《電路檢測與安裝》課件學習情境1

學習情境1萬用表的制作與測試學習情境1.1簡單電路的連接與測試

第一部分基礎(chǔ)知識

第二部分拓展學習

第三部分技能實訓學習情境1.2萬用表的裝配與測試

第一部分基礎(chǔ)知識

第二部分拓展學習

第三部分技能實訓

學習情境1.1簡單電路的連接與測試

學習目標

1.能連接簡單用電電路。

2.會使用電流表、電壓表。

3.能夠識別、選擇與檢測電阻器、電位器。

4.能熟練應(yīng)用歐姆定律和基爾霍夫定律分析計算電路。

5.能用萬用表進行參數(shù)測試及分析。

6.能夠判斷電器設(shè)備的工作狀態(tài)并掌握額定值的意義。

7.能排除簡單電路的故障。

8.能列出完成工作所需的元器件和工具。

9.能按照規(guī)范編寫技術(shù)文檔，能記錄制作過程和測試結(jié)果，并能制作課件匯報工作成果。工作任務(wù)

有12V、1W的小燈泡一個，可調(diào)直流電壓源（0~30V）一個，電流表一只，電壓表一只，開關(guān)一個，滑線變阻器一個（最大電阻為470Ω），導線若干。

要求：（1）連接電路，如圖1-1所示，使小燈泡正常發(fā)光。

（2）利用電流表、電壓表測量回路電流和燈泡兩端的電壓。圖1-1簡單電路的連接第一部分基礎(chǔ)知識

知識鏈接一用電的基本知識

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代電工電子設(shè)備的種類越來越多，其結(jié)構(gòu)和規(guī)模更是千變?nèi)f化。但不論怎樣變化，這些設(shè)備仍是由各種各樣的電路組成的，它們和最簡單的電路之間仍然具有許多共同的特性，遵循著相同的規(guī)律。

1.電路與電路圖

1)電路

在日常生產(chǎn)、生活中，我們需要將電能轉(zhuǎn)化為其他的能量形式，譬如光能、機械能、熱能等，任何用電過程都是通過具體用電電路來完成的。電路是電流流經(jīng)的閉合路徑，是由一些電氣設(shè)備或元器件按照一定的方式連接而成的。

(1)電路的組成。

任何電路必須包含電源、負載及中間環(huán)節(jié)三個基本組成部分。

①電源。②負載。③中間環(huán)節(jié)。

(2)電路的作用。

電路的作用有兩個方面，一是使用電能、分配電能；二是傳輸信號、變換信號。

2)電路圖

實際元器件的電磁特性十分復(fù)雜。為了便于用數(shù)學方法分析電路，一般要將實際電路模型化，用能夠反映其主要電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的電路模型，即電路圖。

(1)理想電路元件。

理想電路元件是指突出實際電路元件的主要電磁性能，忽略了次要因素的元件。理想電路元件用規(guī)定的圖形和文字符號來表示。常用電路元件的圖形符號見表1-1。

表1-1常用電路元件的圖形符號常用的電路元件有：

電阻元件：表示消耗電能的元件。典型設(shè)備：白熾燈。

電感元件：表示產(chǎn)生磁場、儲存磁場能量的元件，常稱線圈。典型設(shè)備：電機繞組。

電容元件：表示產(chǎn)生電場、儲存電場能量的元件。典型設(shè)備：濾波電容。

電源元件：表示各種將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。典型設(shè)備：電池。

(2)電阻元件。

電阻是物體本身的性質(zhì)，其大小反映了電流通過該物體時，對電流產(chǎn)生阻礙力的大小。物體的電阻大小由物質(zhì)自身的結(jié)構(gòu)來決定：(1-1)在國際單位制(SI)中，電阻的單位為歐姆(Ω)，常用單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)等。它們之間的關(guān)系為1MΩ=103kΩ=106Ω電阻元件是一個二端元件，它通過兩個接線端子和外電路相連。電阻元件的電路符號如圖1-2所示。

(3)電路圖。實際用電過程可以用理想電路元件的組合來描述，手電筒電路的實物示意圖與電路模型如圖1-3所示。圖1-2電阻元件圖1-3手電筒電路的實物示意圖與電路模型

3)電路的三種狀態(tài)

(1)負載狀態(tài)(通路)。

電路的負載狀態(tài)又稱通路，是電路的正常工作狀態(tài)。如圖1-4(a)所示，將開關(guān)S閉合，接通電源Us與負載R，電路中即有電流通過，電氣設(shè)備獲得一定的電壓和電功率，并將電源Us提供的電能轉(zhuǎn)化為我們所需要的能量形式(機械能、熱能、光能等)。

(2)斷路狀態(tài)(開路)。

電路的斷路狀態(tài)也稱開路。如圖1-4(a)所示，當開關(guān)S斷開時，電源Us處于斷路(空載)狀態(tài)，電路中電流為零。這種斷路狀態(tài)是由開關(guān)控制完成的。在電路中，還有一種斷路狀態(tài)，即由于導線斷開、連接點連接不良、用電設(shè)備自身存在斷路點等故障而形成的斷路。

(3)短路狀態(tài)。

如圖1-4(b)所示，電源兩端通過導線直接相連，這時由于導線電阻很小，造成電路中的電流非常大，大電流將使電源內(nèi)部因過熱而燒壞，這種現(xiàn)象稱之為短路。由于短路電流遠遠大于電氣設(shè)備正常工作的最大允許電流，所以，實際電路運行中是不允許短路現(xiàn)象發(fā)生的。為了防止短路，通常在電路中加入保護裝置，如熔斷器、斷路器等。圖1-4電路的狀態(tài)

4)電氣設(shè)備的額定值(UN，IN，PN)

(1)額定值。

額定值反映電氣設(shè)備在長期使用過程中能安全、經(jīng)濟運行的極限值。用電設(shè)備的額定值通常標在銘牌上或者寫在說明書中。按照額定值使用電器設(shè)備，能使電氣設(shè)備具有最佳的電氣性能和使用壽命，因此應(yīng)按照電氣設(shè)備的額定值使用電氣設(shè)備。例如：某一燈泡的銘牌上標注：UN=220V,PN=40W，表示該燈泡的額定電壓為220V，額定功率為

40W。該燈泡必須接在220V的額定電壓下才能正常使用。

(2)電氣設(shè)備的三種運行狀態(tài)。

滿載是用電設(shè)備的額定工作狀態(tài)，即電氣設(shè)備工作時,U=UN,I=IN，P=PN。

過載也稱超載，是指用電設(shè)備工作電流大于其額定電流(I>IN)的工作狀態(tài)。用電設(shè)備在這種狀態(tài)下工作，會由于電流過大，造成設(shè)備過熱而損壞。電氣設(shè)備在過載狀態(tài)較輕時，允許短時間運行，但不允許電氣設(shè)備長期過載運行。當電氣設(shè)備嚴重過載時，應(yīng)通過過載保護裝置斷開電路，以保障用電過程的安全。

輕載(欠載)是指用電設(shè)備工作電流小于其額定電流(I<IN)的工作狀態(tài)。這種狀態(tài)下，電氣設(shè)備的電氣性能不能充分利用，所以達不到預(yù)期的工作效率。如電動機欠載運行時功率因數(shù)很低，效率也很低。

2.電路的基本物理量

1)電流

通常提到電流這個概念時，有兩方面的含義：一是指處于電場內(nèi)的電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動的現(xiàn)象；二是指電流的大小即電流強度的簡稱。實際用電過程中，電流有大小、有方向。

(1)電流產(chǎn)生的條件。

電路中產(chǎn)生電流必須滿足的條件是：

①電路中有電源供電；②電路必須是閉合回路。

(2)電流的大小。

電流的大小稱為電流強度，簡稱電流。電流的表示符號為i，是指單位時間內(nèi)通過導線某一截面的電荷量，其一般性表達形式為(1-2)

(3)電流的單位。在國際單位制(SI)中，電流的單位為安培(A)。當每秒通過導體橫截面的電量為1庫侖時該導線上的電流為1安培(A)。常用的電流單位還有千安(kA)、毫安(mA)和微安(μA)，它們之間的關(guān)系為1kA＝103A＝106mA＝109μA

