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(共21张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—1 电路及基本物理量
一、电路的组成、作用及状态
1. 电路的组成
由灯泡、连接导线、电池和开关组成的，将电池电能传输给灯泡使其发光的导电回路被称为电路，在电路中电荷的定向运动形成电流，如图所示。
电路与电流
电路图
电路方框图
电路一般由电源、负载、导线和控制装置四部分组成。
（1）电源
电源是为电路提供电能的设备，如干电池、蓄电池、发电机等。
（2）负载
负载又称用电器，其作用是将电能转变为其他形式的能。
（3）导线
导线起连接电路和输送电能的作用。
（4）控制装置
控制装置的主要作用是控制电路的通断，如开关、继电器等。
常见电源
a) 干电池 b) 蓄电池 c) 发电机组
计算机电路
2. 电路的基本作用
电能传输示意图
信息传输示意图
3. 电路的状态
通路——电路构成闭合回路，有电流流过。
开路——电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路。
短路——短路时电源未经负载而直接由导线构成回路。
电路的三种状态
a）通路 b）开路 c）短路
二、电流
1. 电流的形成
电荷的定向移动形成电流。在金属导体中，能定向移动的电荷是带负电的自由电子；在导电液体如蓄电池电解液中，能定向移动的电荷是正负离子（见图）。
电流的形成
a）金属导体中的电流 b）导电液体中的电流
2. 电流的大小
电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电量，即
如果在 1 秒（s）内通过导体横截面的电量为 1 库仑（C），则导体中的电流就是 1 安培（A）。常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）等，不同单位间的换算关系如下。
直流电流的测量
a）测量电路图 b）测量电路接线图
3. 电流的方向
习惯上把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，因此，自由电子和负离子移动的方向与电流方向相反。大小和方向都不随时间而变化的电流称为稳恒电流（见图a），简称直流。大小和方向都随时间作相应变化的电流，称为交变电流（见图b），简称交流。
直流电和交流电
a）直流电 b）交流电
电流的正负
a）I ＞ 0 b）I ＜ 0
三、电压、电位和电动势
1. 电压
在金属导体中虽然有许多自由电子，但只有在外加电场的作用下，这些自由电子才能做有规则的定向移动而形成电流。电场力将单位正电荷从 a 点移到 b 点所做的功，称为 a、b 两点间的电压，用 Uab 表示。电压的单位为伏特（V）。
水压与水流
电压与电流
原则上电压的参考方向可任意选取，但如果已设定电流参考方向，则电压参考方向最好选择与电流参考方向一致，称为关联参考方向。当电压的实际方向与参考方向一致时，电压为正值；反之，电压为负值。
电压参考方向的表示方法
a）箭头表示法 b）极性表示法 c）下标表示法
2. 电位
如果在电路中选定一个参考点（即零电位点），则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位，电位的单位也是伏特（V）。电路中任意两点之间的电压就等于这两点之间的电位差，即 Uab = Ua-Ub，故电压又称电位差。
3. 电动势
电源移动正电荷的能力用电动势表示，符号为 E，单位为伏特（V）。
电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极，如图所示。
直流电动势的两种符号(共12张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—2 电阻与电导
一、电阻与电阻率
当电流通过导体时，由于做定向移动的电荷会和导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种对电流的阻碍作用称为电阻。导体的电阻常用 R 表示。
电阻的单位为欧姆（Ω），比较大的单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。
电阻率的大小反映了物体的导电能力，电阻率越小物体越容易导电，容易导电的物体称为导体；电阻率越大越不容易导电，不容易导电的物体称为绝缘体，导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称为半导体（见图）。
导体、半导体和绝缘体
二、电阻与温度的关系
