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《电工基础（第4版）》第1章教案
第1章 电路的基本知识
【知识目标】
理解电流、电位、电压、电动势、电阻、电能、电功率等基本电量。
知道常用电阻器的类型，熟悉常用电阻器的型号，会识别电阻器的主要参数。
掌握欧姆定律、焦耳定律和最大功率输出定理等基本定律（定理）。
【技能目标】
能比较电位与电压、电压与电动势、电能与电功率，具有计算电路基本电量的能力。
会应用电阻定律、欧姆定律、焦耳定律和最大功率输出定理，分析和解决生产、生活中的实际问题。
会使用仪表测量电流、电压、电阻、电能等基本电量。
【参考学时】
22学时
1.1 电路
【教学目标】
●认识基本电路组成的基本要素，知道电路的工作状态。
●会识读简单的电路图。
【教学重点】
电路组成要素、电路工作状态
【教学难点】
电路的工作状态
【参考学时】
2学时
【教学过程】
一、任务导入
实物（如手电筒）演示及列举实例，让学生认识电路，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
将干电池、小灯泡、导线和开关按如图（a）所示连接，图（b）所示是它的电路图。
简单电路
1.认识电路的基本组成
电路是电流流过的路径。一个完整的电路通常至少要有电源、负载、连接导线、控制和保护装置四部分组成。
（1）电源
干电池是电路的电源。电源是供给电能的装置，它把其他形式的能转换成电能。
干电池与蓄电池 三峡水电站
（2）负载
小灯泡是电路的负载。负载也称用电设备或用电器，是应用电能的装置，它把电能转换成其他形式的能量。
（a）灯泡 （b）电动机 （c）电热电器
常见的负载
（3）导线
导线把电源和负载连接成闭合回路，输送和分配电能。常用的导线是铜线和铝线。
常见的导线
（4）控制和保护装置
开关是电路的控制装置。为了使电路安全可靠地工作，电路通常还装有开关、熔断器等器件，对电路起控制和保护作用。常见的控制和保护装置有开关、低压断路器和熔断器等。
（a） 常用开关
（c）熔断器
常见的控制和保护装置
2.认识电路图
用统一规定的符号来表示电路，称为电路图。电路图是用来说明电气设备之间连接方式的图。电路图中部分常用的图形符号见表。
表 电路图中部分常用的图形符号
名称 图形符号 名称 图形符号 名称 图形符号
电阻 电感 电容
电位器 开关 电池
电灯 电流表 电压表
熔断器 接地 接机壳
3.识别电路的工作状态
（1）通路
通路是指正常工作状态下的闭合电路。此时，开关闭合，电路中有电流通过，负载能正常工作。
（2）断路
断路，又称为开路，是指电源与负载之间未接成闭合电路，即电路中有一处或多处是断开的。此时，电路中没有电流通过。
（3）短路
短路是指电源不经负载直接被导线相连。电路不允许无故短路，特别不允许电源短路。
三、任务评价
请将“电路”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.1 电路
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.2 电流
【教学目标】
●说出电流的概念，写出电流的公式。
●说出电流的方向，区分电流的参考方向和实际方向。
【教学重点】
电流的概念
【教学难点】
电流的方向
【参考学时】
1学时
【教学过程】
一、任务导入
列举实例，让学生认识电流，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1. 认识产生电流的条件
如图所示，有两个带电体A、B，A带正电，B带负电。两个带电体A、B之间将形成电流。这种自由电子的定向移动形成的电子流就称为电流。
两个带不同电荷的带电体连接
要形成电流，首先要有可以移动的电荷—自由电子。同时，要获得持续的电流，导体两端必须保持一定的电位差（电压），才能持续不断地推动自由电子朝同一个方向移动。
2. 认识电流的概念及方向
衡量电流大小或强弱的物理量称为电流强度，简称电流。
电流的大小等于通过导体横截面的电荷量与通过这些电荷量所用的时间的比值。用公式表示为：
I =
在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）：
1Ａ＝103 mＡ＝106μＡ
电流的方向习惯上规定为正电荷定向移动的方向，与电子流的方向正好相反。
电流的方向不随时间变化的电流称为直流电流。电流的大小和方向都不随时间变化的电流称为稳恒电流，如图（a）所示。直流电的文字符号用字母“DC”表示，图形符号用“—”表示。
电流的大小随时间变化，但方向不随时间变化的电流称为脉动电流，如图（b）所示。如果电流的大小和方向都随时间周期性变化，这样的电流称为交流电流，如图（c）所示。交流电的文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“～”表示。
（a）直流电流 （b）脉动直流电流 （c）交流电流
直流电流、脉动电流和交流电流
【例1.1】某导体在0.5min的时间内通过导体横截面的电荷量是120C，求导体中的电流是多少？
【分析】t = 0.5min = 30s。
解：由电流公式可得
=4（A）
三、任务评价
请将“电流”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.2电流
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
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任务体会
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开始时间 结束时间 实际时间
1.3 电压与电位
【教学目标】
●说出电压、电位的概念，写出电压、电位的公式。
●会比较电压与电位。
【教学重点】
电压
【教学难点】
电位
【参考学时】
1学时
【教学过程】
一、任务导入
列举实例，让学生认识电压，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.认识电压
“水往低处流”，水总是从水位高的地方流向水位低的地方，如图所示。
水往低处流
电与水类似，如图所示，如果带正电体A和带负电体B之间存在一定的电位差（电压），只要用导线连接带电体A、B，就会有电流流动，电流也会做功，即电荷在电场中受到电场力的作用而做功。
电流从高电位流向低电位
电压就是衡量电场力做功能力大小的物理量。
A、B两点间的电压UAB在数值上等于电场力把电荷由A点移到B点所做的功WAB与被移动电荷的电荷量q的比值。用公式表示为
在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号是V。
规定电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向。电压也常被称为电压降。
（a）用高电位指向低电位的箭头表示　　（b）高电位标“+”，低电位标“－”来表示
2.电位
电压是两点间的电位差。在电路中，A、B两点间的电压等于A、B两点间的电位之差，即
UAB=VA VB
规定参考点的电位为零。原则上参考点是可以任意选定的，但习惯上通常选择大地为参考点。在实际电路中也选取公共点或机壳作为参考点，一个电路中只能选一个参考点。
综合案例
电路如图所示，已知：以O点为参考点，VA=10V，VB=5V，VC= 5V。
（1）求UAB、UBC、UAC；
（2）若以B点为参考点，求各点电位和电压UAB、UBC、UAC。
思路分析
(
综合案例电路图
)求解本题的关键是要明确电压与电位的关系，即：UAB=VA VB，VA=UAB+VB。
优化解答
（1）UAB=VA VB=10 5=5（V）
UBC=VBVC=5 （ 5）=10（V）
UAC=VA VC=10 （ 5）=15（V）
（2）若以B点为参考点，则
VB=0
VA=UAB=5V
VC=UCB = UBC= 10（V）
UAB=VA VB=5 0=5（V）
UBC= VB VC=0 （ 10）=10（V）
UAC= VA VC=5 （ 10）=15（V）
三、任务评价
请将“电压与电位”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.3电压与电位
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
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任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
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开始时间 结束时间 实际时间
1.4 电源与电源电动势
【教学目标】
●认识常见电源。
●说出电动势的概念，写出电压、电位的公式。
●会比较电动势与电压。
【教学重点】
电动势
【教学难点】
电动势
【参考学时】
1学时
【教学过程】
一、任务导入
实物（如各种电源）演示及列举实例，让学生认识电源，激发学生学习兴趣。。
二、任务实施
1.认识电源
如图所示为一个闭合的水路，水槽B处的水由水泵从低处送到高处的水槽A，再由水槽A从高处流向低处的水槽B。水泵是这个水路的水源。
闭合水路示意图
电路也类似，如图所示为一个闭合的电路。为保证电路中有持续不断的电流，就需要干电池把正电荷从负极B源源不断地移到正极A，保证A、B两极间电压不变，电路中才能有持续不断的电流，干电池是这个电路的电源。
闭合电路示意图
电源是把其他形式的能转换成电能的装置。
在电路中，电源以外的部分叫外电路，电源以内的部分叫内电路，如图所示。
外电路与内电路
2.认识电源电动势
在内电路中，也必定有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位，这种力称为电源力。
对于不同的电源，电源力做功的性质和大小不同，衡量电源力做功能力的大小的物理量称为电源电动势。
在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极）反抗电场力所做的功W与被移动电荷的电荷量q的比值就是电源电动势。用公式表示为
常用干电池的电动势约为1.5V，铅蓄电池的电动势约为2V，锂离子电池的电动势约为3.7V。电源电动势的方向规定为由电源的负极（低电位）指向正极（高电位）。
电压和电动势的单位都是伏特，但电压和电动势是两个不同的概念。电压是衡量电场力做功能力大小的物理量，其方向为高电位指向低电位，电源内、外部电路均有电压；而电动势是衡量电源力做功能力大小的物理量，其方向为低电位指向高电位，仅存在于电源内部。
三、任务评价
请将“电源与电源电动势”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.4电源与电源电动势
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务 收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.5 电阻