(4)電流的分類。

直流(DC)電流：當電流的大小和方向都不隨時間變化時，稱為直流電流，簡稱直流。直流電流常用大寫英文字母I表示。

交流(AC)電流：大小和方向隨著時間按周期性變化的電流，稱為交流電流，簡稱交流。交流電流常用小寫英文字母i表示。其表達形式見式(1-2)。

(5)電流的參考方向。

電流的實際方向：通常將正電荷移動的方向規(guī)定為電流的正方向。

電流的方向是客觀存在的，但在電路分析中，對于一些較為復(fù)雜的電路，有時某段電流的實際方向難以判斷，甚至有時電流的實際方向還在隨時間不斷變化，于是要在電路中標出電流的實際方向較為困難。為了解決這一問題，在電路分析時，常采用電流的“參考方向”這一概念。電流的參考方向可以任意選定，在電路圖中用實線箭頭表示。當然，所選的電流參考方向不一定就是其實際方向，一般通過電流的正負來反映二者之間的關(guān)系。當電流參考方向與實際方向一致時，電流為正值(i>0)；當電流參考方向與實際方向相反時，電流為負值(i<0)。這樣，在選定的參考方向下，根據(jù)電流的正負，就可以確定電流的實際方向。電流參考方向可以采用實線箭頭或雙下標的形式來表示。采用雙下標形式時，電流參考方向由前一個下標指向后一個下標。電流的參考方向及標注如圖1-5(a)、(b)、(c)所示。圖1-5電流的參考方向及標注

2)電壓

河水之所以能夠流動，是因為有水位差；電荷之所以能夠移動，是因為有電壓。電壓是衡量電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的能力，也是電路中形成電流的根本原因。

(1)電壓的大小。

正、負電荷之間的吸引力叫做電場力，單位正電荷在電場力作用下，由a點運動到b點時，電場力所做的功稱為電路中a、b兩點之間的電壓。電壓是衡量電場力做功本領(lǐng)的物理量。

(1-4)

(2)電壓的單位。

在國際單位制中，電壓的單位為伏特(V)，另外還有千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(μV)。它們之間的關(guān)系為

1kV=103V=106mV=109μV

實際使用電壓時，有等級的概念。如：干電池的電壓是1.5V，日常照明的電壓是220V，機床照明電壓為24V，輸電線路的電壓是220kV等。

(3)電壓的分類。

直流(DC)電壓：如果電壓的大小和方向都不隨時間變化，這種電壓叫直流電壓，用大寫字母U表示。如：干電池的電壓是直流1.5V。

交流(AC)電壓：如果電壓的大小和方向隨時間變化，則稱這種電壓為交流電壓，用小寫字母u表示。我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾妷和ǔＪ前凑照乙?guī)律變化的，稱為正弦交流電。

(4)電壓的方向。

電壓的實際方向：規(guī)定從高電位(＋)指向低電位(－)為電壓的正方向。

電壓的參考方向：分析電路時，使用電壓參考方向的概念。電壓的參考方向可以任意選定，在選定電壓的參考方向后，若電壓為正值(u>0)，說明電壓的參考方向與實際方向相同，否則，說明二者方向相反。這樣，在選定的參考方向下，根據(jù)電壓的正負就可以確定電壓的實際方向。

可以采用圖1-6所示的幾種方式來表示電壓的參考方向。圖1-6電壓參考方向的標注法

(5)關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向。

進行電路分析計算時，對于一個用電設(shè)備，我們既要對流過設(shè)備的電流選取參考方向，又要對設(shè)備兩端的電壓選取參考方向，兩者是相互獨立的，可以任意選取。也就是說，它們的參考方向可以一致，也可以不一致。如果電流的參考方向與電壓的參考方向一致，則稱之為關(guān)聯(lián)參考方向，如圖1-7(a)所示；如果電流的參考方向與電壓的參考方向不一致，則稱之為非關(guān)聯(lián)參考方向。如圖1-7(b)所示。圖1-7電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向

3)電位

(1)電位的定義。

在電子電路中，經(jīng)常會用到電位的概念。電位是指電路中某點與參考點之間的電壓，用帶下標的字母V表示，單位也是伏特(V)。

通常把參考點的電位規(guī)定為零，又稱零電位。參考點可以任意選擇，不過習慣上一般選大地為參考點，即視大地為零電位。在電子儀器和設(shè)備中又常把金屬外殼或電路公共接點的電位規(guī)定為零電位，一個電路只能選一個參考點。

零電位的符號有三種：

表示接大地；或表示接機殼或公共接點。

(2)電位與電壓的關(guān)系。

電路中，a、b兩點間的電壓等于兩點的電位之差，即

Uab=Va－Vb

(1-5)

4)電動勢

(1)電動勢的大小。

電動勢是反映電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。在用電過程中，電能要轉(zhuǎn)化成我們所需的其他能量形式，這是一個電能被消耗的過程。為了提供電能，在電源中，就必須通過電源力使電荷移動而對電荷做功。在這個過程中，電源力將單位正電荷從低電位移動到高電位的能力定義為電動勢。在電路中，電動勢常用e表示。電動勢的單位和電壓的單位相同，也是伏特(V)。

(1-6)電動勢使電源兩端產(chǎn)生電壓。電動勢是由電源本身的性質(zhì)決定的，與外電路的情況無關(guān)。

(2)電動勢的方向。

電動勢的方向規(guī)定為在電源內(nèi)部由低電位端指向高電位端，即電動勢的方向從負極指向正極，也就是電位升的方向。

(3)電動勢和電壓之間的關(guān)系。

電壓是電場力做功，其方向由高電位指向低電位。

電動勢是電源力做功，其方向由低電位指向高電位。對任何一個電源而言，其兩個輸出端的電壓與電動勢如果選擇關(guān)聯(lián)參考方向，則電壓等于負的電動勢；否則，電壓等于電動勢。

電源的電動勢可以用電壓表測量。測量的時候，要求電源開路。

5)電能

電路在工作狀態(tài)中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，如電流通過電燈時發(fā)光，電機旋轉(zhuǎn)輸出機械能等。電路所消耗的能量叫做電能。電能用字母W表示，在國際單位制(SI)中其單位為焦耳(J)，簡稱焦。

W=UIt

(1-7)

在實際工作中，常用千瓦時(kW·h)作為電能的單位，俗稱度，１度＝１千瓦×１小時=3.6×106J，如1千瓦的用電設(shè)備使用1小時，消耗1度電。

6)電功率

(1)電功率的定義。

電功率是實際使用電器設(shè)備時經(jīng)常會用到的一個概念，是描述電能轉(zhuǎn)換快慢的物理量，即單位時間內(nèi)消耗的電能叫做電功率，簡稱功率，用符號P表示。(1-8)在國際單位制中，功率的單位為瓦特(W)，簡稱瓦，常用的還有千瓦(kW)和毫瓦(mW)，它們之間的關(guān)系為1kW=103W=106mW

[例1-1]

某電阻元件的銘牌上標有“1kΩ/10W”，求這個電阻元件允許通過的最大電流和允許加在其兩端的最大

電壓。

解：由求得電阻允許通過的最大電流為允許加在電阻兩端的最大電壓為

(2)電功率吸收與釋放的判定。

在電路分析過程中，如何判別元器件是吸收還是釋放電功率呢？

在進行功率計算時，如果元件上電流和電壓的參考方向一致，如圖1-8(a)所示，則P=UI；如果電路元件上電流和電壓的參考方向不一致，如圖1-8(b)所示，則P=－UI。

若功率計算的結(jié)果為P>0，說明U、I的實際方向一致，元器件吸收電功率，為負載；如果P<0，則說明U、I的實際方向相反，元器件發(fā)出電功率，為電源。所以，從P的正、負可以區(qū)分元器件的性質(zhì)，或是電源，或是負載。圖1-8電功率的吸收與釋放的判定

[例1-2]

