電工及電氣測量技術(shù)直流部分

電工及電氣測量技術(shù)直流部分本章要求（Requests）:

一、了解電路的基本物理量；二、掌握電壓與電流的方向；三、理解電路的基本定律并能正確應(yīng)用；四、掌握電阻的測量方法。第1章電路基本概念與基本定律1.1

電路組成與電路中的物理量

電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。

一、電路的組成部分電源:

提供

電能

的裝置負(fù)載:

取用電能

的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用電路模型電路可以用電器的原型來表示，但是畫起來太麻煩，所以使用圖形符號。

名稱圖符號名稱圖符號電源開關(guān)燈泡電流表電阻電壓表直流電路的圖形符號

手電筒的電路模型R+RoE–S+U–I電源導(dǎo)線燈泡開關(guān)

今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。二、電路的基本物理量電流是在電氣壓力作用下產(chǎn)生的，這一壓力就稱為電壓。電壓電壓的符號為U，單位為伏特（V），用伏作電壓單位太大時，就用毫伏（mV）用伏作電壓單位太小時，就用千伏（kV）。

1V=1000mV1V=10-3kV

在電路中使電流能夠續(xù)循環(huán)流動的是電源。電源有持續(xù)產(chǎn)生電壓的能力，電源產(chǎn)生的電壓稱為電動勢。單位為伏特（V）。電動勢先設(shè)定一個基準(zhǔn)點(diǎn)，取該點(diǎn)為0V（一般以大地為0V），各點(diǎn)對基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓稱為電位。電位如果選取a點(diǎn)為參考點(diǎn)，

那么，a、b、c各點(diǎn)的電位分別為：大地：－1.5V，a點(diǎn)：0V，

b點(diǎn)：1.5V，c點(diǎn)：3V上圖中：a、b、c各點(diǎn)的電位分別為：

a點(diǎn)：1.5V，b點(diǎn)：3.0V，c點(diǎn)：4.5V電位是對基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓，任意兩點(diǎn)間電位的差稱為電位差，也就是兩點(diǎn)間的電壓。結(jié)論1.電位值是相對的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中各點(diǎn)的電位也將隨之改變；2.電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)的不同而變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無關(guān)。某點(diǎn)電位為正，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。1.3電壓和電流的方向

物理中對基本物理量規(guī)定的方向一、實(shí)際方向物理量實(shí)際方向電流I正電荷運(yùn)動的方向電動勢E

(電位升高的方向)

電壓U(電位降低的方向)高電位

低電位

單位kA、A、mA、μA低電位

高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV表示方法電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：IE+_

在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。Iab

雙下標(biāo)二、參考方向aRb箭標(biāo)abRI正負(fù)號+–abUU+_實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。3.實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系注意：

在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。練習(xí)與思考在圖（a）中，Uab=－5V，試問a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電位高？在圖（b）中，U1=－6V，U2=4V，試問Uab等于多少伏？Uab是否表示a端的電位高于b端的電位？電阻和歐姆定律用來測量物體導(dǎo)電的能力稱為電阻（R），單位：歐姆（Ω）

1MΩ=1000kΩ=106Ω

導(dǎo)電能力強(qiáng)的物體電阻小，導(dǎo)電能力差的物體電阻大。電壓U（V）01.53.04.56.0電流I（mA）00.51.01.52.0U/I=R（kΩ）——3333歐姆定律當(dāng)電阻不變時，電流與電壓成正比。這就是電路中最重要的定律——?dú)W姆定律?？捎脭?shù)學(xué)表達(dá)式表示為或者

將實(shí)驗數(shù)據(jù)用曲線圖表示，就得到圖1.4.1(b)中的直線，稱為伏安特性曲線。

遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，伏安特性是一條過原點(diǎn)的直線。歐姆定律U、I參考方向相同時U、I參考方向相反時RU+–IRU+–I式前的正負(fù)號由U、I

參考方向的關(guān)系確定；

通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR解：圖（a）有，U=IR例：已知R=3

，應(yīng)用歐姆定律對圖中的電路列出式子，并求電流I。

圖（b）有，U=–IR圖（c）有；圖（d）有：例1.4.2

計算圖1.4.4所示電路在開關(guān)S閉合與斷開兩種情況下的電壓Uab和Ucd。解：開關(guān)S閉合時，電路形成閉合回路，在電源的作用下將有電流流過。先選定電流的參考方向，并在電路圖上畫出。

I由于開關(guān)的電阻很小，可以忽略不計，則Rab≈0電路的總電阻為

R=0.5+0+5.5=6(Ω)

當(dāng)開關(guān)S斷開時，電路斷開，沒有電流產(chǎn)生。I=0根據(jù)歐姆定律，電壓的方向與電流的方向一致，電路中的電流I為【例1.7】用圖所示的直流電源、電表及電阻，構(gòu)成測量流入電阻的電流以及電阻兩端電壓的電路圖，并適當(dāng)選擇儀表的量程。

解：計算出電流的大小為：所以，選擇電壓表量程為5V、電流表量程為3mA比較合適。連接電路圖如下。【例1.8】在圖中，求出閉合開關(guān)S時的電流I，然后求出開關(guān)S打開時的電流大小。解：開關(guān)S閉合時，一個電阻2KΩ處于短路狀態(tài)，開關(guān)S打開后，電阻是S閉合時的2倍。根據(jù)圖中給定的電源及電流的參考方向，閉合開關(guān)S時：打開開關(guān)S時：

本章小結(jié)

一．電路常用物理量 電流、電壓、電動勢、電位。二．電路常用元件： 電阻、電容、電感三．電壓和電流的方向 電壓和電流是有方向的，分為實(shí)際方向和參考方向，一般在分析計算時不去考慮它們的實(shí)際方向，只需要標(biāo)出電流和電壓的參考方向，然后根據(jù)參考方向計算出相應(yīng)的物理量。電流的方向可以用雙下標(biāo)法和箭頭法表示，電壓的方向可以用雙下標(biāo)法和+、—符號表示。四．電壓和電位的關(guān)系：

兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)電位的差：

電壓值是絕對的，而電位值是相對的。五．歐姆定律

根據(jù)元件上的電壓和電流的方向不同，歐姆定律的公式也有所不同。如果元件上的電壓和電流的方向相同時，則如