一般来说，各种材料的电阻率都随温度变化而变化，金属的电阻率随温度升高而增大；电解液、半导体和绝缘体的电阻率则随温度升高而减小；而有些合金，如锰铜合金和镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。
三、电阻器的选用
常用电阻器
四、电阻器的主要指标
1. 标称阻值
标志在电阻器上的电阻值称为电阻器的标称阻值。
2. 允许误差
允许误差是电阻器和电位器实际阻值相对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示产品的精度。
3. 额定功率
额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。
五、电阻器的标志方法
目前小功率的电阻器广泛使用色标法。色标法就是用颜色表示电阻器电阻值和精度的标志方法。
两种色环电阻器阻值的标注图
a）四个色环的电阻器 b）五个色环的电阻器
六、电导
电阻的倒数称为电导，用符号 G 表示，即
导体的电阻越小，电导就越大，表明导体的导电性能越好。
电导的单位是西门子，简称西，用字母 S 表示。(共12张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
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§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—3 欧姆定律
一、部分电路欧姆定律
只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路，如图 a 虚线框部分所示。
部分电路
a）电压与电流参考方向相同 b）电压与电流参考方向相反
部分电路欧姆定律的内容是：流过导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。表达式为
式中 I——导体中的电流，A；
U——导体两端的电压，V；
R——导体的电阻，Ω。
全电路欧姆定律的内容是：全电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比，表达式为
式中 I——电路中的电流，A；
E——电源电动势，V；
R——外电路电阻，Ω；
r——内电路电阻，Ω。
由上式可得
E = IR + Ir
在闭合电路中，电源的电动势数值上等于 U 外和 U 内之和，即
E = U 外 + U 内
简单的全电路
电源电动势E=U 外+U 内
电源的外特性曲线
电路的三种状态
1. 通路
开关 SA 接到位置“3”时，电路处于通路状态。电路中电流为
端电压与输出电流的关系为
通常把通过大电流的负载称为大负载，通过小电流的负载称为小负载。
2. 开路（断路）
开关 SA 接到位置“2”时，电路处于开路状态，相当于负载电阻 R = ∞ 或电路中某处连接导线断开，此时电路中电流为零，即电源的开路电压等于电源的电动势。
U = E-Ir = E
3. 短路
开关 SA 接到位置“1”时，相当于电源两极被导线直接连接，电路中短路电流 I 短 = E/r。由于电源内阻一般都很小，所以短路电流极大，此时电源对外输出电压 U = E-I 短 r = 0。(共13张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
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第七章 数字电路
目录
§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—4 电功与电功率
一、电功
1. 电功的概念
当电流通过灯丝时就做功，电能转化为热能和光能。
电流所做的功，简称电功，用字母 W 表示。
电流通过电器把电能转化为其他形式的能量
a）灯泡 b）电动机
2. 电功的大小
实验表明，电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压 U、电路中的电流I 和通电时间 t 三者的乘积，即
W = Uit
3. 电功的单位
国际单位：焦耳（J），简称焦
常用单位：度（kW·h）
1 度＝ 1 千瓦时 = 3.6×106 焦
4. 测量电路消耗电能的仪表——电能表
电能表一般分为机械式和电子式两种。
电能表
a）机械式电能表 b）电子式电能表
二、电功率
1. 电功的概念
为了衡量电流做功的快慢，需要引入一个新的物理量，即电功率。
电流在单位时间内所做的功称为电功率，用字母 P 表示，单位为瓦特，计算公式如下：
对于纯电阻电路，上式还可以写为：
几种电气设备的功率
a）0.001 W 的电子计算器 b）60 W 的便携式计算机 c）600 W 的微波炉
三、电流的热效应
电流通过导体时使导体发热的现象称为电流的热效应。
1. 焦耳 - 楞次定律