【教学目标】
●说出电阻的概念，写出电阻定律的公式，会应用电阻定律计算导体电阻。
●知道常用电阻器的类型，熟悉常用电阻器的符号功能和典型应用。
●熟悉常用电阻器的型号，会识别电阻器的主要参数。
【教学重点】
电阻器的标称阻值和允许误差的识读、电阻器的检测
【教学难点】
电阻器的标称阻值和允许误差的识读
【参考学时】
4学时
【教学过程】
一、任务导入
实物演示及列举实例，让学生认识电阻器，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.认识电阻与电阻定律
当自由电荷在导体中做定向移动形成电流时会遇到阻碍，这种阻碍作用使自由电子定向运动的平均速度降低，自由电子的一部分动能转换成分子热运动—热能，这种阻碍电流通过的作用就称为电阻，用字母R表示。
在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。电阻的常用单位还有千欧（k）和兆欧（M），它们之间的关系为
1k=103
1M=106
导体电阻值的大小不仅与导体的材料有关，还与导体的尺寸有关。
在温度不变时，一定材料的导体的电阻值与它的长度成正比，与它的截面积成反比，这个规律称为电阻定律。均匀导体的电阻可用公式表示为
R=
常用材料在20℃时的电阻率见表。
表 常用材料的电阻率（20℃）和电阻温度系数
用途 材料名称 电阻率 /（·m） 电阻温度系数 /（1/℃）
导电材料 银 1.65×10 8 3.6×10 3
铜 1.75×10 8 4.0×10 3
铝 2.83×10 8 4.2×10 3
电阻材料 铂 1.06×10 7 4.0×10 3
钨 5.3×10 8 4.4×10 3
电阻材料 锰铜 4.4×10 7 6×10 6
康铜 5.0×10 7 5×10 6
镍铬铁 1.0×10 7 1.5×10 4
碳 1.0×10 7 5×10 4
根据物质导电能力的强弱，自然界的物质分为导体、绝缘体和半导体。
导体是能很好传导电流的物质，其主要作用是输送和传递电流。各种金属材料都是导体，如图（a）所示。
绝缘体是基本不能传导电流的物质，其主要作用是将带电体与不带电体隔离，确保电流的流向或人身安全。常用的绝缘体有玻璃、胶木、陶瓷、云母等，如图（b）所示。
半导体是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。图（c）所示为半导体二极管。
导体、绝缘体和半导体
【例1.2】小王家装修需一圈铜导线，铜导线的长度为100m，截面积为1.5mm2，求它的电阻为多少？
【分析】L=100m，S=1.5mm2=1.5×10 6m2，查表1.2可知铜导线的电阻率 =1.75×10 8·m。
解：由电阻定律可得
R==1.75×108×=1.17（）
因为导线的电阻很小，所以在实际电路中其电阻可以忽略不计。
2.认识常用电阻器
电阻器是利用金属或非金属材料对电流起阻碍作用的特性制成，电阻器通常称为电阻。电阻器的分类如下：
按结构形式分，有固定电阻器、可变电阻器（可调电阻器、电位器）；
按制作材料分，有碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器；
按用途分，有精密电阻器、高频电阻器、熔断电阻器、敏感电阻器。
(
电阻器的一般符号
)（1）固定电阻器
固定电阻器是阻值不能改变的电阻器。电阻器的一般图形符号如图所示，文字称号为R。
① 碳膜电阻器。碳膜电阻器是采用碳膜作为导电层，将通过真空高温热分解出的结晶碳沉积在柱形或管形陶瓷骨架上制成的，其实物如图所示。
② 金属膜电阻器。金属膜电阻器是采用金属膜作为导电层，用高真空加热蒸发等技术，将合金材料蒸镀在陶瓷骨架上制成，经过切割调试阻值，以达到最终要求的精密阻值。其实物如图所示。
碳膜电阻器 金属膜电阻器
③ 线绕电阻器。线绕电阻器是用电阻丝绕在绝缘骨架上，再经过绝缘封装处理而成的一类电阻器。线绕电阻器通常涂成黑色、绿色或棕色，其实物如图所示。
线绕电阻器
工程上，作为电动机控制电路中常用的电阻器，属于线绕电阻器，是电动机的启动、制动和调速控制的重要附件。 (
电动机控制电路常用电阻器
)常用系列有ZX2系列和RT系列，其实物如图所示。
（2）可变电阻器
阻值可变的电阻器称为可变电阻器或电位器，分为半可变电阻器和电位器。半可变电阻器（电位器）的实物、符号及用途见表。
表 常见可变电阻器（电位器）比较
序号 名称 实物图 符号 用 途
1 半可变电阻器 电阻值可在某一值到标称值范围内变动。一般用于晶体管中的偏流电阻，在收音机、电视机中作为电源滤波、调整偏流等
2 碳膜 电位器 阻值范围在100～4.7M内变动。一般用于家用电器中，作音量控制、亮度调节等
3 绕线 电位器 额定功率大，一般可达几瓦到几十瓦，而且耐高温、精度高，但阻值变化范围较小。用于功率较大的电路中，作电源电压调节等
4 实心 电位器 利用接触电刷调节阻值，用于小型电子设备及仪器仪表的交直流电路中，作电压调节或电流微调用
5 直滑式 电位器 利用滑动杆做直线运动来调节电阻值，常用于家用电器、仪器仪表面板作电压、电流控制和音调、音量的调节等
6 开关 电位器 附有开关装置的电位器，开关和电位器各自独立，但由同轴相连、控制，常在电视机、收音机中作为音量控制兼电源控制
3.识读电阻器的主要参数
（1）电阻器的型号
电阻器的型号一般由4部分组成，各部分的含义如图所示，电阻器和电位器型号的命名方法见表。
电阻器的型号
表1.4 电阻器和电位器型号的命名方法
