文档介绍：第一章直流电路
本章学习要点:
、电压、电阻、电功率、电功等常用的物理量;
,能够看懂电路图的连接关系;
,明确U,J,R,E,r之间的关系;
、并联关系,掌握两种连接形式中每个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。
现实生活中,我们经常听到或说起很多有关电方面的名词、术语,也经常有很多用电方面的困惑。这些名词、术语究竟是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么因素导致电压的高低、电流的大小?为什么会发生由用电引发的火灾?为什么家里几个月没人住,还会产生电费?很多经常听到的,看似简单,又不容易说清的问题,通过本章的学习都会有明确的答案。
§1—1 电学的基本物理量
一、电量
自然界中的一切物质都是由分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下,原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数,原子对外不显电性。但是,用一些办法,可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷,得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多,则物体所带的正、负电荷的数量也越多。
物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量,它的单位是库仑,用字母C表示。×1018个电子所带的电量。
二、电流
电荷的定向移动形成电流。电流有大小,有方向。
1、人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。金属导体中,电流是电子在导体内电场的作用下定向移动的结果,电子流的方向是负电荷的移动方向,与正电荷的移动方向相反,所以金属导体中电流的方向与电子流的方向相反,如图1
—1所示。
电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母表示,计算公式如下:
式中——电流强度,单位安培(A);
——在t秒时间内,通过导体截面的电量数,单位库仑(C);
——时间,单位秒(s)。
实际使用时,人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培,简称安,用字母A表示。如果1秒内通过导体截面的电量为1库仑,则该电流的电流强度为1安培,习惯简称电流为1安。实际应用中,除单位安培外,还有千安()、毫安()和微安()。它们之间的关系为:
三、电压
为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因,我们对照图1—2a水流的形成来理解这个问题。
从图1—2a可以看到外水由一A槽经C管向8槽流去。水之所以能在C管中进行定向移动,是由于A槽水位高,B槽水位低所致:A,B两槽之间的水位差即水压,是实现水形成水流的原因。与此相似,当图1—2b中的开关S闭合后,电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高,负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发,经过负载R移向负极形成电流。所以,电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷由高电位a点移向低电位b点所做的功称为两点间的电压,用表示。所以电压是a与b两点间的电位差,它是衡量电场力做功本领大小的物理量。
电压用字母U表示,单位为伏特,电场力将1库仑电荷从a点移到b点所做的功为1焦耳,则ab间的电压值就是1伏特,简称伏,用字母V表示。常用的电压单位还有千伏(kV),毫伏(mV)等。它们之间的关系为:
1 kV=V
l V=mV
电压与电流相似,不但有大小,而且有方向。对于负载来说,电流流人端为正端,电流流出端为负端。电压的方向是由正端指向负端,也就是说负载中电压实际方向与电流方向一致。在电路图中,用带箭头的细实线表示电压的方向。
四、电动势、电源
在图1—2a中,为使水在C管中持续不断地流动,必须用水泵把B槽中的水不断地泵入A槽,以维持两槽间的固定水位差,也就是要保证C管两端有一定的水压。在图1—2b中,电源与水泵的作用相似,它把正电荷由电源的负极移到正极,以维持正、负极间的电位差,即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。
电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的,它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量,用字母E表示,它的单位也是伏特,简称伏,用字母V表示。
电源的电动势只存在于电源内部。人们规定电动势的方向在电源内部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的方向,如图1—2b所示。当电源两端不接负载时,电源的开路电压等于电源的电动势,但二者方向相反。
生活中用测量电源端电压的办法,来判断电源的状态。 V,则说明电池电量比较充足。
五、电阻
一般来说,导体