模塊4電路基礎(chǔ)知識4.1直流電路4.1.1電路1)電路的組成電路是由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)組成的電流通路。(1)電源：把非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。

如：發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等。(2)負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)換成非電能的裝置。如：燈泡、電爐等(3)中間環(huán)節(jié)：連接電源和負(fù)載的部分，起傳遞和控制電能的作用。

如：連接導(dǎo)線、開關(guān)、按鈕等。4.1直流電路4.1.1電路1)電路的組成a）實(shí)物連接圖

b）電路原理圖4.1直流電路4.1.1電路2)電路的作用(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換

4.1直流電路4.1.1電路2)電路的作用(2)實(shí)現(xiàn)信號的傳遞與處理

4.1.2電路的基本物理量1)電流

導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下做有規(guī)則的定向運(yùn)動就形成了電流。電流的大小用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量Q來表示，稱為電流強(qiáng)度，簡稱電流。

用字母I表示。表達(dá)式為：

式中，I、Q、t的單位分別為安培(A)、庫侖(C)、秒(s)。4.1.2電路的基本物理量1)電流

常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。

常見的電流：電子手表1.5μA至2μA，白熾燈泡200mA，手機(jī)100mA，空調(diào)5A至10A，高壓電200A，閃電20000A至200000A。1)電流規(guī)定正電荷運(yùn)動的方向?yàn)殡娏鞣较?。若電流的方向不隨時(shí)間的變化而變化，稱為直流電，用I表示，記為DC。若電流的大小和方向隨時(shí)間的變化而變化，則稱為交變流電，簡稱交流電，用i表示，記為AC或ac。電流的測量：利用安培表，安培表應(yīng)串聯(lián)在電路中，直流安培表有正負(fù)端子。2)電壓

電壓是衡量電場力做功本領(lǐng)大小的物理量。電場力把單位正電荷從電場中a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱其為a點(diǎn)到b點(diǎn)間的電壓。用Uab表示。表達(dá)式為：

電壓單位為伏特（V），強(qiáng)電壓常用單位為千伏(kV)，弱小電壓的單位可用毫伏(mV)微伏(μV)。2)電壓

規(guī)定把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向。任意假設(shè)的電壓方向稱為電壓的參考方向。

若電壓的方向不隨時(shí)間的變化而變化為直流電壓Uab；

若方向和大小都隨時(shí)間的變化而變化為交流電壓u(t)。

電壓的測量：利用伏特表表，測量儀表應(yīng)并聯(lián)在電路中，直流伏特表有正負(fù)端。3)電位

在電路中衡量電位高低須有一個計(jì)算電位的起點(diǎn)，稱為參考零電位點(diǎn)，該點(diǎn)電位為0V，用“⊥”表示。零電位點(diǎn)的選擇可任意選擇，習(xí)慣上常規(guī)定大地的電位為零，也可以是機(jī)器的機(jī)殼，許多元件交匯點(diǎn)。電場力把單位正電荷從電路a點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，稱為a點(diǎn)的電位。用Va表示。3)電位

電位與電壓的關(guān)系：(1)電路中a、b兩點(diǎn)間的電壓等于a、b兩點(diǎn)間的電位差。即(2)電路中的電位是相對的，與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。電路中的電壓是絕對的，與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。4)電動勢

電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功，用E表示。表達(dá)式為：

電動勢的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反，電位升的方向。5)電功

電路中電場力移動電荷所做的功，簡稱電功，用W表示。實(shí)質(zhì)是電流將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的過程所做的功即為電功。

電流做功的多少跟電流的大小、電壓的高低、通電時(shí)間長短都有關(guān)系。加在用電器上的電壓越高、通過的電流越大、通電時(shí)間越長，電流做功越多。表達(dá)式：5)電功電功的單位是焦耳（J）或千瓦時(shí)(度)。生活中常用“度（kW·h）”做電功的單位，即用了幾度電。電功的測量：通常用電能表（俗稱電度表）來測定，把電能表接在電路中，電能表的計(jì)數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)。6)電功率

電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡稱功率，用P表示。電動率是衡量電流做功快慢的物理量。一段電路上功率，跟這段電路兩端電壓和電路中電流強(qiáng)度成正比。表達(dá)式：功率單位：瓦特（W），常用單位有千瓦（KW）、毫瓦（mW）

