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第1章_直流电路的基本概念

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电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理

电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理

5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁定理中等效电阻的求解方法
求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联 的方法即可求出。如前例：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方 法则不行。如下图：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E

第一章 直流电路

第一章 直流电路

图示电路 （1）电路的支路 数b=3，支路电流 有i1 、i2、 i3三个。 （2）节点数n=2， 可列出2－1=1个独 立的KCL方程。 节点a
i1
R1 + us1 － Ⅰ
a
i2 i3
R3 Ⅱ R2 + us2 －
b
i1 i 2 i 3 0
（3）独立的KVL方程数为3－(2－1)=2个。 i1 R 1 i 3 R 3 u s 1 回路I 回路Ⅱ
• • 当电阻元件的电压和电流取非关联参考方向时，
欧姆定律表达为 • u=-R· 或i=-u/R i
•
电导：电阻元件的参数除电阻R外，还有 另一个参数，其数值为电阻的倒数，称为电导 G，单位为西门子(S)，即
• G=1/R
线性电阻的伏安特性
1.3 电阻的串、并联
图1-17为两个电阻R1 、R2并联，总电 流是i，每个电阻分得的分别为i1和i2：
对直流：I=Q/t
i dq dt ( 对变动电流，瞬时电流 的表达式 )
大写 I 表示直流电流,小写 i 表示电流的一般符号
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用一个箭头表示。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 a 实际方向 (a) i> 0
i
b a
参考方向
i
b
实际方向 (b ) i< 0
如果求出的电流值为正，说明参考方向 与实际方向一致，否则说明参考方向与实际 方向相反。
2. 电压、电位和电动势
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移 至b点电场力所做的功。
u ab
dW ab dq
电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点 电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。

第一章 直流电路

第一章 直流电路

第二节 电阻
第一章 直流电路 3．电阻的参数标注方法 （3）色标法 色标电阻（色环电阻）器用四环、五环标法。电阻的色标位置和倍 率关系为颜色、有效数字、允许偏差（%）。其含义见表1-3所示。四色环电阻器 的前两个色环表示标称值二位有效数字，第三个色环表示倍率（10n）,第四个色环 表示误差。五色环电阻器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。五色环电阻 器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。
V
-
（a）电压测量实物接线
（b)电压测量原理电路图 图1-8 直流电流的测量
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路 3.电动势 电路中因其他形式的能量转换为电能所形成的电位差，叫做电动势。 用字母E 表示，单位是伏特。 电动势的方向规定在电源内部负极指向电源正极，即电位升高的方 向。 电源之所以能够持续不断地向电路提供电流，也是由于电源内部存 在电动势的缘故。电动势反映了电源内部能够将非电能转换为电能的 本领，代表了电场力将电源内部的正电荷从电源负极移到电源正极所 做的功，是电能累积的过程。而电压则是电场力将单位正电荷从高电 位移到低电位所做的功，是电能消耗的过程。
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
二、电路图
电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种 表示电路结构的图形。
表1-1 部分电工图形符号
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
三、电流
1．电流的形成
一切电的现象都起源于电荷的存在或电荷的运动。 电荷的有规则移动即形成电流。形成电流的形式多 种多样，例如，在金属导体中的电流是自由电子部 分脱离原子核的束缚；在电解液中，电流是正负离 子在溶液中定向自由运动形成的；在半导体中，自 由电子和空穴的有规则运动形成了电流。

第一章 直流电路

第一章 直流电路
特点：
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3

第1章直流电路

第1章直流电路
一般金属电阻的阻值不随所加电压和通过的电流而改 变， 即在一定的温度下其阻值是常数，这种电阻的伏安 特性是一条经过原点的直线，如图 1 - 7 所示。这种电阻 称为线性电阻。
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于