圖1-9中，用方框代表某一電路元件，其電壓、電流如圖中所示，求圖中各元件的功率，并說明該元件實際上是吸收功率還是發(fā)出功率。

解：圖1-9(a)中，電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，元件吸收的功率為

P=UI=5×3=15W＞0

元件實際上是吸收功率，其在電路中是一個用電負載。

圖1-9(b)中，電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，元件吸收的功率為

P=－UI=－5×3=－15W＜0

元件實際上是發(fā)出功率，其在電路中是一個電源。圖1-9例1-2圖

[例1-3]

在圖1-10所示電路中，方框表示電源或電阻，各元件電壓和電流的參考方向如圖1-10(a)所示。通過測量得知：I1=3A，I2=3A，I3=2A，U1=5V，U2=－3V，U3=

4V，U4=－1V。

(1)標出各電流和電壓的實際方向。

(2)求每個元件的功率，并判斷其是電源還是負載。

圖1-10例1-3圖解：(1)當電流和電壓為正值，其實際方向與參考方向一致；電流和電壓為負值，其實際方向和參考方向相反。按照上述原則，各電流和電壓的實際方向如圖1-10(b)中虛線所示。

(2)計算各元件的功率。

元件1：電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向

P1=U1I1=5×3=15W＞0，該元件吸收功率，為負載。

元件2：電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向

P2=U2I2=－3×3=－9W＜0，該元件發(fā)出功率，為電源。

元件3：電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向

P3=－U3I3=－4×2=－8W＜0,該元件發(fā)出功率,為電源。元件4：電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向

P4=－U4I3=－(－1)×2=2W＞0，該元件吸收功率，為負載。

在例1-3中，元件吸收的總功率為P1+P4=15W+2W=

17W，元件發(fā)出的總功率為P2+P3=－9W－8W=－17W，可見，元件吸收的功率之和等于元件發(fā)出的功率之和。

3.電路的基本定律

1)歐姆定律

電阻、電流、電壓是電路最基本的三個物理量。歐姆定律反映了這三個物理量之間的關(guān)系。

(1)電阻元件歐姆定律。

如圖1-11(a)所示，電阻元件端子間的電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時，歐姆定律的表達形式為

(1-9a)如圖1-11(b)所示，當選定電壓與電流為非關(guān)聯(lián)方向時，歐姆定律可用下式表示(1-9b)圖1-11歐姆定律

[例1-4]

如果正常人體的電阻為1700Ω，又知通過人體的電流超過30mA就會有生命危險。用電過程中，加在人體上的電壓在什么范圍內(nèi)可以保證用電過程的安全性？

解：由歐姆定律

U=IR=0.03×1700=51V

即只要加在人體的電壓小于50V，就可保證通過人體的電流小于30mA，所以將50V以下的電壓稱為安全電壓。

(2)全電路歐姆定律。

如圖1-12所示，在由電源、負載、導線構(gòu)成的閉合回路中，電壓、電流、電阻三者之間的關(guān)系稱為全電路歐姆定律，其表達形式為圖1-12全電路歐姆定律

(1-10)式中：I——回路電流，單位為安培(A);

E——電源電動勢，單位為伏特(V);

R——電阻元件的電阻值，單位為歐姆(Ω);

r0——電源、導線的等效電阻值，單位為歐姆(Ω)。全電路歐姆定律在應(yīng)用中的實際意義在于：用電過程中，電源、導線上有電阻，電流流過電源、導線時，會產(chǎn)生壓降，電流越大，這個壓降越大，所以實際用電設(shè)備兩端的電壓會比電源電壓低。

2)基爾霍夫定律

對于某一個元件來說，元件上的電壓與電流服從歐姆定律。對于一個電路來說，電路中的電壓和電流服從基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨墒请娐分须妷汉碗娏魉裱幕疽?guī)律，是分析計算電路的基礎(chǔ)。它包括兩方面的內(nèi)容，其一是基爾霍夫電流定律，簡寫為KCL；其二是基爾霍夫電壓定律，簡寫為KVL。

(1)相關(guān)電路名詞。

①支路：電路中沒有分支的一段電路稱為支路。單個電路元件或若干個電路元件串聯(lián)構(gòu)成電路的一個分支,一個分支上流經(jīng)的是同一個電流。電路中的每個分支都稱做支路。如圖1-13中ab、ad、aec、bc、bd、cd都是支路，其中aec是由三個電路元件串聯(lián)構(gòu)成的支路,ad是由兩個電路元件串聯(lián)構(gòu)成的支路,其余四個都是由單個電路元件構(gòu)成的支路。

②節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。如圖1-13中a、b、c、d都是節(jié)點。

③回路：電路中的任一閉合路徑稱為回路。如圖1-13中共有abda、bcdb、abcda、aecda、aecba五條回路。

④網(wǎng)孔：平面電路中，如果回路內(nèi)部不包含其他任何支路，這樣的回路稱為網(wǎng)孔。因此，網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。如圖1-13中的回路aecba、abda、bcdb都是網(wǎng)孔，其余的回路則不是網(wǎng)孔。圖1-13電路術(shù)語說明圖

(2)基爾霍夫電流定律。

基爾霍夫電流定律是對電路中任意節(jié)點而言的，它描述電路中任一節(jié)點上所連接的各支路電流之間的相互約束關(guān)系?；鶢柣舴螂娏鞫珊喎QKCL，又叫節(jié)點電流定律，它的主要內(nèi)容是：對電路中的任一節(jié)點，在任一瞬間，流出或流入該節(jié)點電流的代數(shù)和為零，即(1-11a)在直流的情況下，則有(1-11b)在列寫節(jié)點方程時，通常規(guī)定，流出節(jié)點的電流取正號，流入節(jié)點的電流取負號。圖1-14KCL示例例如，圖1-14所示為某電路中的節(jié)點a，連接在節(jié)點a的支路共有五條，在所選定的參考方向下有

－I1+I2－I3+I4+I5=0

基爾霍夫電流定律不僅適用于電路中的節(jié)點，還可以推廣應(yīng)用于電路中的任一假設(shè)的封閉面。即在任一瞬間，通過電路中的任一假設(shè)封閉面的電流的代數(shù)和為零。

例如，圖1-15所示為某電路中的一部分，選擇封閉面如圖中虛線所示，在所選定的參考方向下有

I1－I2－I3－I5+I6+I7=0

下面是KCL的兩個實際例子。圖1-15KCL推廣應(yīng)用

[例1-5]

已知圖1-16所示電路中I1=2A、I2=－3A、I4=

8A、I6=－4A，計算電流I3及I5。

解：對節(jié)點a，根據(jù)KCL可知

－I1－I2+I3+I4=0

則

I3=I1+I2－I4=2+(－3)－8=－9A

對節(jié)點b，根據(jù)KCL可知

－I4－I5－I6=0

則

I5=－I4－I6=－8－(－4)=－4A

圖1-16例1-5圖

[例1-6]

已知I1=8A、I6=－4A、I8=5A，試計算圖1-17所示電路中的電流I7。

解：在電路中選取一個封閉面，如圖中虛線所示，根據(jù)KCL可知

－I1－I6+I7－I8=0

則

I7=I1+I6+I8=8－4+5=9A圖1-17例1-6圖

(3)基爾霍夫電壓定律。

基爾霍夫電壓定律是對電路中任意回路而言的，它描述電路中組成任一回路的各支路電壓之間的約束關(guān)系?；鶢柣舴螂妷憾珊喎QKVL，又叫回路電壓定律，它的主要內(nèi)容是：

對電路中的任一回路，在任一瞬間，沿回路繞行方向，各段電壓的代數(shù)和為零，即(1-12a)在直流的情況下，則有(1-12b)在列寫回路電壓方程時，應(yīng)注意以下幾個問題：

①首先要對回路選取一個回路“繞行方向”?；芈贰袄@行方向”