第 1 部 分 第 2 部 分 第 3 部 分 第4部分
主称 材料 分类 序号
符号 意 义 符号 意 义 符号 意 义
R 电阻器 T 碳膜 1 普通
W 电位器 P 硼碳膜 2 普通
U 硅碳膜 3 超高频
H 合成膜 4 高阻
I 玻璃釉膜 5 高温
J 金属膜（箔） 7 精密
Y 氧化膜 8 电阻：高压；电位器：特殊
S 有机实芯 9 特殊
N 无机实芯 G 高功率
X 线绕 T 可调
G 光敏 X 小型
L 测量用
W 微调
（2）电阻器的主要参数
① 标称阻值。电阻器的标称阻值是指电阻器表面所标的阻值。
② 允许误差。标称阻值与实际阻值的差值与标称阻值之比的百分数称为阻值误差，它表示电阻器的精度。允许误差与精度等级对应关系见表。
表 允许误差与精度等级对应关系
允许误差 ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%
精度等级 005 01 02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
标称阻值按标准化优先数系列制造，系列数对应于允许误差。常用标称电阻系列有E6、E12、E24等，见表。
表 普通电阻器的标称阻值系列
阻值系列 允许误差 电阻标称值
E6 ±20% 1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8
E12 ±10% 1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2
E24 ±5% 1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1
③ 额定功率。电阻器的额定功率是指在规定的温度和大气压下，电阻器在交流或直流电路中能长期连续工作所消耗的最大功率。常用的有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W、10W、20W等数值。
电阻器额定功率的图形符号
（3）电阻器主要参数的标注方法
① 直标法。直标法一般用数字和单位符号直接标称电阻值并标注在电阻器上。电位器和功率较大的固定电阻器，体积比较大，一般用直标法标注在电阻器表面。如图（a）所示电阻器的标称阻值为0.1，额定功率为5W；如图（b）所示电位器的标称阻值为470。
（a）　　　　　 （b）
电阻直标法
② 文字符号法。文字符号法是用数字和单位符号组合在一起表示，文字符号前面的数字表示整数阻值，文字符号后面的数字表示小数点后面的小数阻值。电阻单位的文字符号、允许误差的文字符号见表。如图（a）所示，电阻器的标称阻值为10，允许误差为±5%；如图（b）所示，电位器的标称阻值为5.6k，允许误差均为±5%。
表 电阻单位的文字符号
文字符号 R k M G T
表示单位 欧姆（） 千欧姆（103） 兆欧姆（106） 吉欧姆（109） 太欧姆（1012）
表 电阻允许误差的文字符号
文字符号 D F G J K M
允许偏差 ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%
（a） （b）
电阻文字符号法
③ 数码法。数码法是在电阻器上用3位或4位数码表示标称值的标注方法。
体积较小的可变电阻，一般采用3位数码表示。数码从左到右，第一、二位表示电阻的有效值，第三位表示指数，即零的个数，单位为欧姆（）。允许误差通常采用文字符号表示。如图所示，202表示电阻器阻值为20×102＝2k。
电位器数码法
贴片电阻的电阻值，用3位或4位数码法表示。当贴片电阻器阻值允许误差为±5%时，采用3个数字表示：跨接电阻（相当于导线）记为000；阻值小于10的，在两个数字之间补加“R”；阻值在10以上的，则最后一个数值表示增加的零的个数。如图（a）所示，103表示电阻阻值为10k，6R8表示电阻阻值为6.8。
当贴片电阻器允许误差为±1%时，采用4个数字表示，前面3个数字为有效数，第4位表示增加的零的个数；阻值小于10的，仍在第2位补加“R”；阻值为100的，则在第4位补“0”。如图（b）所示，1502表示电阻阻值为15k，8R20表示电阻阻值为8.2。
（a） （b）
贴片电阻数码法
④ 色标法。色标法是用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。电阻器色环符号规定见表。色标法分为两位有效数字表示法和3位有效数字表示法两种。
表 电阻器色环符号对照表
颜色 有效数字 倍乘数 允许误差/% 颜色 有效数字 倍乘数 允许误差/%
黑 0 100 — 紫 7 107 ±0.1
棕 1 101 ±1 灰 8 108 —
红 2 102 ±2 白 9 109 —
橙 3 103 — 金 — 10-1 ±5
黄 4 104 — 银 — 10-2 ±10
绿 5 105 ±0.5 无色 — — ±20
蓝 6 106 ±0.25
a．两位有效数字的色标法。普通电阻器用四色环表示，前3条表示电阻值，最后一条表示误差，如图所示。如图所示的四色环电阻器的电阻值为20×102=2k，允许误差为±5%。
四色环的意义 四色环电阻器
b．3位有效数字的色标法。精密电阻器用五色环表示，前四条表示阻值，最后一条表示误差，如图所示。图所示的五色环电阻器，电阻值为470×100=470，允许误差为±1%。
五色环的意义 五色环电阻器
4.认识电阻传感器
电阻传感器种类繁多，其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。
