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TUhjnbcbe - 2023/2/2 16:20:00

电路基础

手机、灯、冰箱、热水器、空调、电动车等,这些生活电气的使用都离不开电。电在我们的生活中扮演着重要的角色,给我们提供便利,让我们的生活更加精彩。但是电也是危险的,大家来跟着我来了解关于电路基础知识吧!

电路与电路图首先我们来看下图所示的是一个简单的实物电路,这个电路由电池、开关、灯泡、导线组成。电源的作用是提供电能;开关和导线是控制和传递电能的,称为中间环节;灯泡是消耗电能的用电设备,它可以将电能转换为光能,称为负载。所以,电路是由电源,中间环节和负载组成的。

如下图所示为实物电路的电路图,和上图比较,不难看出,非常方便和简单美观,所以我们就采用一些简单的图形符号代替实物的方法来画电路,这样画出的图形称为电路图。

电流与电阻

电流在上图中的电路中,将开关闭合,灯泡会发光,这是因为当开关闭合时,带负荷的电子源源不断地从电源负极经过导线、灯泡、开关流向电源正极。这些电子在流经灯泡内的钨丝时,使钨丝发热,温度急剧上升而发光。大量的电荷朝一个方向定向移动就行成了电流,我们称电子运动的反方向作为电流方向,即正电荷在电路中的移动方向规定为电流的方向。科学定义为:把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度,简称电流。

如上图所示,电源正极开关灯泡电源负极。电流用字母“I”表示,单位为安培(安德烈·玛丽·安培,年—年,法国物理学家、化学家,在电磁作用方面的研究成就卓著,对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名,简称“安”),用“A”表示,比安培小的单位有毫安(mA)、微安(μA),他们之间的关系为:1A=mA=000μA。

电阻

我们再来看一下上面的电路图,给电路增加一个元器件--电阻,发现灯光会变暗,这是为什么呢?原来电阻器对电流有一定的阻碍作用,从而使流过灯泡的电流减小,灯泡变暗。导体对电流的阻碍称为该导体的电阻,电阻用字母“R”表示,电阻的单位为欧姆,简称欧,用“Ω”表示,比欧姆大的单位有千欧(KΩ)、兆欧(MΩ),三者之间的关系为:1MΩ=KΩ=000Ω。

导体的电阻计算公式为:

公式中,L为导体的长度(单位为m);S为导体的横截面积(单位为㎡);ρ为导体的电阻率(单位为Ω*m),不同的导体,ρ值一般不相同。

电阻元件的电阻值大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。

电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。

在长度L和横截面积S相同的情况下,电阻率越大的导体其电阻越大。比如,L、S相同的铁导线和铜导线,铁导线的电阻大概是铜导线的5.9倍。由于铁导线的电阻率比铜导线大很多,为了减少电能在导线上的损耗,让负载得到较大电流,所以供电电流一般采用铜导线。

另外,导体的电阻除了与材料有关外,还受温度影响。一般情况下,导体温度越高电阻越大,例如常温下灯泡内部钨丝的电阻很小,通电后钨丝的温度上升到千度以上,其电阻急剧增大;导体温度下降电阻减小,有些导电材料在温度下降到一定程度时(如-℃),电阻会突然变为零,这种现象称为超导现象,具有这种性质的材料称为超导材料。

一些常见导体的电阻率如下表(温度为20℃时)。

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