能全部轉化為內能，也就是電流律公式。如果電流通過導體時，其電能全部轉化為內能，也就是電流所作的功全部用來產生熱量。那么，電流產生的熱量所作的功全部用來產生熱量。那

56、么，電流產生的熱量Q就等于電流做就等于電流做的功的功A，即，即Q =A，又因為，又因為A=Ult，根據歐姆定律，根據歐姆定律U=IR所以推導出焦耳所以推導出焦耳定律定律Q = I2Rt 。上一頁 下一頁返回67第七節第七節焦耳定律焦耳定律 二、焦耳定律的應用二、焦耳定律的應用 電流的熱效應應用很廣泛，根據這一原理可以制作電爐、電烙鐵、電流的熱效應應用很廣泛，根據這一原理可以制作電爐、電烙鐵、電吹風機等電熱器。還可以制作對電路起保護作用的元件，熔斷器就電吹風機等電熱器。還可以制作對電路起保護作用的元件，熔斷器就是一種最簡單的保險裝置。電流的熱效應也有其不利的一面，比如使是一種最簡單的保險裝置。電

57、流的熱效應也有其不利的一面，比如使導線發熱，這不但消耗電能，而且使用電設備的溫度升高，加速了絕導線發熱，這不但消耗電能，而且使用電設備的溫度升高，加速了絕緣材料的老化、變質，容易導致漏電，甚至燒毀設備。為了保證電氣緣材料的老化、變質，容易導致漏電，甚至燒毀設備。為了保證電氣元件和電氣設備長期安全工作，應該規定一個最高工作溫度。顯然，元件和電氣設備長期安全工作，應該規定一個最高工作溫度。顯然，工作溫度取決于發熱量，而發熱量又由電流、電壓和功率來決定。因工作溫度取決于發熱量，而發熱量又由電流、電壓和功率來決定。因此為了使設備能夠正常運行，通常制造廠家規定了在一定工作條件下此為了使設備能夠正常運行，通常制造廠家規定了在一定工作條件下電器產品的額定電流、額定電壓、額定功率、額定溫度、額定轉速等電器產品的額定電流、額定電壓、額定功率、額定溫度、額定轉速等額定值。額定值。上一頁 下一頁返回68第七節第七節焦耳定律焦耳定律 確定產品額定值要考慮很多因素，其中最主要的因素就是考慮絕緣確定產品額定值要考慮很多因素，其中最主要的因素就是考慮絕緣的可靠性問題。電氣設備通電工作時，電流的熱效應使設備的溫度升的可靠性問題。電氣設備通電工作時，電流的熱效應使設備的溫度升高，為了保證這個溫度不超過絕