应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器。最常用的传感元件为电阻应变片，如图（a）所示。
压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。常用的压阻式传感器有半导体应变式传感器和固态压阻式传感器，如图（b）和图（c）所示。
电阻传感器
三、任务评价
请将“电阻”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.5 电阻
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务 收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.6 欧姆定律
【教学目标】
●说出欧姆定律的内容，写出欧姆定律的表达式。
●会灵活应用欧姆定律分析和解决实际问题。
【教学重点】
欧姆定律
【教学难点】
全电路欧姆定律
【参考学时】
4学时
【教学过程】
一、任务导入
实物演示及列举实例，引出电压与电流的关系，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.认识部分电路欧姆定律
(
　
部分电路
)1826年，德国科学家欧姆提出了部分电路欧姆定律：电路中的电流I与电阻两端的电压U成正比，与电阻R成反比。
如图所示电路中，电压、电流的参考方向如图中箭头所示，部分电路欧姆定律可以用公式表示为
电流与电压间的正比关系，可以用伏安特性曲线来表示。伏安特性曲线是以电压U为横坐标，以电流I为纵坐标画出的U I关系曲线。电阻元件的伏安特性曲线如图所示，伏安特性曲线是直线时，称为线性电阻；如果不是直线，则称为非线性电阻。线性电阻组成的电路称为线性电路。欧姆定律只适用于线性电路。
(
电阻的伏安特性曲线
)欧姆定律经过数学变换，还可以得出：
U =RI
R=
电阻的伏安特性曲线是非线性的，这类电阻统称为敏感电阻器。常见的敏感电阻器有：
① 热敏电阻。热敏电阻是一种对温度极为敏感的电阻器，分为正温度系数和负温度系数电阻器，如图（a）所示。
② 光敏电阻。光敏电阻是其阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器，分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻，如图（b）所示。
③ 压敏电阻。压敏电阻是对电压变化很敏感的非线性电阻器。压敏电阻可分为无极性（对称型）压敏电阻和有极性（非对称型）压敏电阻，如图（c）所示。
④ 湿敏电阻。湿敏电阻是对湿度变化非常敏感的电阻器，是将湿度转换成电信号的换能器件，如图（d）所示。
敏感电阻器
【例1.3】已知某灯泡两端的电压为220V，灯泡的电阻为1 210，求通过灯泡的电流。
解：由部分电路欧姆定律可得
=≈0.182（A）
【例1.4】某导体两端电压为3V，通过导体的电流为0.5A，导体的电阻为多大？当电压改变为6V时，电阻为多大？此时通过导体的电流又为多少？
【分析】电阻的大小与电压无关，R=仅仅意味着利用加在电阻两端的电压和通过电阻的电流，可以量度电阻的大小，而绝不意味着电阻的大小是由电压和电流决定的。
解：由部分电路欧姆定律可得
R===6（ ）
当电压改变为6V时，电阻不变，R=6。
此时，电流I′==1（A）。
(
小鸟站在输电线上
)【例1.5】小鸟站在一条能导电的铝质裸输电线上，如图所示。导线的横截面积为240mm2，导线上通过的电流为400A，小鸟两爪间的距离为5cm。求小鸟两爪间的电压。
【分析】小鸟两爪间的电压U=RI，I=400A，R=，L=5cm=5×10 2m，S=240mm2=240×10 6m2，查表可知铝的电阻率=2.83×10 8·m。
解：由电阻定律可得
R= =2.83×10 8×≈5.9×10 6（）
由部分电路欧姆定律可得
U=RI=5.9×10 6×400=2.36×10 3（V）=2.36（mV）
因为小鸟两爪间的电压只有2.36mV，通过小鸟的电流很小，所以小鸟站在输电线上是安全的。
2.认识全电路欧姆定律
(
全电路
)实际电路是由电源和负载组成的闭合电路，称为全电路，如图所示。
全电路欧姆定律内容：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。用公式表示为
进一步做数学变换得
E =rI+RI
而RI=U是外电路上的电压，称为路端电压或端电压。全电路中的路端电压
U=E rI
端电压随外电路电阻变化的规律：
R↑→I=↓→U0=rI↓→U=E U0↑　特例：开路时（R=∞），Ｉ=0，U=E
R↓→I=↑→U0=rI↑→U=E U0↓　特例：短路时（R=0），Ｉ=，U=0
(
电路图
)【例1.6】如图所示电路中，已知电源电动势E=220V，电源内阻r=10，负载电阻R=100。求：（1）电路电流；（2）电源端电压；（3）负载上的电压；（4）电源内阻上的电压。
【分析】本题可利用全电路欧姆定律和部分电路欧姆定律相关公式求解。
解：（1）由全电路欧姆定律可得
==2（A）
（2）电源端电压
U=E rI=220 10×2=200（V）
（3）负载上的电压
U=RI=100×2=200（V）
负载上的电压等于电源端电压。
（4）电源内阻上的电压
U0=rI=10×2=20（V）
综合案例
如图所示电路中，已知E=6V，r=0.5，R=200。求开关Ｓ分别处于1、2、3位置时电压表和电流表的读数。
思路分析
解本题的关键是要弄清楚开关S分别处于1、2、3位置时，电路的工作状态。