是任意選定的，通常在回路中以虛線表示。

②在回路中任意選擇一個起始點，從起始點出發(fā)，按回路繞行方向沿閉合回路繞一圈，最終要回到起始點。

③在繞行過程中，對參考方向與回路“繞行方向”相同的電壓取正號，對參考方向與回路“繞行方向”相反的電壓取負號。將所有回路中的電壓相加，令其等于零，便得到回路方程。④在繞行過程中，對參考方向與回路“繞行方向”相同的電動勢取負號，對參考方向與回路“繞行方向”相反的電動勢取正號。

圖1-18所示為某電路中的一個回路ABCDA，各支路的電壓在選擇的參考方向下和選定的回路“繞行方向”下有

U1+U2－U3－U4=0

KVL不僅適用于電路中的閉合回路，還可以推廣應(yīng)用于開口回路，即在任一瞬間，沿回路繞行方向，電路中虛擬回路中各段電壓的代數(shù)和為零。圖1-19不是閉合回路，但是當假設(shè)開口處的電壓為U時，可以將電路想象成一個虛擬的回路，對虛擬回路列寫KVL方程有

U1－U+Us=0圖1-18KVL示例圖1-19KVL推廣應(yīng)用知識鏈接二關(guān)于電源

1.電源

電源是一種把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置和設(shè)備。常見的電源形式有：發(fā)電機能把機械能轉(zhuǎn)換成電能；干電池能把化學能轉(zhuǎn)換成電能；通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設(shè)備叫做信號源。電子電路中的晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到后面的電路中去，對后面的電路來說，晶體三極管可以看做是信號源。整流電源和信號源有時也叫做電源。從輸出方式來看，實際電源分為兩種類型，其一為電壓源，如發(fā)電機、電池、信號源等；其二為電流源，如光電池等。

1)電壓源

(1)理想電壓源。

理想電壓源是一個二端元件，它有兩個基本特點：

①在電路分析中，理想電壓源不考慮其內(nèi)阻，工作時自身沒有能量損耗。所以無論它的外電路如何變化，其兩端的輸出電壓或為恒定值Us，或為隨時間按一定規(guī)律變化的函數(shù)us(t)。

②通過電壓源的電流是任意的，電流的大小取決于外電路。

圖1-20是電壓源在電路圖中的符號。圖1-20電壓源符號

(2)理想電壓源的外特性。

電源的外特性是指電源的端電壓隨負載電流的變化關(guān)系。

對直流理想電壓源，其外特性為

U=Us

(1-13a)

對交流理想電壓源，外特性為

u=us(t)

(1-13b)

(3)實際電壓源。

實際電壓源有一定的內(nèi)阻，工作時其內(nèi)部有能量損耗。實際的直流電壓源可用數(shù)值等于Us的理想電壓源和一個內(nèi)阻Ri相串聯(lián)的模型來表示，如圖1-21所示。圖1-21實際電壓源及其伏安特性實際直流電壓源的外特性為

U=Us－UR=Us－IRi

(1-14)

式中：U——實際電壓源端口電壓，單位為伏特(V)；

Us——直流理想電壓源輸出的電壓值,單位為伏特(V);

UR——實際電壓源等效內(nèi)阻的壓降，單位為伏特(V);

I——實際電壓源端口電流，單位為安培(A)；

Ri——實際電壓源等效內(nèi)阻，單位為歐姆(Ω)。

2)電流源

(1)理想電流源。

理想電流源也是一個二端元件，它有兩個基本特點：

①無論它的外電路如何變化，其輸出電流為恒定值Is，或為隨時間按一定規(guī)律變化的函數(shù)is(t)。

②電流源兩端的電壓是任意的，電壓的大小取決于外電路。

電流源在電路圖中的符號如圖1-22所示。圖1-22電流源的符號

(2)理想電流源的外特性。

對直流理想電流源，其外特性為

I=Is

(1-15a)

對交流理想電流源，其外特性為

i=is(t)

(1-15b)

式中：Is——直流理想電流源輸出的電流值，單位為安培(A)。

is(t)——交流理想電流源輸出的電流值，單位為安培(A)。

(3)實際電流源。

實際的直流電流源可用數(shù)值等于Is的理想電流源和一個內(nèi)阻Ri′相并聯(lián)的模型來表示，如圖1-23所示。圖1-23實際電流源及其伏安特性實際直流電流源的外特性為(1-16)式中：I——實際電流源端口電流，單位為安培(A)；

Is——直流理想電流源輸出的電流值,單位為安培(A)；

U——實際電流源端口電壓，單位為伏特(V)；

Ri′——實際電流源等效內(nèi)阻，單位為歐姆(Ω)。

3)實際電壓源與實際電流源的等效變換

如果實際電壓源和實際電流源的外特性相同，即如果在ab端加一電阻R，在R上產(chǎn)生相等的電壓U與電流I，則此電壓源和電流源之間的關(guān)系稱為等效。具有等效關(guān)系的兩個電源，在實際應(yīng)用過程中，可以按照需求進行形式上的互換，如圖1-24所示。圖1-24實際電壓源與實際電流源的等效變換等效的兩個電源之間的對應(yīng)關(guān)系為

Us=RiIs

(1-17)

2.直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源是電工實驗室中基本的儀器之一，它可以將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定可調(diào)的直流電壓，在電網(wǎng)電壓或負載變化時，能保持其輸出電壓基本穩(wěn)定不變。在直流電路實驗中，常使用直流穩(wěn)壓電源向電路提供直流電。HH1713型直流穩(wěn)壓電源具有兩路電壓輸出，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為0～30V，每路輸出電流為0～2A，并具有輸出端短路自動保護、過載保護的功能，安全可靠，使用方便。HH1713型直流穩(wěn)壓電源的面板如圖1-25所示。圖1-25HH1713型直流穩(wěn)壓電源面板圖電源——按下“電源”按鈕，接通交流電源。

V/A轉(zhuǎn)換開關(guān)——彈起時，輸出直流電壓；按下時，輸出直流電流。

電壓粗調(diào)——分左、右兩擋，順時針方向調(diào)節(jié)輸出電壓增大(粗調(diào)范圍為3V步進)

電壓微調(diào)——各擋微調(diào)在±3V。

電壓輸出接線柱——接線柱上方標有＋、－字樣，“＋”(紅色)是電源的正端，“－”(黑色)是電源的負端。直流穩(wěn)壓電源的使用方法：

(1)接通電源前，檢查電源輸入、輸出端有無短路現(xiàn)象。

(2)將面板各旋鈕、步進選擇開關(guān)調(diào)到最小值。(一般逆時針旋轉(zhuǎn)為減小)

(3)將直流穩(wěn)壓電源的電源線插頭接到交流電插座上，打開直流穩(wěn)壓電源的開關(guān)，電源指示燈亮。

(4)通過V/A轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇輸出電壓或電流。輸出信號可以在一個擋位內(nèi)連續(xù)調(diào)整(由微調(diào)旋鈕操作)，注意換擋時先將微調(diào)旋鈕調(diào)至零位，然后旋轉(zhuǎn)粗調(diào)旋鈕。根據(jù)需要調(diào)節(jié)電壓，電壓由“+”、“－”端輸出。

(5)開啟電源開關(guān)，即有電壓輸出可調(diào)使用。如果開啟電壓后，表頭無指示，用萬用表檢測是否有輸出，如各擋均無輸出，應(yīng)停機檢查。當電源在使用過程中，短路或過載會造成輸出電壓表為零，這時應(yīng)檢查負載。

(6)使用完畢先將全部旋鈕旋轉(zhuǎn)到最小位置，再關(guān)閉穩(wěn)壓電源開關(guān)，最后再拆除連接電路所用的導線。知識鏈接三直流電路中的負載

1.電阻器

1)電阻器的分類

根據(jù)電阻器的阻值是否可變，一般將其分為兩類，阻值固定的電阻器稱為固定電阻器；阻值連續(xù)可變的電阻器稱為可變電阻器。電阻器按電阻材料和結(jié)構(gòu)特征還可分為線繞式電阻器、膜式(碳膜、金屬膜)電阻器，按用途可分為精密電阻器、功率型電阻器、高頻電阻器和敏感電阻器等。

選擇電阻時,主要根據(jù)電阻的阻值和額定功率進行選擇,即電阻的阻值應(yīng)該符合電路的阻值要求,電阻的額定功率要大于電阻在電路中實際消耗的功率,以免電阻過熱而損壞。

