二、电路三要素
1. 电位、电压和电动势
电路中的电流与水流类似。
用水泵将水从低处(C点水平面)抽到高处(A点)。水将从水位最高A点 从高处向下流动,经过B点回到水面最低处C点。水位高低是决定水流流动的原因。同理电流与此类似:电源的作用相当于水泵,将电荷由能量低处送至高点。电荷再由高电位处向低电位处流动。通过类比,有以下几个衡量电路的专业术语 :
⑴电位。定义电荷能量高低首先要设置零基准点,此处为0电位。0电位通常称为“地”或“接地”,用符号“⊥”或者“”表示。电路中其它点与0电位处相差的能量等级称为电位。电位的代号用U表示,单位为V(读音伏特)。例如上图电路中,A点电位为3V,标记为UA=3V;B点电位为1V;标记为UB=1V;C点为地,电位为0V,标记为UC=0V。
⑵电压。电位之间的差距是电位差,又称为电压。它的代号依然是U,单位是V,例如AB两点之间的电位差是2V,标记为UAB=2V。图中电子元件R1的两端的电位差就是AB两端电压UAB=2V。
⑶电动势。在电源内部,电源消耗能量将负极的电荷源源不断的送到正极,使电源正极具有高电位,这样正极才会输出电流。电源消耗能量在两极建立的电位差称为电动势。电源电动势方向规定:在电源内部,电动势方向规定为从负极指向正极。
2. 电流
大量电荷朝一个方向移动(又称为定向移动)就形成了电流。因为电荷有正负之分,所以规定正电荷在电路中的移动方向规定为电流的方向。上图电路中电流方向是:电源正极→R1→R2→⊥→电源负极。
电流的代号是I,单位为A(读音安培),在电子线路中,A的单位相对较大,我们通常会用到比它小一点的单位,比如mA(毫安)或者uA(微安),它们之间的关系是1A=103mA=106uA。
3. 电阻
电压是电路中产生电流的原因。如果电压相同,不同电路电流可能相同。也可能不同,说明电流强弱还与电路有关。规定:导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻,用R表示,单位为Ω(读音欧姆)。电阻的其他单位还有千欧(kΩ),兆欧(MΩ),他们之间的关系为1MΩ=103kΩ=106Ω。
导体的电阻与导体的长度(L),横截面积(S)和电阻率()有关。导体长度越长,截面积越小,电阻越大。而不同材质的电阻率不同。例如,钢丝电阻率低,而铁丝电阻率就高。通常导线内芯要用钢丝,而铁丝不能用做导线线芯。影响电阻的因素可以用公式表示。
另外,有些材料的电阻还受温度。光照,压力等因素影响,这些材料可以制作可变电阻来进行电路控制。
4电路三要素之间的关系满足→欧姆定律
在纯电阻电路中,流过电阻的电流I在大小与电阻两端的电压U成正比,与电阻R成反比。写成公式:
此公式说明 :知道公式中任意两个参数就可以导出第三个参数。
三、电路的三种状态
(1)通路:电路畅通,有正常的电流流过负载,负载工作正常。
(2)开路:电路断开,无电流流过负载,负载不工作。
(3)短路:电路中有很大的电流流过,但电流不流过负载,负载不工作。
四、电路常用的两种保护措施:
1. 接地。为防止触电事故,电器设备外壳往往要与大地连接,称为接地。除此外,在电子线路中,接地还有两层含义:①标有接地符号处的电位为0V。②所有标有接地符号的地方都是连通的。
2. 屏蔽。为防止某些元器件和电路工作时受到干扰,或者干扰其他电路摇正常工作,通常对这些元器件和电路采取隔离措施,这种隔离措施称为屏蔽。方法是:用金属材料(称为屏蔽罩)将元器件或电器封闭起来,再将屏蔽罩接地。
实训内容:
1. 所有实训均在具备一定的安全操作知识情况之下进行,如有不明白之处,切记不要乱动,以防墨菲效应。
2. 观测各种用电器的铭牌,记录相应的电压、电流等数据。
3. 查找资料整理常用电路符号列表。列表内容如下: