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第1章 直流电路 习题参考答案一、 填空题：1. 任何一个完整的电路都必须有 电源 、 负载 和 中间环节 3个基本部分组成。
具有单一电磁特性的电路元件称为 理想 电路元件，由它们组成的电路称为 电路模型 。
电路的作用是对电能进行 传输 、 分配 和 转换 ；对电信号进行 传递 、 存储 和 处理 。
2. 反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是 电阻 元件；反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是 电感 元件；反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是 电容 元件，它们都是无源 二端 元件。
3. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。
当电路中电流0R U I S 、端电压U ＝0时，此种状态称作 短路 ，这种情况下电源产生的功率全部消耗在 内阻 上。
4.从耗能的观点来讲，电阻元件为 耗能 元件；电感和电容元件为 储能 元件。
5. 电路图上标示的电流、电压方向称为 参考方向 ，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 关联参考 方向。
二、 判断题：1. 理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。
（错）2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。
（错）3. 电压是产生电流的根本原因。
因此电路中有电压必有电流。
（错）4. 绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流。
（错）三、选择题：（每小题2分，共30分）1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，即为假设该元件（A ）功率；当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，即为假设该元件（B ）功率。
A 、吸收；B 、发出。
2. 一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（ C ）A 、负载电阻增大；B 、负载电阻减小；C 、电源输出的电流增大。
3. 当电流源开路时，该电流源内部（ C ）A 、有电流，有功率损耗；B 、无电流，无功率损耗；C 、有电流，无功率损耗。
直流电路电子教案第一章：直流电路基本概念1.1 直流电路的定义与特点介绍直流电路的概念解释直流电路的特点1.2 电路元件介绍电路元件的种类与作用讲解电源、导线、开关、电阻等基本元件的功能1.3 电路的基本定律介绍欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律解释定律的应用和计算方法第二章：直流电路的测量与分析2.1 测量仪器与工具介绍多用电表、电压表、电流表等测量仪器的作用和操作方法讲解测量原理和注意事项2.2 电路分析方法介绍节点分析、支路分析、叠加原理和戴维南定理等分析方法解释分析步骤和应用实例第三章：串联电路与并联电路3.1 串联电路讲解串联电路的特点和计算方法分析串联电路中的电压、电流分配规律3.2 并联电路讲解并联电路的特点和计算方法分析并联电路中的电压、电流分配规律第四章：直流电路的功率与效率4.1 电路功率的概念介绍有功功率、无功功率和视在功率的概念解释功率的计算方法和功率因数的概念4.2 电路效率的计算讲解电路效率的定义和计算方法分析影响电路效率的因素第五章：直流电路的故障与保护5.1 电路故障的类型与检测介绍短路、开路、过载等电路故障的类型和特点讲解故障检测的方法和技巧5.2 电路保护装置介绍熔断器、断路器等保护装置的作用和应用解释保护装置的工作原理和选择原则第六章：直流电路的实验与操作6.1 实验设备与工具介绍实验室常用的实验设备和工具，如实验桌、电路板、连接线等。
讲解实验设备的使用方法和操作注意事项。
6.2 实验操作步骤与技巧讲解进行直流电路实验的操作步骤，包括电路连接、设备调试等。
介绍实验中的操作技巧，如如何安全地操作电路、如何进行测量和数据记录等。