焦耳 - 楞次定律的内容是：电流通过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻以及通电的时间成正比，即
Q = I2Rt
Q 的单位是焦耳（J）。
2. 电流热效应的应用
电流热效应在生活中的应用实例
a）电饭煲 b）电吹风 c）电熨斗
3. 电流热效应的危害
电流的热效应也有不利的一面，元器件和电气设备发热过多，不仅消耗电能，而且会加速绝缘材料的老化，严重时还会引起电气火灾。
四、负载的额定值
电气元件和设备能够长期安全工作时所允许的最大电流、最大电压和最大功率分别称为额定电流、额定电压和额定功率。
电气设备在额定功率下的工作状态称为额定工作状态，也叫满载；低于额定功率的工作状态叫轻载；高于额定功率的工作状态叫过载或超载。
灯泡上的额定值(共15张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
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§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—5
电阻的串联、并联和混联
一、电阻的串联
如图所示为由三个电阻组成的串联电路。
电阻的串联电路及对应的等效电路
a）电阻的串联电路 b）等效电路
1. 电阻串联电路的特点
（1）电路中流过每个电阻的电流都相等。
I1 = I2 = I3 = … = In
（2）电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和，即
U = U1 + U2 + … + Un
（3）电路的等效电阻（即总电阻）等于各电阻阻值之和，即
R = R1 + R2 + … + Rn
（4）电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比，即
两个电阻串联电路
2. 电阻串联电路的实际应用
（1）分压作用。电阻通过电流要产生电压降，可以承担电路的一部分电压。
（2）限流作用。在电源电压不变的情况下，电路中的电流将要减小，所以串联电阻可起到限流作用。
（3）采用几个电阻串联来得到阻值较大的电阻。
二、电阻的并联
家庭用电器的并联连接
1. 电阻并联电路的特点
（1）电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。
U1 = U2 = U3 = … = Un
（2）电路的总电流等于流过各电阻的电流之和，即
I = I1 + I2 + … + In
（3）电路的等效电阻（即总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即
（4）电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比，即
IR = I1R1 = I2R2 = … = InRn
上式表明，阻值越大的电阻所分配到的电流越小，反之电流越大。
电阻的并联电路及对应的等效电路
a）电阻的并联电路 b）等效电路
两个电阻并联电路
2. 电阻并联电路的实际应用
（1）凡是额定电压相同的负载都采用并联工作方式。
（2）获得较小阻值的电阻。
（3）扩大电流表的量程。
三、电阻的混联
电路中既有电阻的串联，又有电阻的并联，这种连接方式叫作电阻的混联。(共13张PPT)
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§1—3
§1—1
电路及基本物理量
§1—2
电阻与电导
欧姆定律
§1—4
§1—5
§1—6
§1—7
电功与电功率
电阻的串联、并联和混联
基尔霍夫定律
戴维南定理
§1—6 基尔霍夫定律
一、电路基本概念
1. 支路
电路中的每一个分支称为支路。它由一个或几个相互串联的电路元件构成。其中含有电源的支路称为有源支路，不含电源的支路称为无源支路。
2. 节点
3 条或 3 条以上支路所汇成的交点称为节点。
3. 回路和网孔
电路中任一闭合路径都称为回路，一个回路可能只含一条支路，也可能包含几条支路，其中，最简单的回路又称独立回路或网孔。
复杂电路
二、基尔霍夫定律
1. 基尔霍夫第一定律
水流
即对任一节点来说：流入（或流出）该节点电流的代数和恒等于零。流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即∑I 进 = ∑I 出。
这就是基尔霍夫第一定律，又称节点电流定律。
电流与水流
2. 基尔霍夫第二定律
在任一闭合回路中，各段电路电压降的代数和恒等于零。这就是基尔霍夫第二定律，又称回路电压定律，用公式表示为∑U = 0。
上下楼梯
复杂回路
§1—7 戴维南定理