2)電阻器的命名

根據(jù)國家標準GB240—1981，電阻器和電位器的型號由以下四部分組成：RJ71型表示精密金屬膜電阻器。

3)電阻器的主要性能參數(shù)

由于電阻器的材料、結(jié)構(gòu)不相同，因此性能也存在一定的差異。要想正確地選擇和使用電阻器，就需要掌握各種電阻器的特性。電阻器的主要性能參數(shù)有標稱阻值、允許偏差、額定功率等。

(1)電阻器的標稱阻值和允許誤差。

大多數(shù)電阻器上都標有阻值，這就是電阻器的標稱阻值。在生產(chǎn)過程中由于材料、設(shè)備和工藝的原因，同一批電阻器的標稱阻值與實際所測阻值之間存在一定的差異，其最大偏差范圍稱為阻值允許誤差。通用電阻器的標稱阻值和允許誤差見表1-2。

(2)電阻器的額定功率。

額定功率是指電阻器在一定的氣壓和溫度下長期連續(xù)工作時所允許承受的最大功率。各種電阻器的額定功率見表1-3。有的電阻上沒有功率標志，這時就要根據(jù)電阻體積大小來判斷，常用碳膜電阻與金屬膜電阻的額定功率和體積大小的關(guān)系見表1-4。

4)電阻器的標識方法

(1)直標法。

直標法是用數(shù)字和文字符號把電阻標稱值直接標在電阻體上，其允許誤差直接用百分數(shù)表示，如圖1-26所示。圖1-26電阻器的直標法

(2)文字符號法。

文字符號法是用阿拉伯數(shù)字和文字符號兩者有規(guī)律的組合來表示標稱阻值、額定功率、允許誤差等級等。標稱阻值文字符號的位置代表標稱阻值有效數(shù)字中小數(shù)點所在的位置。文字符號前面的數(shù)字表示整數(shù)阻值，后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)阻值和第二位小數(shù)阻值，如：2K7J表示

2.7kΩ，誤差為±5%；8R7F表示8.7Ω，誤差為±1%。其文字符號所表示的單位如表1-5所示，阻值允許誤差的文字符號表示見表1-6。例如，某電阻上標有如下文字：由標號可知，它是精密金屬膜電阻器，額定功率為1/4W，標稱阻值為5.1kΩ，允許誤差為±10%。

(3)色標法。

色標法是將電阻器的標稱阻值與誤差用不同的顏色(色環(huán)或色點)標注在它的外表面上。目前，一般都為四色環(huán)電阻(普通電阻)和五色環(huán)電阻(精密電阻)。

四色環(huán)：前面兩條色環(huán)代表的數(shù)字為有效數(shù)字，第三條色環(huán)表示阻值倍率，第四條色環(huán)表示阻值的允許誤差，如圖1-27所示。

五色環(huán)：精密色環(huán)電阻。前面三條色環(huán)代表的數(shù)字為有效數(shù)字，第四條色環(huán)表示阻值倍率，第五條色環(huán)表示阻值的允許誤差。

色環(huán)符號及意義見表1-7。圖1-27電阻器的色標法

2.電位器

電位器實際上是一種連續(xù)可調(diào)的電阻器，它靠一個活動點(電刷)在電阻體上滑動，可以獲得與轉(zhuǎn)角成一定關(guān)系的電阻值。

電位器實質(zhì)上是電阻器的一種，所以許多參數(shù)與電阻器相同，如標稱阻值、誤差等級、額定功率等。電位器的電路符號如圖1-28所示。圖1-28電位器的電路符號電位器的主要性能參數(shù)如下：

(1)額定功率。電位器的兩個固定端上允許耗散的最大功率即為電位器的額定功率。

(2)標稱阻值。電位器的標稱阻值是指電位器的最大阻值，即標在產(chǎn)品上的阻值，它的阻值系列與電阻的系列類似。

(3)允許誤差等級。實測阻值與標稱阻值誤差范圍根據(jù)不同精度等級允許有±20%、±10%、±5%、±2%、±1%的誤差。精密電位器的精度可達0.1%。

(4)阻值變化規(guī)律。電位器的阻值變化規(guī)律是指阻值隨滑動片觸點旋轉(zhuǎn)角度之間的變化關(guān)系，這種變化關(guān)系常見的有直線式、對數(shù)式和指數(shù)式。直線式電位器適合于要求調(diào)節(jié)均勻的場合，如分壓器；指數(shù)式電位器適合于音量控制電路，如收音機、錄音機、電唱機、電視機中的音量控制器。維修時若找不到同類產(chǎn)品，可用直線式電位器代替。

(5)電位器的一般標注方法。

電位器的一般標注方法如下：知識鏈接四連接導線

1.導線的種類及用途

導線在電路中的作用是連接電源和負載，形成閉合回路。要求導線材料的導電性能要好。常用導體金屬材料有銀、銅、鋁、鐵，它們的導電性能依次下降，價格也各有不同。因此，從綜合性能指標考慮，常用的導線有銅芯線和鋁芯線。鋁導線的耐腐蝕能力、導電性能比銅導線要差，但它的重量較輕，價格便宜，可用于架空線路、照明線路等。銅導線的導電性能、焊接特性、機械強度、耐腐蝕能力和使用壽命比鋁導線好，所以較重要的線路或可靠性要求比較高的電氣設(shè)備，如各種電機、變壓器的繞組都采用銅導線。目前，在各種用電場所，優(yōu)先選用銅導線。各種導線實物圖如圖1-29所示。圖1-29各種導線實物圖導線又分為單股導線和多股導線兩種。一般截面積在6mm2以下的為單股導線，截面積在10mm2以上的為多股導線。

導線可分為絕緣導線和裸導線兩大類。其中低壓配電、一般性的生產(chǎn)用電應(yīng)采用絕緣導線且要求導線絕緣電阻≥0.5MΩ。一般常用的絕緣導線有以下幾種：

(1)橡皮絕緣導線。型號：BLX——鋁芯橡皮絕緣線，BX——銅芯橡皮絕緣線。

(2)聚氯乙烯絕緣導線(塑料線)。型號：BLV——鋁芯塑料線，BV——銅芯塑料線。

(3)橡皮電纜。型號：YHC——重型橡套電纜、NYHF——農(nóng)用氯丁橡套拖拽電纜。

橡皮絕緣導線有銅芯、鋁芯，線芯分為單芯、雙芯及多芯，用于屋內(nèi)布線，工作電壓一般不超過500V，其常用型號和主要用途見表1-8。導線型號的含義如下：產(chǎn)品規(guī)格表示法如下：

2.導線的選用

導線一般應(yīng)具備的特點是：電阻率要低，有一定的機械強度，有較好的耐腐蝕性能，容易進行各種機械加工，價格便宜。導線的選擇主要是對導線截面的選擇，導線的截面積以mm2(平方毫米)為單位。一般在選擇導線截面積時要考慮以下幾個方面的問題。

1)發(fā)熱問題

由于導線存在電阻，且導線的阻抗與其長度成正比，與其線徑成反比。使用導線時，電流將引起導線發(fā)熱，使其溫度升高，當通過的電流超過其允許電流時，將使導線的絕緣層老化、損壞，嚴重時將燒毀導線，因此，要注意導線的線材與線徑問題，以防止電流過大使導線過熱而造成事故。通常把導線允許通過的最大電流稱為安全載流量。導線的截面積越大，允許通過的安全電流就越大。在同樣的使用條件下，銅導線的截面積可以比鋁導線小一號。選擇導線截面積時的主要依據(jù)是導線的安全載流量，一般根據(jù)式(1-18)來選擇導線的截面積。

Iy≥Ij

(1-18)

式中：Iy——導線的安全載流量，單位為安培(A)。

Ij——用電回路的工作電流，單位為安培(A)。

各種導線的載流量通常可以從手冊中查找。但利用口訣再配合一些簡單的心算，便可直接算出，不必查表?？谠E是：10下五，100上二；25、35，四、三界；70、95，兩倍半；穿管、溫度，八、九折；裸線加一半；銅線升級算。上述口訣反映的是鋁芯絕緣線安全載流量與截面的倍數(shù)關(guān)系。