优化解答
S处于1时，电路呈短路状态
I===12（A）
U=0
S处于2时，电路呈开路状态
I=0
U=E=6V
S处于3时，电路呈通路状态
I===0.03（A）
U=RI=2000.03=6（V）
三、任务评价
请将“欧姆定律”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.6 欧姆定律
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.7 电能与电功率
【教学目标】
●理解电能和电功率的概念，能简单计算电能和电功率。
●会应用电能、焦耳定律分析和解决实际问题。
【教学重点】
电功率
【教学难点】
电能
【参考学时】
4学时
【教学过程】
一、任务导入
实物（如各种家用电器）演示及列举实例，引出电能与电功率，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.认识电能
在电场力作用下，电荷定向移动形成的电流所做的功称为电功。电流做功的过程就是将电能转化成其他形式的能的过程。因此，电功也称电能。
如果加在导体两端的电压为U，在时间t内通过导体横截面的电荷量为q，则电功的大小为
W=Uq=UIt
电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。
在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。
在实际使用中，电功常用千瓦时（俗称度）为单位，符号是kW·h。
1kW·h=3.6×106J=3.6MJ
对于纯电阻电路，
2.认识电功率
电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率。电功率为
在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。常用单位还有千瓦（kW）和毫瓦（mW），它们之间的关系为
1kW=103W
1W=103mW
对纯电阻电路，电功率的公式还可以写成
【例1.7】一电阻器表面标注“500 5W”，求电阻允许通过的最大电流和允许加在电阻两端的最大电压。
【分析】求解本题所用的公式为。
解：电阻允许通过的最大电流
I===0.1（A）
允许加在电阻两端的最大电压
U===50（V）
【例1.8】小王家现有“220V 40W”的白炽灯5盏，求：（1）如果平均每天使用4h，一年（365天）用电多少度？（2）如果平均每天少使用1h，一年能节约用电多少度？（3）如果改用“220V 15W”的节能灯，每天还是使用4h，一年能节约用电多少度？
【分析】求解本题所用的公式为W=Pt，注意题中发生变化的量。
解：（1）P=40×5=200（W）=0.2（kW），t=4×365=1 460（h）
由电功率公式可得
W=Pt=0.2×1 460=292（kW·h）
（2）P=40×5=200（W）=0.2kW，t=3×365=1 095（h）
W1=Pt=0.2×1 095=219（kW·h）
W1= W W1=292 219=73（kW·h）
（3）P=15×5=75（W）=0.075kW，t=4×365=1 460（h）
W2=Pt=0.075×1 460=109.5（kW·h）
W2= W W2=292 109.5=182.5（kW·h）
3.认识电流的热效应
电流通过导体会产生热的现象，称为电流的热效应。
电流通过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻和通过的时间成正比，这就是焦耳定律。用公式表示为
Q=I2Rt
在生产和生活中，很多用电器都是根据电流的热效应制成的，统称为电热电器，如家庭中常见的电水壶、电饭煲、电熨斗等，工厂中常见的电炉、电烘箱、电烙铁等，如图所示。
(
（f）
电烙铁
) (
（b）
电饭煲
) (
（c）
电熨斗
) (
（a）
电水壶
) (
（e）
电烘箱
) (
（d）
电炉
)
电热电器
但是电流的热效应也有不利的方面，必须采取一定的保护措施，如设计散热装置加以防范。图（a）所示为计算机主机上的风扇和主机箱体散热孔；图（b）所示的电动机表面设计成散热片状，尾端加装风扇，都是为了有利于散热。
电器的散热装置
综合案例
一台标有“2kW 220V”的电炉，求：（1）正常工作时的电流；（2）电炉的电阻；（3）如果每天使用3h，一个月（30天）消耗的电能；（4）把它接到110V电源上实际消耗的功率。
思路分析
求解本题所用的公式有：W=Pt；P =U I=。
优化解答
（1）I==≈9.09（A）
（2）R===24.2（）
（3）W =Pt=2330=180（kW·h）
（4）（kW）
三、任务评价
请将“电能与电功率”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.7 电能与电功率
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.8 负载获得最大功率的条件
【教学目标】
●说出负载获得最大功率的条件，计算负载获得的最大功率。
【教学重点】
负载获得最大功率的条件
【教学难点】
负载获得最大功率的条件
【参考学时】
1学时
【教学过程】
一、任务导入
实物（如扬声器）演示及列举实例，引出负载获得最大功率的条件，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.认识负载获得最大功率的条件