戴维南定理的定义是 : 任何一个线性有源二端网络对于外电路而言，都可以用一个具有恒定电动势的等效电源和电阻串联来代替，等效电源的电动势 E 等于二端网络的开路电压 UAB，等效电源的内阻 r 等于二端网络内所有电源短路后，网络两端的输入等效电阻 RAB。
二端网络
a）有源二端网络 b）无源二端网络
利用戴维南定理求某一支路电流的步骤如下：
1. 将电路分成有源二端网络和待求支路两部分。
2. 断开待求支路，求出有源二端网络的开路电压 UAB，作为等效电源的电动势 E。
3. 将有源二端网络内的所有电源短路，求出无源二端网络的等效电阻 RAB，作为等效电源的内阻 r。
4. 画出有源二端网络的等效电源图，接通待求支路，利用全电路欧姆定律解得待求支路电流。(共21张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
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磁场及其基本物理量
§2—1
电磁感应定律
§2—2
自感与互感
§2—3
§2—1 磁场及其基本物理量
一、磁体及其性质
某些物体能够吸引铁、镍、钴等金属或它们的合金的性质称为磁性。具有磁性的物体称为磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体两大类。常见的人造磁体有条形磁体、蹄形体和磁针等，如图所示。
常见人造磁体
a）条形磁体 b）蹄形磁体 c）磁针
磁体两端磁性最强的部分称为磁极。
与电荷间的相互作用力相似，当两个磁极靠近时，它们之间也会产生相互作用的力，其具体规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
磁极都是成对出现的
二、磁场与磁感线
1. 磁场
两个磁极互不接触，却存在相互作用的力，这是为什么呢？原来在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质——磁场，磁极之间的作用力就是通过磁场进行传递的。
用铁屑模拟磁场分布
2. 磁感线
磁场的分布常用磁感线来描述，如图所示。
磁感线
a）条形磁体的磁感线 b）蹄形磁体的磁感线
所谓磁感线，就是为形象地描述磁场的强弱和方向而在磁场中画出的一些有方向的假想曲线。
磁感线的方向定义为：在磁体外部由 N 极指向 S 极，在磁体内部由 S 极指向 N 极。磁感线是闭合曲线。
在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向相同、分布均匀的平行直线，这一区域和磁场称为均匀磁场。
均匀磁场
磁感线方向与磁场方向
三、电流的磁场
不仅磁体能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。
电流所产生磁场的方向可用右手螺旋定则（也称安培定则）来判断。
通电直导线的磁效应
通电线圈的磁效应
1. 通电直导线产生的磁场
如图 a 所示，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁场的方向。
2. 通电螺线管产生的磁场
如图 b 所示，用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管内部磁场的方向，也就是通电螺线管的磁场 N极的方向。
电流的磁场
a）直线电流的磁场 b）环形电流的磁场
四、表征磁场的物理量
1. 磁感应强度
磁体在磁场中会受到力的作用，电流能产生磁场，它相当于一个磁体，如果把这个磁体放到另一个磁场中，它一定会受到力的作用。
磁场对通电导体作用的实验
实验结果表明，电流在磁场中所受电磁力的大小 F，既与导线长度 l 成正比，又与电流 I 成正比，即与 I 和 l 的乘积 Il 成正比。
在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力 F 与电流 I 和导线长度 l 的乘积 Il 的比值称为该处的磁感应强度，用 B 表示，即
式中 B——磁感应强度，T；
F——通电导体受到的电磁力，N；
I——导体中的电流，A；
l——导体在磁场中的有效长度，即在磁感线垂直方向上的投影长度，m。
磁感应强度的单位是特斯拉，简称特（T）。
磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的磁场的方向。
磁感线的疏密程度可以大致反映磁感应强度的大小。在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密的地方，磁感应强度越大。
2. 磁通
设在磁感应强度为 B 的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为 S，如图所示，把 B与 S 的乘积定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用 Φ 表示磁通，则有