根據(jù)口訣，我國常用導線標稱截面積(平方毫米)與倍數(shù)的關(guān)系排列如下：

例如，環(huán)境溫度不大于25℃時，鋁芯絕緣線的載流量為：截面積為6mm2時，載流量為30A；截面積為150mm2時，載流量為300A。

若是穿管敷設(shè)(包括槽板等敷設(shè)，即導線加有保護套層，不明露)，計算后再打八折；若環(huán)境溫度超過25℃，計算后再打九折。例如截面積為10mm2的鋁芯絕緣線在穿管并且高溫條件下，載流量為10×5×0.8×0.9=36A。

若是裸線，則載流量加大一半。例如截面為16mm2的裸鋁線在高溫條件下的載流量為16×4×1.5×0.9=86.4A。對于銅導線的載流量，口訣指出“銅線升級算”，即將銅導線的截面積按截面排列順序提升一級，再按相應(yīng)的鋁線條件計算。例如截面為35mm2的裸銅線在環(huán)境溫度為25℃時的載流量為：按升級為50mm2裸鋁線即得50×3×1.5=225A。

對于電纜，口訣中沒有介紹。一般直接埋地的高壓電纜，大體上可直接采用第一句口訣中的有關(guān)倍數(shù)計算。例如35mm2高壓鎧裝鋁芯電纜埋地敷設(shè)的載流量為35×3=

105A。

2)電壓損失問題

使用絕緣導線時，根據(jù)不同的用途進行選擇，要求導線額定電壓要大于線路工作電壓。導線在使用時，由于線路上有電阻，將產(chǎn)生電壓降。當電壓損失超過一定的范圍后，將會使用電設(shè)備端子上的電壓不足，嚴重地影響用電設(shè)備的正常運行。所以欲使電氣設(shè)備正常運行，必須根據(jù)線路的允許電壓損失選擇導線的截面，或根據(jù)已知的截面來校驗線路的電壓損失是否超過允許范圍。

3)機械強度

導線安裝后，由于本身的自重和不同的連接方式使導線受到不同的張力，如果導線不能承受張力，會造成斷線事故。因此必須有足夠的機械強度以保證線路安全運行。現(xiàn)場常用的是絕緣銅線或絕緣鋁線，為滿足機械強度要求，要求絕緣銅線截面不小于10mm2，絕緣鋁線截面不小于16mm2。在跨越鐵路、公路、河流、電力線路擋距內(nèi)，絕緣銅線截面不小于16mm2

，絕緣鋁線截面不小于25mm2。對于有些負荷小的設(shè)備，雖然選擇很小的截面就能滿足允許電流的要求，但還必須查看是否滿足導線機械強度所允許的最小截面。如果這項要求不能滿足，就要按導線機械強度所允許的最小截面重新選擇。

導線截面按不同的選擇方法，可以得出不同的計算結(jié)果，但是必須同時滿足上述三個條件。所以，在計算時可以分別按三個條件來選擇導線截面，從中取最大值作為所選導線的截面積。

知識鏈接五電壓、電流的測量

1．測量的基本知識

1)測量方法

電工測量就是利用電工測量儀表對電路中物理量的大小進行測量。測量的方法有兩種，一種是直接測量，一種是間接測量。

直接測量：利用儀器儀表直接得到被測量值。

間接測量：利用直接測量得到的值，通過一定的關(guān)系式或計算，才能得到被測量值。

2)測量誤差

不論用什么樣的儀表和測量方法，其測量結(jié)果與被測量的實際值之間都會有差異，這就是測量誤差。所以，在測量過程中，為了獲得準確的測量結(jié)果，對誤差來源必須認真分析，并采取相應(yīng)的措施，盡量減小誤差的影響。

(1)絕對誤差。

某被測量的測得值X與真實值X0之差為絕對誤差，通常簡稱為誤差，記作ΔX

ΔX=X－X0

(1-19)

式中：ΔX為絕對誤差；X為測量值；X0為真實值。

絕對誤差用以表征測量的精確程度。

(2)相對誤差。

絕對誤差ΔX與真實值X0之比稱為相對誤差，記作δ，(1-20)式中：δ為相對誤差；ΔX為絕對誤差；X0為真實值。相對誤差用以表征測量結(jié)果的相對精度。測量的結(jié)果用有效數(shù)字來表示，即用所有可靠位加上一位估計位組成的數(shù)字來表示。

2．測量用的儀表

在電路測量過程中，經(jīng)常會用到一些電工測量儀表。表1-9所示是常用電工儀表的符號和含義。為了表示常用電工儀表的技術(shù)性能，在電工儀表的表盤上有許多符號，如被測量單位的符號、工作原理符號、電流種類符號、準確度等級符號、工作位置符號和絕緣強度符號等，如圖1-30所示為1T1-A型交流電流表，其表盤左下角符號含義如下：“1”為電流種類符號，“～”為交流；“2”是儀表工作原理符號，圖示符號為電磁式；“3”為防外磁場等級符號，為Ⅲ級；“4”為絕緣強度等級符號，儀表絕緣可經(jīng)受2kV/1min耐壓試驗；“5”表示B組儀表；“6”為工作位置符號；“⊥”表示盤面應(yīng)位于垂直方向；“7”表示儀表準確度等級為1.5。有關(guān)儀表符號的更多知識請查閱《電工手冊》。圖1-30表盤符號

1)電流表

電工測量中，電流表是最常用的測量儀表，其外形如圖1-31所示。電流表分為直流電流表和交流電流表兩種。電流表的內(nèi)阻較小，且量程越大，內(nèi)阻越小。

(1)電流表的分類。

直流電流表：直流電流表用來測量直流電路中電流的大小。磁電系電流表的靈敏度和準確度較高，所以使用最為廣泛。

交流電流表：用來測量交流電路中電流的大小，可選用電磁系儀表和電動系儀表，其中電磁系儀表較為常用。圖1-31電流表

(2)電流表的量程選擇。

量程選擇的原則如下：

①安全。電路中最大電流不能超過所選量程。

②讀數(shù)準確。在電流不超過量程的前提下，應(yīng)選盡量小的量程，因為量程越小，每一小格代表的電流值越小，因而讀數(shù)越準確，一般應(yīng)使指針工作在不少于滿刻度2/3的區(qū)域。

量程的選擇方法如下：

估算法。預(yù)先估計一下被測電流的大小，根據(jù)估計值選擇合適的量程。

試觸法。如果測量時不能預(yù)先確定被測電流的大小，可用此法。先用電路的一個線頭迅速試觸電流表最大量程的接線柱。如果其示數(shù)在較小量程的范圍內(nèi)，可選用較小量程的接線柱；如果超過最大量程，則要選擇量程更大的電流表。

(3)電流表使用注意事項。

①零位調(diào)整。使用前，應(yīng)注意指針是否與零刻度線重合，如果不重合，應(yīng)調(diào)整表蓋上的機械零位調(diào)節(jié)器，使指針指零。

②使用電流表時，要將電流表串聯(lián)在電路中。電流表只能測出流過電表本身的電流，只有將它與被測電路串聯(lián)，讓被測電路的電流全部通過電流表，被測電路的電流才與通過電流表的電流相等，所以必須將電流表與該部分電路串聯(lián)。

③在測量直流電流時，要注意電表的極性。即正確接好“＋”、“－”接線柱。電流表接入電路后，電流必須是從其“＋”接線柱流入電表，從“－”接線柱流出電表。④電流表的量程選擇。量程指電流表允許通過的最大電流。測量時，若被測電流超過量程，有可能燒壞電流表，或損壞電流表指針。因此，使用電流表前，首先要粗略估計待測值的大小，然后選擇量程，不要使測量值超過電流表量程，但是也不應(yīng)選擇過大量程，否則會導致測量精確度降低。

