任务四 电路连接

知识讲解一 欧姆定律

欧姆定律是关于导体两端电压与导体中电流关系的定律,是电学的基本实验定律之一,由德国物理学家欧姆于1827年首先通过实验发现。

1.部分电路的欧姆定律

欧姆定律的表述是指通过导体的电流I与其两端之间的电势差U成正比,其表达式为

R=

U I

(241)

其中,I、U、R三个量是属于同一部分电路中同一时刻的电流强度、电压和电阻。R的数值取决于导体的材料、形状、长短、粗细及温度等,当这些因素不变时,R为常数,在此条件下才可以说I与U成正比。欧姆定律适用于金属,也适用于导电的酸、碱、盐水溶液。

为了描写元件的电流与电压的关系,可以分别以电压、电流为横、纵坐标画出函数图线,称为元器件的伏安特性曲线。满足欧姆定律的元器件的伏安特性曲线是一条过原点的直线,如图241所示。

2.全电路欧姆定律(闭合电路欧姆定律)

电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压,数值上等于静电力把单位正电荷从

正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的,而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的,如图242所示。

图241 伏安特性图

图242 闭合电路图

电源的路端电压的变化规律服从含源电路的欧姆定律,其数学表达式为

U=E-Ir

(242)

式中 U———路端电压;

Ir———电源的内电压,也称为内压降。

对于确定的电源来说,电动势E和内电阻r都是一定的。从式(242)可以看出,路端电压U跟电路中的电流I有关系。电流I增大时,内压降Ir增大,路端电压U就减小;反之,电流I减小时,路端电压U就增大。

技能训练一 验证欧姆定律

训练要求:验证电路的欧姆定律。训练内容:

(1)按照如图243所示连接电路。

图243 验证欧姆定律的电路图

(2)已知电阻不变,改变滑线变阻器的阻值大小,观察电压表和电流表的变化情况,并将结果记录于表241中。

表241

已知电阻不变验证欧姆定律测试记录表

(3)滑线变阻器不变RP=200Ω,改变已知电阻的值,观察电压表和电流表的变化,并将结果记录于表242中。

表242

滑线变阻器不变验证欧姆定律记录表

知识讲解二 串联电路

串联是连接电路元件的基本方式之一。将电路元件(如电阻、电容、电感、用电器等)逐个顺次首尾相连接,串联起来组成的电路称为串联电路,如图244所示。串联电路中通过各用电器的电流都相等。

图244 串联电路图

串联电路的特点:

(1)串联电路电流处处相等,即I=IL1=IL2=IL3=…=ILn

(2)串联电路总电压等于各处电压之和,即U=U1+U2+U3+…+Un。(3)串联电阻的等效电阻等于各电阻之和,即R=R1+R2+R3+…+Rn。(4)串联电路总功率等于各功率之和,即P=P1+P2+P3+…+Pn

技能训练二 验证串联电路的电压电流关系

训练要求:验证串联电路的电压电流关系。训练内容:

(1)按照如图244所示连接电路。

(2)开关S断开,利用万用表分别测量L1、L2的阻值,记录于表243中。

表243

串联电路阻值

(3)开关S闭合,利用万用表分别测量L1、L2两端的电压值,记录于表244中。

表244

串联电路电压

(4)开关S断开,将万用表两端分别接着开关的两个接口上,测得电流I,接着将开关S闭合,断开灯泡L1的一端,将万用表首尾相连接入电路中,测量IL1,同理测量IL2,(注意接入万用表测量电流时,注意电流的方向),记录于表245中。

表245

串联电路电压

知识讲解三 并联电路

并联电路是电路、线路或元件为达到某种设计要求的功能的连接方式,特点是对两个同类或不同类的元件、电路、线路等首首相接,同时尾尾亦相连的一种连接方式,如图2

4 5所示。

图245 并联电路图

并联电路的特点:

(1)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+…+In

(2)并联电路中,各并联支路两端的电压相等,且等于并联电路两端的总电压,即U

=U1=U2=…=Un

(3)并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和,即1R=R11+R12+…+R1n。

技能训练三 验证并联电路的电压电流关系

训练要求:验证并联电路的电压电流关系。训练内容:

(1)按照如图245所示连接电路。

(2)开关S1、S2、S3断开,利用万用表分别测量L1、L2的阻值,记录于表24

6中。

表246

并联电路阻值

(3)开关S1、S2、S3闭合,利用万用表分别测量流过L1、L2中的电流值,记录于表

247中。

表247

并联电路电压

(4)开关S1、S2、S3闭合,利用万用表分别测量流过L1、L2中的电压值,记录于表

248中。

表248

并联电路电压