数学分析证明：当负载电阻R和电源内阻r相等时，电源输出功率最大（负载获得最大功率Pmax），即当R＝r时，
使负载获得最大功率的条件也称为最大功率输出定理。
2.认识负载获得最大功率的条件的应用
在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为负载匹配，也称阻抗匹配。负载匹配时，负载（如扬声器）可以获得最大的功率。
(
电路图
)【例1.9】如图所示全电路中，电源电动势E=20V，内阻r=1，R1=3，RP为可变电阻。当可变电阻RP阻值为何值时，RP可以获得最大功率，其最大功率为多少？
【分析】求解本题时，只要将除RP外的所有电阻（R1＋r）看作内电阻即可。
解：要使RP获得最大功率，RP＝R1＋r＝3＋1＝4（）。
此时，＝＝25（W）。
三、任务评价
请将“负载获得最大功率的条件”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.8 负载获得最大功率的条件
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
1.9 技能训练1　直流电流、电压的测量
【教学目标】
●学会直流电流、电压测量方法，会正确选择和使用直流电流表和直流电压表。
●会测量小型用电设备的电流和电压。
【教学重点】
直流电压表与电流表的使用
【教学难点】
电流表的使用
【参考学时】
2学时
【教学过程】
一、任务导入
实物演示及列举实例，导入直流电压表与电流表，激发学生学习兴趣。
二、任务准备
1.电流表使用要点
电流表，又称安培表，是一种用来测量电路中电流的仪表，如图（a）所示，其测量接线图如图（b）所示。电流表使用时要注意：
电流表
① 选择合适的量程。电流表选用量程一般应为被测电流值的1.5～2倍。
② 注意电流的极性。直流电流表的“+”接线柱接电源正极或靠近电源正极的一端，直流电流表的“ ”接线柱接电源负极或靠近电源负极的一端，如图（b）所示。
③ 与待测电路串联。测量时电流表应串联接入待测电路中。
④ 防止短路。
2.电压表使用要点
(
　电压表
)电压表，又称伏特表，是一种用来测量电源或某段电路两端电压的仪表，如图（a）所示，其测量接线图如图（b）所示。电压表使用时要注意：
① 选择合适的量程。
② 注意电压的极性。直流电压表的“+”接线柱接电源正极或靠近电源正极的一端，直流电压表的“ ”接线柱接电源负极或靠近电源负极的一端，如图（b）所示。
③ 与待测电路并联。测量时电压表应并联接入待测电路中。
三、任务实施
1.列一列 元器件清单
请根据学校实际，将所需的元器件及导线的型号、规格和数量填入表中。
表 直流电流、电压的测量元器件清单
序号 名称 符号 规格 数量 备注
1 直流电流表 可以用万用表的直流电流挡代替
2 直流电压表 可以用万用表的直流电压挡代替
3 直流稳压电源 E
4 单刀开关 S
5 用电器 R 可以用电阻、小灯泡等
6 连接导线 若干
2.做一做 用直流电流表和直流电压表分别测量直流电流和直流电压
① 直流电流表测直流电流。测量简单直流电路的直流电流，将测量结果填入表中。
② 直流电压表测直流电压。测量干电池、直流稳压电源的电压，将测量结果填入表中。
记一记
表1.11 直流电流、电压测量结果表
测量项目 测量仪表量程 测量对象 测量数据 测量结果 （平均值）
第1次 第2次 第3次
直流电流
直流电压
四、任务评价
请将“直流电流、电压的测量”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.9.1 直流电流、电压的测量
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
五、任务拓展
拓展1　电气测量的常用方法
电气测量的常用方法有直接测量法、间接测量法和比较测量法。
直接测量法是指测量结果从一次测量的实验数据中直接得到。
间接测量法是指测量时只能测出与被测量有关的电学量，然后经过计算求得被测量。如用伏安法测量电阻。
比较测量法是将被测的量与度量器在比较仪器中进行比较，从而测得被测量数值的一种方法。如用电桥测量电阻。
拓展2　万用表的基本使用方法
在实际测量中，直流电流表和直流电压表可以分别用万用表的直流电流挡和直流电压挡代替。万用表是一种多用途、广量程、使用方便的测量仪表，是电工最常用的工具。它可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻，中高档的万用表还可以测量交流电流、电容器、电感及晶体管的主要参数等。常用的万用表有指针式和数字式两种，其外形如图1.49所示。本书以MF47指针式万用表为例介绍万用表的使用。
（a）指针式万用表 （b）数字式万用表
万用表
（1）面板认识
万用表的面板主要由刻度盘和操作面板两部分组成，如图所示。操作面板主要有机械调零旋钮、电阻调零旋钮、量程选择开关、表笔插孔等。
(
刻度盘
量程选择开关
表笔插孔
电阻
调零旋钮
机械调零旋钮
)
MF47指针式万用表面板
（2）使用前准备
① 将万用表水平放置。
② 检查指针。检查万用表指针是否停在表盘左端的“零”位。如不在“零”位，用小螺丝刀轻轻转动表头上的机械调零旋钮，使指针指在“零”，如图所示。
③ 插好表笔。将红、黑两支表笔分别插入表笔插孔，红表笔插入标有“+”号的插孔，黑表笔插入标有“*”或“ ”号的插孔。
④ 检查电池。将量程选择开关旋到电阻R1挡，把红、黑表笔短接，如图所示。
机械调零 检查电池
⑤ 选择项目和量程。将量程选择开关旋到相应的项目和量程上。禁止在通电测量状态下转换量程选择开关。
（3）万用表的维护
① 拔出表笔。