特別強調(diào)：不要將電流表直接接在電源兩極上！

因為電流表的內(nèi)阻很小，若直接接在電源兩極間，就像在電源兩極間接上一根導線，電源被短路，將產(chǎn)生很大的電流，這樣電流表和電源都可能被損壞。圖1-32電壓表

2)電壓表

電壓表用來測量任意兩點之間的電壓，分為直流電壓表和交流電壓表兩種，其外形如圖1-32所示。電壓表的內(nèi)阻較大，且量程越大，電壓表的內(nèi)阻越高。

(1)電壓表的分類。

直流電壓表：用來測量直流電路中兩點之間電壓的大小，通常采用磁電系儀表。

交流電壓表：用來測量交流電路中兩點之間電壓的大小，一般交流電壓表屬電磁系儀表，可與電壓互感器配合使用，以擴大量程。

(2)使用注意事項。

①零位調(diào)整。使用前，應(yīng)注意指針是否與零刻度線重合，如果不重合，應(yīng)調(diào)整表蓋上的機械零位調(diào)節(jié)器，使指針指零。

②測量電壓時，電壓表必須與被測部分并聯(lián)。

③使用前，要先估計被測電壓的大小，選擇適當?shù)牧砍獭?/p>

④使用直流電壓表時，注意正、負極性不要接錯。電表正極“＋”接線柱為電流流入端，負極“－”接線柱為電流流出端。

⑤電壓表量程的選擇同電流表。

3)萬用表

“萬用表”是萬用電表的簡稱，是一種多功能、多量程的便攜式電子測量儀表。一般的萬用表可以測量電阻、交/直流電流、交/直流電壓。有的萬用表還可以用來測量電容量、電感量和晶體管的β值等。

萬用表結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶、使用方便、用途多樣、量程范圍廣，是維修儀表和調(diào)試電路的重要工具，是一種最常用的測量儀表。

根據(jù)其測量原理和測量結(jié)果顯示方式的不同，萬用表可分為指針式萬用表和數(shù)字式萬用表兩大類。近年來，隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式萬用表被廣泛使用。

(1)指針式萬用表。

指針式萬用表是用指針指示測量數(shù)值的萬用表，屬于一種模擬顯示萬用表。各種型號的萬用表使用方法大致相同。下面以MF47型萬用表為例介紹其使用方法。MF47型萬用表如圖1-33所示。

①測量前的準備。萬用表在使用之前應(yīng)檢查指針是否指在機械零位上，如不在零位，可調(diào)整表蓋上的機械零位調(diào)節(jié)器，使指針指在零位。之后，把兩根表筆分別插入插座中，紅表筆插入“＋”插座內(nèi)，黑表筆插入“COM”插座內(nèi)。圖1-33MF47型萬用表②直流電流的測量。當選擇開關(guān)撥至mA擋時，萬用表就是一個多量程安培表。首先估計被測電流的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至合適的電流量程上，再把萬用表串接在電路中，紅表筆接觸在電路的正端，黑表筆接觸在電路的負端。

當測量大電流時，紅表筆插入標有“5A”的插座中，轉(zhuǎn)動開關(guān)可放在500mA直流電流量程上，再將紅、黑表筆串接于被測電路中。

電流測量的刻度看第二條標度尺(見圖1-34)。圖1-34MF47型萬用表刻度盤③直流電壓的測量。當選擇開關(guān)撥至V時，萬用表就是一個多量程電壓表。首先估計被測電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至適當?shù)碾妷毫砍?，將紅表筆接被測電壓“+”端，黑表筆接被測電壓“-”端。測出的電壓在第二條標度尺上讀出(見圖1-34)。

當測量2500V電壓時，紅表筆插入標有“2500V”的插座中。測量高電壓時，注意防止觸電現(xiàn)象的發(fā)生。

④交流電壓的測量。測交流電壓的方法與測直流電壓相似，所不同的是因交流電沒有正、負之分，所以測量交流時，測試表筆也就不需分正、負。交流電壓10V擋刻度看第三條標度尺，其他各擋看第二條標度尺(見圖1-34)?！葜绷麟娮璧臏y量。把1.5V和9V電池裝入萬用表電池夾內(nèi)，先將開關(guān)轉(zhuǎn)到電阻擋范圍內(nèi)，把紅黑二表筆棒搭在一起短路，調(diào)整“Ω”調(diào)零旋鈕，使指針恰好指到0位置上(若不能指示到歐姆零位，說明電池電壓不足，應(yīng)更換電池)，然后將兩根表筆分別接觸被測電阻(或電路)兩端，讀出指針在歐姆刻度線(第一條標度尺)上的讀數(shù)，再乘以該擋的倍率，就是所測電阻的阻值。例如用R×100擋測量電阻，指針指在60，則所測得的電阻值為60×100=6kΩ。由于“Ω”刻度線左部讀數(shù)較密，難于看準，所以測量時應(yīng)選擇適當?shù)臍W姆擋，使指針在刻度線的中部或右部，這樣讀數(shù)比較清楚準確。每次換擋都應(yīng)重新將兩表筆短接，重新調(diào)整指針到零位，才能測準。萬用表的類型較多，面板上旋鈕、開關(guān)的布局也有所不同。所以在使用萬用表之前必須仔細了解和熟悉各部件的作用，認真分清表盤上各條標度所對應(yīng)的量，詳細閱讀使用說明書。萬用表的正確使用應(yīng)注意以下幾點：

①測量高壓或大電流時，為避免燒壞開關(guān)，應(yīng)在切斷電源的情況下變換量程。

②在測量電流或電壓時，如果對被測電流或電壓大小心中無數(shù)，應(yīng)將選擇開關(guān)旋到最大量程上試測，注意電表指針偏轉(zhuǎn)情況，并隨時準備在出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時使表筆離開測試點，待第一次讀取數(shù)值后，再根據(jù)指示值的大約數(shù)，逐漸轉(zhuǎn)至適當?shù)牧砍踢M行測試。應(yīng)使指針得到最大的偏轉(zhuǎn)，從而提高測試精度。③測量直流電流時，切勿跨接在電源的兩端，應(yīng)使電源、負載和萬用表相串聯(lián)。

④當測量電路中的電阻時，應(yīng)在本儀表中裝入一節(jié)

1.5V電池和一節(jié)6F22型9V電池。當電路中有電容時，應(yīng)先進行放電，然后再測量。

⑤使用歐姆擋時，每次換擋都要調(diào)節(jié)歐姆零點。不得測帶電的電阻，不得測額定電流極小的電阻。

⑥萬用表面板上的插孔都有極性標記，測直流時，應(yīng)注意正負極性。正負端應(yīng)與被測的電壓、電流的正負端相接。用歐姆擋判別二極管極性時，注意“＋”插孔接表內(nèi)電池的負極，而“－”插孔(也有標為“*”插孔)接表內(nèi)電池正極。⑦量程轉(zhuǎn)換開關(guān)必須撥在需測擋位置，不能撥錯。如在測量電壓時誤撥在電流或電阻擋，將會損壞表頭。

⑧測量時，禁止用手觸摸測試筆上的裸露金屬棒和表上的插孔，以免傷及測試者。

⑨每次測量完畢，將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到交流電壓最高擋，防止他人誤用而損壞萬用表，也可防止轉(zhuǎn)換開關(guān)誤撥在歐姆擋時，表筆短接而使表內(nèi)電池長期耗電。

⑩萬用表長期不用時，應(yīng)取出電池，防止電池漏液腐蝕和損壞萬用表內(nèi)零件。

(2)數(shù)字式萬用表。

數(shù)字式萬用表采用液晶顯示器來指示測量數(shù)值，具有顯示直觀、準確度高等優(yōu)點。各種型號的數(shù)字萬用表使用方法大致相同，下面以圖1-35所示的DT830型萬用表為例介紹其使用方法。

①直流電壓測量。先估計被測電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至DCV的適當量程上。測量時將黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“V·Ω”插孔，將表筆并接在被測負載或信號源上。圖1-35DT830型萬用表②交流電壓測量。測量時將黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“V·Ω”插孔。根據(jù)被測電壓的數(shù)值，將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于ACV的適當量程，并將表筆并接在被測負載或信號源上。