第七章：直流电路的仿真与模拟7.1 仿真软件介绍介绍常用的电路仿真软件，如Multisim、Proteus等。
讲解仿真软件的功能和操作方法。
7.2 电路仿真与模拟讲解如何使用仿真软件进行直流电路的仿真与模拟。
分析仿真结果，并讨论仿真与实际电路的差异。
第一章直流电路基础知识§ 1—1库仑定律本节要求：了解电荷的种类及电荷之间的相互作用力掌握库仑定律。
一、电荷之间的相互作用力当物体受到摩擦等作用时，物体就带了电，或者说带了电荷。
自然界中存在着两种电荷，即正电荷和负电荷。
电荷之间存在相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
二、电荷量电荷的多少叫电荷量，用字母Q表示。
在国际单位制中，电荷量的单位名称是库仑，用字母C表示。
三、库仑定律静止的点电荷间的相互作用力所遵循的库仑定律：在真空中两个点电荷q i、q2 间的作用力F的大小跟它们所带电荷量的乘积q i q2成正比，跟它们之间距离r的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
库仑定律公式为qg2q i、q2――点电荷电荷量，单位是库［仑］,符号为C; r 两个点电荷间的距离，单位是米，符号为m；k——静电恒量，k=9X109 N • m2/C2;F――静电力，单位是牛［顿］,符号为N。
静止的点电荷之间的这种作用力叫静电力或库仑力。
只有当带电体的几何线度(直径)远远小于带电体间的距离时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。
注意下面两个问题：(1) 只适用于计算两个点电荷间的相互作用力。
(2) 求点电荷间相互作用力时，不用把表示正、负电荷的“+”、“一”符号代人公式中，计算过程中可用绝对值计算，其结果可根据电荷的正、负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。
例题两个点电荷电荷量q i= —4X10 6C, q2=—1.2X10 6C,在真空中的距离r= 0.4m,求两个点电荷间作用力的大小及方向。
解：根据库仑定律109 ^0 10卫=0.27Nr20.42作用力的方向在两个点电荷的连线上。
因为同带负电荷，所以作用力为斥力。
作业P2 1。
填空题1、22。
计算题1、2§ 1—2 电场和电场强度本节要求：理解电场的特性。
掌握电场强度与电力线的特性。
直流电路电子教案第一章：直流电路基础1.1 直流电路的概念介绍直流电路的定义和特点解释电路的基本组成元素（电源、导线、开关、电阻等）1.2 电路元件介绍电路元件的分类和功能解释电源、导线、开关、电阻等元件的作用1.3 电路图的表示方法解释电路图的符号和表示方法学习如何阅读和绘制简单的直流电路图第二章：电压和电流2.1 电压的概念介绍电压的定义和作用解释电压的单位（伏特）和测量方法2.2 电流的概念介绍电流的定义和作用解释电流的单位（安培）和测量方法2.3 电压和电流的关系解释欧姆定律（V=IR）学习如何计算直流电路中的电压和电流第三章：电阻3.1 电阻的概念介绍电阻的定义和作用解释电阻的单位（欧姆）和测量方法3.2 电阻的计算学习如何计算电阻的串联和并联解释电阻的功率计算方法（P=VI）3.3 电阻的应用介绍电阻在日常生活中的应用实例学习如何选择合适的电阻值第四章：电路的控制和保护4.1 开关的控制作用介绍开关的功能和控制原理学习如何使用开关控制直流电路的通断4.2 保护元件的作用介绍保险丝、熔断器等保护元件的作用学习如何选择和使用保护元件4.3 电路的保护和故障排除学习如何检测和排除电路故障介绍电路保护和维护的基本方法第五章：直流电路的实际应用5.1 直流电源的应用介绍直流电源的特点和应用实例学习如何选择和使用直流电源5.2 照明电路的设计学习照明电路的基本组成部分介绍照明电路的设计和安装方法5.3 电子设备中的直流电路介绍电子设备中直流电路的特点和应用实例学习如何分析和管理电子设备中的直流电路第六章：测量和测试6.1 测量工具的使用介绍常用的测量工具（如万用表、电表、示波器等）学习如何使用测量工具进行电压、电流、电阻等参数的测量6.2 测试电路的方法学习如何测试电路的通断、正负极性、电压、电流等掌握测试电路时的安全注意事项6.3 电路的调试和优化学习如何对电路进行调试和优化介绍常用的调试方法和技巧第七章：并联电路7.1 并联电路的概念介绍并联电路的定义和特点解释并联电路中的电压和电流关系7.2 并联电路的计算学习如何计算并联电路中的电压和电流掌握并联电路的电阻计算方法7.3 并联电路的应用介绍并联电路在日常生活中的应用实例学习如何设计和搭建并联电路第八章：串联电路8.1 