第1章直流电路

第1章直流电路
内容提要 本章主要讨论电路模型、电路的 基本物理量、电路的基本元件。引 进了电流。电压的参考方向的概念。 应用欧姆定律、基尔霍夫定律等电 路的基本定律对直流电路进行分析 计算。
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导 线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流 流通的整体。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法

第1章 直流电路

'
U R总

10 64

10V
6
5A
I
4
1( A)
电流源 单独作用
R总 I
''
R 1R 2 R1 R 2 U

6 4 64
2.4()

5 2.4 4
R4
（A） 保留！ 3 内阻
I I I 1 3 4( A)
' ''

10V
6
I
'
6
P UI
P 0吸收功率 P 0发出功率。
+ U –
I
R
练习：P21，1-8
直流电流：大小和方向不随时间变化而变化的电流。 直流电压：大小和方向不随时间变化而变化的电压。
U、I o
＋
i u R
欧姆定律
t
u iR
在直流电路中因 流无变化，故相当 于短路！
p u i i R U
3
i5
i1 i2 i3 i4 i5 0
i1 i2 i3 0 i3 i2 i1 1 2 1( A)
练习：P21，1-7
KVL：在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和 恒等于零。 【规定顺时针方向为正】
u 0
KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律； KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与 电路是线性还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。
特点：电流及电源 的功率由外电 路确定，输出 电压不随外电 路变化。 特点：电源的端电 压及电源的功 率由外电路确 定， 输出电流 不随外电路变 化。

电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律

第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。

这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。

并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。

本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。

二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。

三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。

同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。

虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。

1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。

要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。

1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。

电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。

1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。

因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。

在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。

电路原理第-章直流PPT课件


VS
诺顿定理
任何一个线性有源二端网络，对其外部电 路而言，都可以等效为一个电流源和电阻 并联的电路模型。其中电流源的电流等于 网络的短路电流，电阻等于网络中所有独 立源置零后的等效电阻。
04 电路中的电源
电池的串联和并联
串联
当电池串联时，总电压是每个电池的 电压之和，电流保持不变。
并联
当电池并联时，总电流是每个电池的 电流之和，电压保持不变。
电阻的并联
当多个电阻在同一电路中各自首首或尾尾相接时，称为电阻 的并联。并联电阻的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。在 并联电路中，电压处处相等，电流的分配与电阻成反比。
电压源和电流源
电压源
能够输出恒定电压或电压与电流成一 定比例关系的电源称为电压源。电压 源在电路中起到提供电能的作用，可 以视为一个理想化的电源模型。
基尔霍夫定律
总结词
用于解决电路中节点和回路电流和电压关系的定律。
详细描述
基尔霍夫定律包括两个部分，即节点电流定律和回路电压定律。节点电流定律指出，对于电路中的任何一个节点， 流入的电流之和等于流出的电流之和。回路电压定律指出，对于电路中的任何一个闭合回路，沿回路绕行方向， 电压降之和等于电压升之和。
电路原理第-章直流ppt课件
目录
• 直流电路的基本概念 • 欧姆定律和基尔霍夫定律 • 电阻电路的分析 • 电路中的电源 • 电路分析方法 • 电路的暂态分析
01 直流电路的基本概念
电路的组成
电源
导线和开关
提供电能，将其他形式的能量转换为 电能。
连接电源和负载，控制电路的通断。
负载
消耗电能，将电能转换为其他形式的 能量。
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(完整版)《电工基础》第一章直流电路的基本概念测试卷及参考答案