Φ = BS
磁通的单位是韦伯（Wb），简称韦。
从 Φ = BS，可以得到 。这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通，所以磁感应强度又称磁通密度，单位为 Wb/m2。
均匀磁场通过与其垂直的平面
3. 磁导率
（1）概念
磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用 μ 表示，其单位为亨 / 米（H/m）。由实验测得真空中的磁导率 μ0 = 4π×10-7 H/m，为一常数。
为了比较媒介质对磁场的影响，把任一物质的磁导率与真空的磁导率的比值称作相对磁导率，用 μr 表示，即
（2）按照相对磁导率分类
其中，顺磁物质与反磁物质一般被称为非铁磁性材料。
物质按照相对磁导率的分类
（3）磁化及应用
使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。当外磁场消失后，磁畴又呈杂乱无章状的现象称为退磁。
铁磁物质的磁化
a）不显磁性的磁畴 b）被磁化的磁畴
铁磁材料的用途(共17张PPT)
第一章 直流电路
第二章 磁场与电磁感应
第三章 正弦交流电路
第四章 半导体器件
第五章 放大与震荡电路
第六章 直流稳压电源
第七章 数字电路
目录
磁场及其基本物理量
§2—1
电磁感应定律
§2—2
自感与互感
§2—3
§2—2 电磁感应定律
一、感应电流的产生及方向判断
1. 电磁感应现象
手摇发电电筒的结构原理示意图
1—聚焦镜片 2—电筒壳体 3—灯泡（发光二极管） 4—电路板 5—铜片开关 6—预留的电池仓
7—橡胶减振圈 8—线圈 9—强力磁铁
利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。产生感应电流的电动势称为感应电动势。
电磁感应实验
a）磁铁插入线圈 b）磁铁拔出线圈
2. 利用楞次定律判断感应电流方向
磁铁的插入和拔出导致线圈中的磁通发生了变化，这是线圈回路中产生感应电动势和感应电流的根本原因。
楞次定律指出了磁通的变化与感应电动势在方向上的关系，即：感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。
二、感应电动势及方向判断
1. 法拉第电磁感应定律
线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。
用 ΔΦ 表示时间间隔 Δt 内一个单匝线圈中的磁通变化量，则一个单匝线圈产生的感应电动势的大小为
如果线圈有 N 匝，则感应电动势的大小为
2. 感应电动势的方向和大小
导体在磁场中切割磁感线时，如果其运动方向与磁感线方向有一夹角 α（见图），则导体中的感应电动势为
e = Blvsinα
上式中 l 为直导体长度，v 为直导体速度。
导体切割磁感线产生感应电动势
右手定则判断感应电动势方向
导体运动方向与磁感线方向夹角 α
§2—3 自感与互感
自感实验电路
a）合上开关，HL2 比 HL1 亮得慢 b）断开开关，灯泡闪亮一下才熄灭
一、自感现象
当线圈中的电流发生变化时，线圈中就会产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。这种由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势称为自感电动势，用 eL 表示，自感电流用 iL 表示。
二、自感系数与自感电动势
1. 自感系数
为了衡量不同线圈产生自感磁通的能力，引入自感系数（简称自感，也称电感）这一物理量，用 L 表示，它在数值上等于线圈中通过单位电流所产生的自感磁通。即
式中 N——线圈的匝数；
Φ——每一匝线圈的自感磁通，Wb。
L 的单位是亨利，用 H 表示。常采用较小的单位毫亨（mH）和微亨（μH）。
2. 自感电动势
自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况，它同样遵从法拉第电磁感应定律。将NΦ = LI 代入 eL= ，可得自感电动势大小的计算式为
三、互感现象和互感电动势
由一个线圈中的电流发生变化而使另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势，用 eM 表示。
式中，M 称为互感系数，其单位和自感系数相同，也是亨（H）。
两个线圈间的互感
四、互感线圈的同名端
分析如图所示互感线圈，判断在开关 SA 闭合瞬间各线圈感应电动势的极性。
由于线圈绕向一致而产生感应电动势的极性始终保持一致的端子，称为线圈的同名端，用“·”或“*”表示。
互感线圈的同名端

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