串联电路的概念介绍串联电路的定义和特点解释串联电路中的电压和电流关系8.2 串联电路的计算学习如何计算串联电路中的电压和电流掌握串联电路的电阻计算方法8.3 串联电路的应用介绍串联电路在日常生活中的应用实例学习如何设计和搭建串联电路第九章：直流稳压电源9.1 稳压电源的概念介绍稳压电源的定义和作用解释稳压电源的原理和分类9.2 稳压电源的计算学习如何计算稳压电源的输出电压和电流掌握稳压电源的选择和应用方法9.3 稳压电源的应用介绍稳压电源在日常生活中的应用实例学习如何选择和使用稳压电源第十章：电路仿真与实验10.1 电路仿真软件的使用介绍电路仿真软件的功能和应用学习如何使用电路仿真软件进行电路设计和仿真10.2 实验操作和安全注意事项学习如何进行电路实验操作掌握实验中的安全注意事项10.3 电路实验案例分析分析常见的电路实验案例学习如何解决电路实验中遇到的问题第十一章：电容器11.1 电容器的基础知识介绍电容器的基本概念、类型和符号解释电容器的工作原理和特性（如充放电过程、容抗等）11.2 电容器的计算学习电容器的参数（如电容值、耐压值、容抗等）的计算方法掌握电容器串联和并联连接时的计算方法11.3 电容器在电路中的应用介绍电容器在电路中的滤波、耦合、旁路等作用学习如何选择和应用电容器第十二章：电感器12.1 电感器的基础知识介绍电感器的基本概念、类型和符号解释电感器的工作原理和特性（如自感、互感、感抗等）12.2 电感器的计算学习电感器的参数（如电感值、额定电流、感抗等）的计算方法掌握电感器串联和并联连接时的计算方法12.3 电感器在电路中的应用介绍电感器在电路中的滤波、隔直通交、储能等作用学习如何选择和应用电感器第十三章：振荡电路13.1 振荡电路的基础知识介绍振荡电路的概念和分类解释振荡电路的工作原理和特性（如振荡频率、相位等）13.2 振荡电路的计算学习振荡电路的参数（如振荡频率、幅度等）的计算方法掌握振荡电路的设计和分析方法13.3 振荡电路的应用介绍振荡电路在日常生活中的应用实例学习如何选择和应用振荡电路第十四章：数字电路基础14.1 数字电路的概念介绍数字电路的定义和特点解释数字电路的基本组成元素（如逻辑门、触发器等）14.2 逻辑门电路介绍逻辑门电路的类型和功能学习逻辑门电路的符号和真值表14.3 触发器及其应用介绍触发器的基本概念和类型学习触发器在数字电路中的应用实例第十五章：数字电路与模拟电路的接口15.1 模拟电路与数字电路的接口概念介绍模拟电路与数字电路的接口的概念和重要性解释接口电路的作用和分类15.2 接口电路的设计与实现学习接口电路的设计方法和步骤掌握接口电路的实现技术和注意事项15.3 接口电路的应用实例介绍接口电路在实际应用中的实例学习如何选择和应用接口电路重点和难点解析本文主要介绍了直流电路的基础知识、电压和电流、电阻、电路的控制和保护、直流电路的实际应用、测量和测试、并联电路、串联电路、直流稳压电源、电路仿真与实验、电容器、电感器、振荡电路、数字电路基础以及数字电路与模拟电路的接口。
第一章直流电路第一节电路的基本结构【教学目标】1．了解电路的基本组成2．会识读基本的电气符号和简单的电路图【教学重点】1．电路的基本组成2．电气符号和简单的电路图【教学难点】会识读基本的电气符号和简单的电路图【一、复习】只有构成通路，电路中才有电流。
开关是构成电路通路的重要条件。
【二、引入新课】通过实例（如手电筒或家庭照明电路）分析，引入电路的组成。
【三、讲授新课】1．电路：一个基本的电流回路。
电路如图1.1所示。
图1.1 手电筒的结构与电路图2．电路组成：电源、负载、导线和开关。
（1）电源：是将非电能形态的能量转换成电能的供电设备，例如，发电机、电池等。
（2）负载：是将电能转换成非电能形态能量的用电设备，例如，电动机、照明灯等。
（3）连接导线：传送信号、传输电能。
（4）辅助设备：保证电路安全、可靠地工作（例如控制电路通、断的开关及保障安全用电的熔断器），而且使电路自动完成某些特定工作成为可能。
3..电路的三种状态（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，电路中有电流流过，负载能正常工作。
（2）开路开路，又叫断路，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。
开关处于断开状态时，电路是正常开路；但开关处于闭合状态时，电路仍然开路则表明电路已出故障，则需要检测维修了。
（3）短路短路是指电源不经负载直接被导线相连。
