电工技术基础与技能教案全套，完整版

2．线性电阻：电阻元件的伏安特性曲线是直线。

K???

IU1；R?????? URK3．非线性电阻：若电阻元件的伏安特性曲线不是直线，例：二极管。

课前复习

电阻定律和部分电路欧姆定律。

第五节 电能和电功率

一、电能

1．设导体两端电压为U，通过导体横截面的电量为q，电场力所

做的功为：W???q?U?而q???I t，所以

W???U?I?t

单位：W－焦耳（J）；U－伏特（V）；I－安培（A）；t?－秒（s）。 1度???1 k W? h???3.6???106?J

2．电场力所做的功即电路所消耗的电能W???U?I?t。

3．电流做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程。 二、电功率

1．在一段时间内，电路产生或消耗的电能与时间的比值。

P???

或

P???U?I

单位：P－瓦特（W）。

2．额定功率、额定电压：用电器上标明的电功率和电压，叫用电器的额定功率和额定电压。若给用电器加上额定电压，它的功率就是额定功率，此时用电器正常工作。若加在它上面的电压改变，则它的实际功率也改变。

例1：有一220?V???60?W的白炽灯接在220?V的供电线路上，它消

W t耗的功率为多大？若加在它两端的电压为110?V，它消耗的功率为多少？（不考虑温度对电阻的影响）

例2：P8例题。 三、焦耳定律

1．电流的热效应

2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。

Q???I2 R t

3．单位：Q－焦耳（J）；I－安培（A）；R－欧姆 （?）；t－秒（s）

第二章 简单直流电路 第一节 闭合电路的欧姆定律

一、电动势

1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。用符号E表示。

2．单位：伏特（V）

注意点：

(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。

(2）电动势的规定方向：自负极通过电源内部到正极的方向。 二、闭合电路的欧姆定律

1．复习部分电路的欧姆定律

I???

2．闭合电路欧姆定律的推导 (1) 电路

U R(2) 推导

设t时间内有电荷量q通过闭合电路的横截面。电源内部，非静电力把q从负极移到正极所做的功W???E?q???E?I?t，电流通过R和R0时电

能转化为热能

Q???I2?R?t???I2?R0?t

因为

W???Q

所以

E?I?t???I2?R?t???I2?R0?t E???I?R???I?R0或I???

E R?R0(3）闭合电路欧姆定律

闭合电路内的电流，与电源电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。其中，外电路上的电压降（端电压）

U???I?R???E???I?R0

内电路上的电压降

U????I?R0

电动势等于内、外电路压降之和

E???I?R???I?R0???U???U?

例1：如上图，若电动势E???24?V，内阻R0???4??，负载电阻R???20??，试求：（1）电路中的电流；（2）电源的端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。

例2：电源电动势为1.5?V，内电阻为0.12??，外电路电阻为1.38??，求电路中的电流和端电压。

例3：电动势为3.6?V的电源，与8?? 的电阻接成闭合电路，电源两极间的电压为3.2?V，求电源的内电阻。 三、端电压

1．电动势与外电路电阻的变化无关，但电源端电压随负载变化，随着外电阻的增加端电压增加，随着外电阻的减少端电压减小。

证明：I???

E R?R0当R增加时，（R???R0）增加，电流I减小，U???E???I?R0?增加；同理可证，当R减小时，U也减小。 2．两种特例：

（1）当外电路断开时，R趋向于无穷大。

I???0

U???E???I?R0???E

即

U???E

应用：可用电压表粗略地测定电源的电动势

（2）当外电路短路时，R趋近于零，I???

E趋向于无穷大，UR?R0趋近于零。短路时电流很大，会烧坏电源，引起火灾，决不允许将导线或电流表直接接到电源上，防止短路。

应用：测量电动势和电源内阻。 例4：例1（《电工基础》第2版周绍敏主编）。

例5：有一简单闭合电路，当外电阻加倍时，通过的电流减为原来的2/3，求内阻与外阻的比值。 四、电源向负载输出的功率

1．P电源???I?E；P负载???I?U；P内阻???I 2?R0；U???E?????R0 同乘以I?，得

U?I???I?E???I2?R0

I?E???I?U???I2?R0 P电源???P负载???P内阻

在何时电源的输出功率最大？设负载为纯电阻当R???R0时，

E2Pmax ???

4R0这时称负载与电源匹配。

2．电源输出功率P与负载电阻R的变化关系曲线

3．注意：当R???RO时，电源输出功率最大，但此时电源的效率仅为50%。

课前复习：

1．闭合电路欧姆定律的内容和表达式。 2．端电压随外电阻的变化规律。 3．电源输出最大功率的条件。