《电工基础》第一章电路的基本物理量考试卷（含参考答案）姓名: 班级: 学号： 得分：一、选择题 （每题3分,共24分）1、下列设备中,一定是电源的为(D ）A 、蓄电池B 、白炽灯C 、冰箱D 、发电机2、通过一个电阻的电流是5A ，经过4min ，通过该电阻截面的电荷量是（B ）A 、20CB 、1200C C 、50CD 、2000C3、一般金属导体具有正温度系数,当环境温度升高时，电阻值将(A)A 、增大B 、减小C 、不变D 、不能确定4、相同材料制成的两个均匀导体，长度之比为3:5,截面之比为4:1,则其电阻之比为（C ）A 、12:5B 、7：6C 、3：20D 、20:35、某导体两端电压为100V,通过的电流为2A ；当两端的电压降为50V 时，导体的电阻应为（C ）A 、100ΩB 、25ΩC 、50Ω D 、0 6、一电阻元件，当其电流减为原来的一半时，其功率为原来的(A ）A 、1/4B 、1/2C 、2倍D 、4倍7、有一根阻值为1Ω的电阻丝,将它均匀拉长为原来的3倍，拉长后电阻丝阻值为（D ）A 、1ΩB 、3ΩC 、6ΩD 、9Ω 8、220V 、40W 的白炽灯正常发光（B)，消耗的电能为１Kw ·h.A 、20hB 、25hC 、40hD 、45h二、判断题 （每题2分，共16分）（ × ）1、电路图是根据电气元件的实际位置和实际连线连接起来的。