此时，电源提供的电流比正常通路时的电流大许多倍，严重时会烧毁电源和电气设备。
因此在电路中不允许无故短路，特别不允许电源短路。
电路短路的保护装置是熔断器或自动跳路开关。
4. 电路图任何电路都可用电路图来表示。
为了方便起见，用国家标准统一规定的图形符号来代替实物，以此表示电路的各个组成部分。
【四、小结】1．电路定理图不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。
2.电流流过的路径叫电路；电路由电源、负载（即：用电器）和中间环节3部分组成。
3.电路有三种状态：通路、断路和短路。
【五、习题】一、是非题：1，2，3第二节电路的常用基本物理量【教学目标】1．理解电路中电流、电压、电位的概念。
2．理解电路中电动势、电能、电功率的概念。
【教学重点】1．电子的流动方向和电流的方向。
2．电流、电压的参考方向。
【教学难点】电流、电压的参考方向；电位的概念。
【教学过程】【一、复习】1．电子带负电，是负电荷。
失去电子的原子核带正电，是正电荷。
2．电荷间有力的作用。
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
3．电路中电流从高电位流向低电位。
【二、引入新课】描述电路的规律需要物理量，本节所介绍的物理量有些是物理中已经学过的，有的是新概念。
【三、讲授新课】1.2.1 电流1．电流：电路中带电粒子在电源作用下有规则地移动（习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向）。
2．电流参考方向：是预先假定的一个方向，参考方向也称为正方向，在电路中用箭头标出。
（1）图1.2（a），I = 3 A计算结果为正，表示电流实际方向与参考方向一致。
（2）图1.2（b），I = -3 A计算结果为负，表示电流实际方向与参考方向相反。
注意：电流的正、负只有在选择了参考方向之后才有意义。
图1.2 电流的方向特例：交流电的实际方向是随时间而变的。
如果某一时刻电流为正值，即表示该时刻电流的实际方向与参考方向一致；如果是负值，则表示该时刻电流的实际方向与参考方向相反。
3．电流的大小为QI =t电流的单位是安(培)(A)。
常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)等。
1A = 103 mA = 106 μA4．电流对负载有各种不同的作用和效应，如表1.1所示。
表1.1 电流的作用和效应1.2.2 电位与电压1．电位：就像空间的每一点都有一定的高度一样，电路中每一点都有一定的电位。
电位用字母V表示，不同点的电位用字母V加下标表示。
例如，V A表示A点的电位值。
计算电位要先指定一个电位的起点，称为零电位点（或参考点），该点的电位值规定为0。
原则上零电位点是可以任意指定的，而在实际应用中，对于强电的电力电气线路，以大地为参考点，用符号“”表示；在弱电的电子电路中，一般以装置的外壳或底板为参考点，用符号“┴”表示。
2．电压：正是由于空间高度的差异，才会引起液体从高处向低处流动，电路中电流的产生也必须有一定的电位差，在电源外部通路中，电流从高电位点流向低电位点。
电路中A、B两点的电位之差称为这两点的电压，即电压的方向：规定由高电位点（标“＋”）指向低电位点（标“－”）。
图1.3 电压及电动势的方向电压（电位）的单位：国际单位制为伏（用V 表示），常用的还有毫伏（mV ）、微伏（μV ）。
例1.1 如图1.4所示，求分别以C 点和A 点为参考点时，A 、B 、C 三点的电位以及U AB图1.4 例1.1附图结论：参考点选择不同，电位也不同，但两点之间的电压不变，即电位与参考点有关，而电压与参考点无关。
1.2.3 电动势1．电动势的定义：在电源内部，非静电力将正电荷从电源负极移到正极所做的功W 与其电量Q 之比称为电动势，用E 表示，即QWE电动势的单位为伏[特]（V ）。
2．电动势的方向规定由电源负极指向电源正极，如图1.5所示。
图1.5 电动势的方向1.2.4 电能1．电能：若导体两端电压为U ，通过导体横截面积的电荷量为Q ，电场力所做的功就是电路所消耗的电能：W = QU = U I t2．电能的单位为焦[耳]（J ）。
在实际应用中常以千瓦时（kW ⋅ h ）(曾称度)作为电能的单位。
1 kW ⋅h 时在数值上等于功率为1 kW 的用电器工作1 h 所消耗的电能。
1度 = 1 kW ⋅ h = 1000 W ⨯ 3 600 s = 3.6 ⨯ 610W ⋅ s = 3.6 ⨯ 106 J3．电能的测量是利用电能表（俗称电度表），如图1.6所示。