4.1.3簡單電路1)電阻的認(rèn)知

當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于作定向移動的電荷會和導(dǎo)體內(nèi)的帶電粒子發(fā)生碰撞，導(dǎo)體在通過電流的同時(shí)也對電流起著阻礙作用，這種對電流的阻礙作用稱為電阻。用R表示。

電阻的單位是歐姆(Ω)表示，常用單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)

4.1.3簡單電路1)電阻的認(rèn)知

導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。在一定溫度下，導(dǎo)體的電阻可用電阻定律計(jì)算。導(dǎo)體的電阻和它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，表達(dá)式為：

比例常數(shù)ρ稱為材料的電阻率，單位名稱為歐姆·米（Ω·m），簡稱歐米；長度l單位為m；面積s的單位為m2。1)電阻的認(rèn)知

電阻率的大小反映了物體的導(dǎo)電能力。部分材料的電阻率會隨著溫度的變化而變化，可以制成敏感電阻，而電阻不隨著溫度的變化而變化，則常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。

具有一定阻值、一定幾何形狀和一定技術(shù)性能且在電路中起電阻作用的元件叫電阻器。4.1.3簡單電路1)電阻的認(rèn)知

阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。

d）光敏電阻

e）熱敏電阻

f）保險(xiǎn)電阻

a）金屬膜電阻

b）電位器

c）水泥電阻

各種電阻器的外形(2)電阻的識別常見標(biāo)示方法有直標(biāo)法、數(shù)碼法、色標(biāo)法和文字符號法四種。其中色標(biāo)法是將不同顏色的色環(huán)涂在電阻器上來表示電阻的標(biāo)稱值及允許誤差。各種顏色所對應(yīng)的數(shù)值,

棕一紅二橙是三，四黃五綠六為藍(lán)，

七紫八灰九對白，

黑是零位記心間。顏色黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白金銀無色有效數(shù)字

0123456789

倍率10010110210310410510610710810910-110-2

允許誤差

±1％±2％

±0.5％±0.25％±0.1％

±5％±10％±20％熟記各環(huán)的含義：【第一環(huán)】：有效數(shù)字第一位【第二環(huán)】：有效數(shù)字第二位【第三環(huán)】：倍率【第四環(huán)】：允許誤差四環(huán)電阻（普通電阻）的識讀四色環(huán)電阻阻值=第一、二色環(huán)對應(yīng)數(shù)值組成的兩位數(shù)×第三色環(huán)表示的倍率棕

1四環(huán)電阻阻值的讀數(shù)黑

0紅

102金

5%本電阻的讀數(shù)為：10102=1000=1k第一環(huán)第二環(huán)第三環(huán)第四環(huán)各環(huán)的含義：

【第一環(huán)】：有效數(shù)字第一位

【第二環(huán)】：有效數(shù)字第二位

【第三環(huán)】：有效數(shù)字第三位

【第四環(huán)】：倍率

【第五環(huán)】：允許誤差五環(huán)電阻（精密電阻）的識讀五色環(huán)電阻阻值=第一、二、三色環(huán)對應(yīng)數(shù)值組成的三位數(shù)×第四色環(huán)表示的倍率25

五環(huán)電阻阻值的讀數(shù)黑

0紅

102棕

1%本電阻的讀數(shù)為：470102=47000=47k第一環(huán)第二環(huán)第三環(huán)第四環(huán)第五環(huán)紫

7黃

42)歐姆定律(1)部分電路歐姆定律

導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，表達(dá)式：

或

電阻一定時(shí)，電壓愈高電流愈大；電阻愈大電流就愈小。電阻的伏安特性曲線a）線性電阻的伏安特性曲線

b）非線性電阻的伏安特性曲線(2)全電路歐姆定律

閉合電路歐姆定律也叫全電路歐姆定律，其內(nèi)容表述為：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。表達(dá)式：

或(3)電源外特性

全電路歐姆定律閉合電路中，當(dāng)電源電動勢E

和內(nèi)阻r

一定時(shí),電源端電壓隨負(fù)載電流變化的規(guī)律，稱為電源的外特性，即：

(4)電路的三種狀態(tài)