② 将量程选择开关拨到“OFF”或交流电压最高挡，防止下次开始测量时不慎烧坏万用表。
③ 若长期搁置不用时，应将万用表中的电池取出，以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。
④ 平时对万用表要保持干燥、清洁，严禁振动和机械冲击。
1.9 技能训练2 电阻的测量
【教学目标】
●根据被测电阻的数值和精度要求选择测量方法，使用万用表测量电阻。
●了解兆欧表测量绝缘电阻和电桥测量电阻的基本方法。
【教学重点】
万用表测量电阻
【教学难点】
伏安法测量电阻
【参考学时】
2学时
【教学过程】
一、任务导入
实物演示及列举实例，引出电阻的测量，激发学生学习兴趣。
二、任务实施
1.万用表电阻挡的使用要点
① 选择量程。应根据被测电阻的大小把量程选择开关拨到适当挡位上，如图所示，使指针尽可能做到在中心附近，因为这时的误差最小。
② 电阻调零。将红、黑表笔短接，如万用表指针不能满偏（指针不能偏转到刻度线右端的零位），可进行“电阻调零”，如图所示。
③ 测量方法。将被测电阻同其他元器件或电源脱离，单手持表笔并跨接在电阻两端，如图所示。
选择量程 电阻调零 测量方法
④ 正确读数。读数时，应先根据指针所在位置确定最小刻度值，再乘以倍率，即电阻的实际阻值。如图所示测得的电阻值为9.5k。
(
倍率：
R
×
1k
) (
指针指示的读数：9.5
)
正确读数
⑤ 每次换挡后，应再次调整“电阻调零”旋钮，然后再测量。
2.伏安法测电阻
根据部分电路欧姆定律R=，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出流过电阻的电流，就可以求出电阻。这种测量方法称为伏安法。
用伏安法测电阻有外接法和内接法，如图所示。
① 外接法。外接法如图（a）所示。由于电压表的分流作用，求出的电阻值要比真实值小。测量小电阻时应采用外接法。
② 内接法。内接法如图（b）所示。由于电流表的分压作用，求出的电阻值要比真实值大。测量大电阻时应采用内接法。
伏安法测电阻
三、任务实施
1.列一列 元器件清单
请根据学校实际，将所需的元器件及导线的型号、规格和数量填入表中。
表 电阻的测量元器件清单
序号 名称 符号 规格 数量 备注
1 万用表
2 直流电流表 可以用万用表的直流电流挡代替
3 直流电压表 可以用万用表的直流电压挡代替
4 直流稳压电源 E
5 单刀开关 S
6 电阻 R 选择几欧姆、几十欧姆、几百欧姆、几千欧姆各挡电阻
7 电位器 RP
8 连接导线
2. 做一做 万用表测电阻与伏安法测电阻比较
① 用万用表分别测量阻值为几欧姆、几十欧姆、几百欧姆、几千欧姆的若干电阻，将测量结果记入表中。
② 用伏安法分别测量阻值为几欧姆、几十欧姆、几百欧姆、几千欧姆的若干电阻，测量电路如图所示，将测量结果记入表中。
（a）外接法 （b）内接法
伏安法测电阻
3.记一记 测量结果
表 万用表测电阻测量结果表
电阻 标称阻值/ 测量数据/ 测量结果/ （平均值）
第1次 第2次 第3次
R1
R2
R3
R4
表 伏安法测电阻测量结果表
电阻 外接法 内接法
次数 电压U/V 电流I /A 电阻R/ 平均值/ 电压U/V 电流I /A 电阻R/ 平均值/
R1 1
2
R2 1
2
R3 1
2
R4 1
2
结论：测量阻值较小的电阻时，应采用 　　　　　　 ； 测量阻值较大的电阻时，应采用 　　　　　 。
4.比一比 外接法与内接法的测量值比较
比较外接法和内接法测量的结果，填入表的结论中。想一想，能说明理由吗？
四、任务评价
请将“电阻的测量”的操作过程、收获体会及任务评价填入“任务评价表”。
任务评价表
课题 1.9.2 电阻的测量
班级 姓名 学号 日期
任务过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
任务收获
任务 体会
任务评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
五、任务拓展
拓展1　兆欧表测量绝缘电阻的基本方法
测量各种电气设备的绝缘电阻是判断电气设备绝缘程度的基本方法。兆欧表是测量绝缘电阻最常用的仪表。
兆欧表，又称绝缘摇表，是一种测量电动机、电器、电缆等电气设备绝缘性能的仪表，其外形如图所示。兆欧表上有两个接线柱，一个是线路接线柱（L），另一个是接地柱（E），此外还有一个铜环，称保护环或屏蔽端（G）。使用兆欧表时基本使用方法如下：
① 选择种类。一般额定电压在500V以下的设备，选用500V或1 000V的兆欧表；额定电压在500V以上的设备，选用1 000V或2 500V的兆欧表。
② 选择导线。兆欧表测量用的导线应采用单根绝缘导线，不能采用双绞线。
③ 平稳放置。兆欧表应放置平稳的地方，以免在摇动手柄时，因表身抖动和倾斜产生测量误差，如图（a）所示。
④ 开路试验。兆欧表使用前，应先对兆欧表进行开路试验。正常时，兆欧表指针应指向“∞”，如图（b）所示。
⑤ 短路试验。开路试验后，再进行短路试验。正常时，兆欧表指针应指向“0”，如图（c）所示。
（a）平稳放置　　　　 　 （b）开路试验 （c）短路试验
兆欧表的使用
⑥ 放电。兆欧表使用后，应及时对兆欧表放电（即将“L”“E”两导线短接），以免发生触电事故。
拓展2　单臂电桥测电阻
直流单臂电桥又称惠斯通电桥，如图所示。单臂电桥是用电桥平衡原理测量被测电阻值，其实质是将被测电阻与已知电阻进行比较，从而求得测量结果。
单臂电桥
28

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