( × )2、直流电路中，有电压的元件一定有电流.（× ）3、电阻值大的导体，电阻率一定大。

（ ×）4、欧姆定律适用于任何电路和任何元件. （ √）5、额定电压为220V 的白炽灯接在110V 的电源上，白炽灯消耗的功率为原来的1/4。

( √）6、在纯电阻电路中，电流通过电阻所做的功与产生的热量相等。

（ ×）7、RIU中的R 是元件参数，它的值是电压和电流的大小决定.（ ×）8、公式P=UI=I 2R=U 2/R 在任何条件下都是成立的。

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放
放
放
大
大
大
器
器
器
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
信号转换、放大、信号处理
扬声器
接受转换信号 的设备
1.1.2 电路模型
将实际元件理想化，由理想化的电路元件组成 的电路称为电路模型。
开关 干 电 池
S
++
E
开关
小电珠
–U
R
Ro
–
干电池 导线
小电珠
手电筒电路的电路模型
名称 电阻器 电容器
电感器 接地
电路图常用的电路元件符号
实际电流源:
电 源
a I
Ri
U ab RL
Is
b
Ri Is
Ri 称为电源的内阻
I
Is
Uab Ri
1.3.3 受控源
独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不 受外电路的控制而独立存在的电源。
受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受 电路中其它部分的电流或电压控制的电源。
受控源的 组成
控制支路 受控支路
通过恒压源的电流大小。
I
a
解：选定电压、电流参考方向如图所示，
+
①
当
RL
10时，I
10 10
1A
，Uab
10V
；
+
10V
Uab
RL
② 当RL 10 0时，I0.1A，Uab 10V ； -
-
b
③ 当 RL 时， I 0A ，Uab 10V 。
可见：通过电压源的电流随负载电阻变化而变化，而电压
源的端电压不变 。
四种受控源的模型
iC 0
iS 任意
uC
uS uuc uC
电(压a(a控)) V制C电V压S源
iC 0
uC
iS guC
uS 任意
( c ) VCCS
电压(控c) 制电流源
uC 0
iS 任意
iC
uS riC
((bb)) CCVS
电流控制电压源
uC 0
iS iC
iC
uS 任意
1.2.2 电压
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电 荷由a点移至b点电场力所做的功。
u ab
dWab dq
大写U表示直流电压 小写 u表示电压的一般符号
电压的单位是伏特（V），简称伏
改变电压起点和终点的顺序，电压的数值不 变，但要相差一个负号，即
uab uba
一. 电压的方向
电压的实际方向规定由高电位点指向低电位点。 电压的参考方向为任意假设的电压方向。
变压器
变压器
负载:取用 电能的装置
电灯 电动机
电炉
...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
二. 电路的作用：
(1) 实现电能的传输和转换
发电机
升压
变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机电
炉
...
热能,水能, 核能转电能
传输分配电能
电能转换为光能, 热能和机械能
(2)实现信号的传递与处理
话筒
将语音转换为 电信号
符号
名称 电压源 电流源
电压表 电流表
符号
+ - U S
IS
V A
名称 白炽灯 干电池 熔断器 开关
符号
1.2 电流与电压
1.2.1 电流
电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流。 电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
i iI dQqq tdt t
大写I表示直流电流 小写 i 表示电流的一般符号
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电工基础与技能训练
第一章 直流电路的基本概念
学习要点
理解理想元件及电路模型的概念 理解电流、电压及其参考方向的
概念 熟练掌握电功率的概念及其计算 熟练掌握电阻元件及电压源、电
流源的参数与伏安特性
第一章 直流电路的基本概念
实际电压源:
电 源
I
Ri
URLUs源自Ri 称为电源的内阻UUs IRi
u
US
Ri Us
Ri越大则 斜率越大
0
i
伏安特性曲线 Ri 0 则电源转变
为理想电压源
1.3.2 电流源 is (Is )
i Is
电流源符号
O
u
伏安特性曲线
理想电流源：i=iS 端电流为is，与电流源两端的电压无关，由电源本身确 定，电流源两端的电压由外电路确定。
电流的单位是安培（A），简称安
一. 电流的方向
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 i
参考方向 i
a
ba
b
实际方向
实际方向
(a) i>0
(b) i<0
注意：在电路分析计算中，没有规定参考方向的电 流数值的含义是不正确的。为了确切地表示电流，必 须标明其参考方向。在电路中能看到的电流方向是其 参考方向，而实际方向由判断得出。
电
压
的
实
U 2V
际
方
向
(a)
电 压
+
的
实 U2V
际
方
-
向
(b)
如果求出的电压值为正，说明参考方向与实际 方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。与 电流方向的处理方法类似。
二. 关联方向与非关联方向
R1
+
US1
-
I 3？ + R3U3？ -
R2
-
US2
+
(a)
I1
R1
I3
+
US1
-
为什么要假设参考方向呢？这是因为在分析复 杂电路时往往不能预先确定某段电路上电流、电压 的实际方向。
1.3 电源
1.3.1 +电压us源－
Us +－
u
Us
+
u
s
（
U
－
s
）
O
i
电压+ 源U 符s －号
伏安特性曲线
理想电压源：u=uS
端电压为us，与流过电压源的电流无关，由电源本身确
定，流过电压源的电流由外电路确定。
【实例1-1】一个负载R L接于10V的恒压源上，如图所示，求：
当① RL 10，② RL 10 0，③ RL 时，
二. 关联方向与非关联方向
当在一个元件上将电流和电压的参考方向取得一致时，称 为关联参考方向；反之则称为非关联参考方向。对于负载上 的电流和电压的参考方向，习惯上常取关联参考方向。
i
a
b
+ u －
(a) 关联方向
i
a
b
－ u +
(b) 非关联方向
注意：每提及一个电流或电压，应同时指明其参考 方向；每求解一个电流或电压，应预先设定其参考方 向。电流或电压的参考方向一旦选定，在电路分析计 算过程中，不能随意改变。
Ⅱ
Ⅲ 扬声器
（a） 手电筒电路
（b） 音频放大电路
一. 电路的组成：
电源：电路中提供电能或信号的器件 (干电池,蓄电池,发电机)或信号源。
中间环结：连接及控制电源和负载的部分
(连接导线,开关)
负载：将电能转换成非电能的用电设备 (电灯,电炉,电阻器，电动机)
电源:提供 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
1.1 电路与电路模型 1.2 电流与电压 1.3 电源 1.4 电阻与电导 1.5 电功率与电功 1.6 电器设备的额定值
1.1 电路及电路模型
1.1.1 电路
电路是电流的流通路径，它是由一些电气设备和 元器件按一定方式连接而成的整体。
开关 干 电 池
放
放
放
小电珠
大
大
大
器
器
器
话筒 Ⅰ