電路通常有通路、開路、短路三種狀態(tài)。①通路（閉路）：電路各部分聯(lián)接成閉合回路，有電流通過。②開路（斷路）：電路斷開，電路中無電流通過，也稱為空載。③短路：電源兩端或電路中某些部分被導(dǎo)線直相連接，短路電流很大，會損壞電源和導(dǎo)線，應(yīng)盡量避免。3)電阻的串聯(lián)

兩個或兩個以上的電阻，依次連接，中間無分支的電路，稱為電阻的串聯(lián)。三個電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路，如圖所示。電阻串聯(lián)電路具有以下特點(diǎn):(1)電路中流過每個電阻的電流都相等，即(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端電壓之和，即(3)電路的等效電阻（總電阻）等于各串聯(lián)電阻之和，即(4)電路的總功率等于各串聯(lián)電阻消耗的功率之和，即(5)電路中各電阻上的電壓與各電阻的阻值成正比，即4)電阻的并聯(lián)

兩個或兩個以上電阻一端連在一起，另一端也連在一起的聯(lián)接方式，稱為電阻的并聯(lián)。三個電阻構(gòu)成的并聯(lián)電路，如圖所示。4)電阻的并聯(lián)

并聯(lián)電路有以下特點(diǎn)：(1)各電阻兩端的電壓相等。即(2)總電流等于各電阻中的電流之和。即(3)總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。即(4)當(dāng)只有兩個電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻為

某些電路呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)形狀，并且網(wǎng)絡(luò)中還存在一些由3條或3條以上支路形成的交點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))不能用電阻串、并聯(lián)化簡求解的電路稱為復(fù)雜電路。4.1.4復(fù)雜電路1)基本概念E1E2R1R2R3BA1)基本概念(1)支路：兩個節(jié)點(diǎn)之間的連接支路。

如：R1-E1、R3、R2-E；(2)節(jié)點(diǎn)：3個或3個以上元件的連接點(diǎn)叫電路的節(jié)點(diǎn)。如：A、B點(diǎn)E1E2R1R2R3BA1)基本概念(3)回路：由支路所組成的任一閉合回路。如：A-R1-E1-B-E2-R2-A；A-R1-E1-B-R4-A；

A-R2-E2-B-R4-A。(4)網(wǎng)孔：不能再分的最簡單回路。如：A-R1-E1-B-E2-R2-A；A-R2-E2-B-R4-A。(5)網(wǎng)絡(luò)：把較復(fù)雜的電路稱為網(wǎng)絡(luò)。E1E2R1R2R3BA2)基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。(1)基爾霍夫電流定律（KCL）對任何節(jié)點(diǎn)上的電流，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和?；蛘哒f，在任一瞬間，通過電路中任一節(jié)點(diǎn)各支路電流的代數(shù)和為0。即：或如圖所示電路I1I2I3I4或：

若將閉合路徑abc作為一個封閉面（廣義節(jié)點(diǎn)），有：

若對電路中a、b、c節(jié)點(diǎn)分別應(yīng)用KCL定律，則有：節(jié)點(diǎn)ai1－i4－i6＝0節(jié)點(diǎn)bi2＋i4－i5＝0節(jié)點(diǎn)ci3＋i5＋i6＝0以上三式相加仍得：

由此可見：廣義節(jié)點(diǎn)的概念是KCL定律推廣應(yīng)用的結(jié)果。廣義節(jié)點(diǎn)示例(2)基爾霍夫電壓定律(KVL)

基爾霍夫電壓定律是確定電路回路內(nèi)電壓之間關(guān)系的一個定律：電路中的任一回路，在任一瞬間，沿任意循行方向循環(huán)一周，其電位升等于電位降?；螂妷旱拇鷶?shù)和為0。即：

或:US1edcbaR2R3R1US1I4I1I2I3++--繞行方向如圖所示電路，abcdea是一個回路，各支路電流的參考方向如圖所示。電動勢與電流的正負(fù)號的確定步驟：設(shè)定一個回路的繞行方向和電流的參考方向沿回路的繞行方向順次求電阻上的電壓