图1.6 电度表及接线1.2.5 电功率1．电功率：用电设备单位时间（t ）里所消耗的电能（W ）叫做电功率：tWP == U I 若是纯电阻电路：P = UI = I 2R =RU 2[例1.2] 一台25in 彩电的额定功率是120W ，共计工作5h ，若每千瓦时的电费是0.55元，则电费是多少？[例1.3] 一台电炉的额定电压为220 V，额定电流为5 A，该电炉电功率为多大？[解] P = U I = 220 ⨯ 5 W = 1 100 W=1.1 kW【四、小结】1．电流是一种物理现象，又是一个表示带电粒子定向运动强弱的物理量（电流会使导线发热，指的是物理现象；电路中有3A的电流，是指其电流的强弱）。
2．电流的参考方向是任意假定的，在电路图中用箭头标示。
如果有了电流的参考方向又有了电流的正值或负值，才可以判定出导体中电流的真实方向。
3、电压的实际方向，习惯上规定高电位点指向低电位点。
4．电动势不仅有大小，也有方向。
它的实际方向习惯上规定由低电位点指向高电位点（经内电路）。
电动势单位与电压单位一致是“伏［特］”。
5．为了描述某点电位高低，在选定一零电位点（参考点）以后，就可以用电位概念来表征某点电位的高低了。
6．电位的值与参考点的选择有关，而电压与电位参考点的选择无关。
7．电路所消耗的电能是指在电场力的作用下，该电路两端电压使电路中电荷移动所做的功。
8．电功率数学表达式为P = U IP = UI = R I 2 = U 2 / R【五、习题】一、是非题：4；二、选择题：1、2、3；计算题：1、2。
第三节电阻元件与欧姆定律【教学目标】描述欧姆定律。
【教学重点】欧姆定律。
【教学难点】电流和电压参考方向选择不一致情况下的欧姆定律表达式的描述。
【教学过程】【一、复习】1．电流的参考方向与实际方向。
2．电路的组成。
【二、引入新课】由一般电路图可以看出，影响电路电流大小的物理量主要是电阻及电动势。
它们与电流之间的关系受什么约束呢？这正是本节所研究的问题。
【三、讲授新课】1.3.1 电阻1．电阻的概念：导体对电流的阻碍作用用电阻这一参数表示。
2．在温度不变的条件下，电阻R与导体的长度l成正比，与导体的横截面积A成反比，即3．ρ为比例系数，称为电阻率，单位是欧米（Ω·m）电阻率ρ与导体的材料和温度有关。
导体的电阻率<10－6Ω·m，绝缘体的电阻率>107Ω·m，半导体的电阻率在10－6Ω·m和107Ω·m之间。
1.3.2 常用电阻元件1．线性性电阻（1）电阻参数标注：①直接标注在电阻上；②色环标注。
色环表示的意义如表1.2所示。
表1.2 色标符号规定（2）二位有效数字色环标记：如图1.7所示，该电阻的阻值为2700Ω，允许偏差±5%；（3）三位有效数字色环标记：如图1.8所示，该电阻的阻值为33200Ω，允许偏差±1%。
图1.7 两位有效数字色标示例图1.8 三位有效数字色标示例1.3.3 欧姆定律1、欧姆定律内容：电阻元件中的电流和电阻元件两端的电压成正比，与其阻值成反比。
[例1.5]试求220V/40W的白炽灯在正常发光时的电阻和电流是多少？2、电阻元件的电流、电压关系电阻的电流、电压关系特性：将电阻两端电压与流过电阻电流的关系用图形表示。
在电阻为恒定值时，电流、电压关系特性如图1.9所示。
图1.9 电阻的电流、电压特性注意：电阻越小，这条直线越陡。
1.3.4 线性电阻和非线性电阻1．线性电阻：电压、电流特性如图1.10（a）所示，电阻是常数。
2．非线性电阻：电压、电流特性如图1.10（b）所示，电阻不是常数。
(a) (b)图1.10 电阻的电流、电压特性3．非线性电阻（1）热敏电阻外形如图1.11所示。
图1.11热敏电阻（2）热敏电阻：① 负温度系数热敏电阻，简称NTC（Negative Temperature Coefficient）电阻；应用于温度测量和温度调节，还可以作为补偿电阻，对具有正温度系数特性的元件（例如晶体管）进行补偿；抑制小型电动机、电容器和白炽灯在通电瞬间所出现的大电流（冲击电流）。
② 正温度系数热敏电阻，简称PTC（Positive Temperature Coefficient）电阻。
PTC电阻可用于小范围的温度测量、过热保护和延时开关。
（3）压敏电阻：如图1.12所示。
图1.12压敏电阻【四、小结】1．线性电阻元件电流、电压特性直线的斜率能反映电阻值的大小。
2．工程应用中常用电阻元件为：3、会使用欧姆定律解题【五、习题】三、计算题：2第四节电阻的连接【教学目标】解释电阻负载的串联、并联和计算。
【教学重点】1．等效的概念。
2．分压公式及分流公式。