③直流電流測量。測量直流電流前，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至直流電流擋(DCA擋)的適當量程。將黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“10A”插孔。測試筆串入被測電路中。

④電阻測量。測量電阻前，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至電阻擋的適當量程。被測電阻值應(yīng)略低于所選擇的量程。測量時，將黑表筆插入“COM”插孔，紅表筆插入“V·Ω”插孔(注意：紅表筆極性為“＋”)。將測試筆跨接在被測電阻上。第二部分拓展學習

常用電工工具的使用

1.低壓驗電器

低壓驗電器又稱試電筆、測電筆，是檢驗導線、電器是否帶電的一種常用工具，檢測范圍為50~500V，有鋼筆式、旋具式和組合式多種。

低壓驗電器由筆尖、降壓電阻、氖管、彈簧、筆尾金屬體等部分組成，如圖1-36所示。

使用低壓驗電器時，必須按照圖1-37所示的握法操作。注意手指必須接觸筆尾的金屬體(鋼筆式)或測電筆頂部的金屬螺釘(螺絲刀式)。圖1-36驗電筆圖1-37低壓驗電器握法使用時只要帶電體與大地之間的電位差超過50V，電筆中的氖泡就會發(fā)光。

低壓驗電器的使用方法和注意事項：

(1)使用前，先要在有電的導體上檢查電筆是否正常發(fā)光，檢驗其可靠性。

(2)在明亮的光線下往往不容易看清氖泡的輝光，應(yīng)注意避光。

(3)低壓驗電器可用來判斷電壓的高低。氖泡越暗，則表明電壓越低；氖泡越亮，則表明電壓越高。

(4)低壓驗電器可以用來區(qū)分相線和零線，氖泡發(fā)亮的是相線，不亮的是零線。低壓驗電器也可用來判別接地故障。如果在三相四線制電路中發(fā)生單相接地故障，用電筆測試中性線時，氖泡會發(fā)亮；在三相三線制線路中，用電筆測試三根相線，如果兩相很亮，另一相不亮，則該相可能有接地故障。

2.電工刀

電工刀是用來剖削和切割電工器材的常用工具，主要用于剖削導線絕緣層、削制木棒、切割木臺缺口等。由于它的刀柄沒有絕緣，因此不能直接在帶電體上進行操作。電工刀外形如圖1-38所示。

在剖削電線絕緣層時，可把刀略微向內(nèi)傾斜，用刀刃的圓角抵住線芯，刀口向外推出。這樣既不易削傷線芯，又可防止操作者受傷。切忌把刀刃垂直對著導線切割絕緣，以免削傷線芯。嚴禁在帶電體上使用沒有絕緣柄的電工刀進行操作。圖1-38電工刀

3.鋼絲鉗

鋼絲鉗是一種夾持或折斷金屬薄片、切斷金屬絲的工具。電工用鋼絲鉗的柄部套有絕緣套管(耐壓等級500V)，其規(guī)格用鋼絲鉗全長的毫米數(shù)表示，常用的有150mm、175mm、200mm等。鋼絲鉗的構(gòu)造及應(yīng)用如圖1-39所示。

電工鋼絲鉗由鉗頭和鉗柄兩部分組成。鉗頭包括鉗口、齒口、刀口、鍘口四部分，其結(jié)構(gòu)如圖1-39(a)所示。其中鉗口可用來鉗夾和彎絞導線；齒口可代替扳手來擰小型螺母；刀口可用來剪切電線、掀拔鐵釘；鍘口可用來鍘切鋼絲等硬金屬絲。圖1-39電工用鋼絲鉗的構(gòu)造及用途

4.尖嘴鉗

尖嘴鉗的外形如圖1-40所示，尖嘴鉗的頭部尖細，適用于在狹小的空間操作，鉗頭用于夾持較小的螺釘、墊圈、導線和把導線端頭彎曲成所需形狀；小刀口用于剪斷細小的導線、金屬絲等。電工用尖嘴鉗采用絕緣手柄，其耐壓等級為500V。

5.斜口鉗

斜口鉗又稱斷線鉗，其頭部扁斜，電工用斜口鉗的鉗柄采用絕緣柄，外形如圖1-41所示，其耐壓等級為1000V。

斜口鉗專用來剪斷較粗的金屬絲、線材及電線電纜等。圖1-40尖嘴鉗圖1-41斜口鉗

6.剝線鉗

剝線鉗用來剝削直徑3mm及以下的絕緣導線的塑料或橡膠絕緣層，其外形如圖1-42所示。它由鉗口和手柄兩部分組成。剝線鉗鉗口分有0.5~3mm的多個直徑切口，用于不同規(guī)格線芯的剝削。使用時應(yīng)使切口與被剝削導線芯線直徑相匹配，切口過大難以剝離絕緣層，切口過小會切斷芯線。剝線鉗手柄也裝有絕緣套。耐壓等級為500V。圖1-42剝線鉗

7.活扳手

活扳手用來旋緊或放松六角頭螺母或六角頭螺栓，如圖1-43所示。活扳手的鉗口可在規(guī)格所定范圍內(nèi)任意調(diào)整大小，用于旋動螺桿、螺母。電工常用的活扳手有150×

19(6in)、200×24(8in)、250×30(10in)和300×36(12in)

四種。圖1-43活扳手活扳手的使用方法：

①扳動大螺母時，需用較大力矩，手應(yīng)握在靠近柄尾處，如圖1-43(b)所示。扳動小螺母時，需用力矩不大，但螺母過小，易打滑，因此手應(yīng)握在接近頭部的地方，如圖

1-43(c)所示，并且可隨時調(diào)節(jié)渦輪，收緊活扳唇，防止打滑。

②活扳手不可反用，也不可用鋼管接長手柄來施加較大的扳擰力矩。

③活扳手不得當作撬棒或手錘使用。圖1-44螺絲刀及其使用

8.螺絲刀

螺絲刀又稱起子或旋鑿，是用來緊固或拆卸帶槽螺釘?shù)某Ｓ霉ぞ?。螺絲刀按頭部形狀可分為一字型和十字型兩種，如圖1-44所示。一字型螺絲刀用來緊固或拆卸帶一字槽的螺釘，其規(guī)格用柄部以外的體部長度表示，電工常用的有50mm、

150mm兩種。

十字型螺絲刀專用于緊固或拆卸帶十字槽的螺釘，其長度和十字頭大小有多種，按十字頭的規(guī)格分為四種型號：

1號適用的螺釘直徑為2~2.5mm，2號為3~5mm，3號為6~

8mm，4號為10~12mm。

另外，還有一種組合式螺絲刀，它配有多種規(guī)格的一字頭和十字頭，螺絲刀可以方便更換，具有較強的靈活性，適合緊固和拆卸多種不同的螺釘。螺絲刀是電工最常用的工具之一，使用時應(yīng)選擇帶絕緣手柄的螺絲刀，使用前先檢查絕緣是否良好；為防止金屬桿觸到人體或鄰近帶電體，金屬桿應(yīng)套上絕緣管。帶電作業(yè)時，手不可觸及螺絲刀的金屬桿，以免發(fā)生觸電事故。螺絲刀的頭部形狀和尺寸應(yīng)與螺釘尾槽的形狀和大小相匹配，嚴禁用小螺絲刀去擰大螺釘，或用大螺絲刀擰小螺釘；更不能將其當鑿子使用。導線的連接工藝

1.導線線頭絕緣層的剖削

導線線頭絕緣層的剖削是導線加工的第一步，是為以后導線的連接作準備。常用電工刀、鋼絲鉗或剝線鉗來剖削絕緣層。

1)塑料硬線絕緣層的剖削

(1)用鋼絲鉗剖削塑料硬線絕緣層。

線芯截面為4mm2及以下的塑料硬線，一般用鋼絲鉗進行剖削。剖削方法如下：

①用左手捏住導線，在需剖削線頭處用鋼絲鉗刀口輕輕切破絕緣層，但不可切傷線芯。②用左手拉緊導線，右手握住鋼絲鉗頭部用力向外勒去塑料層，在勒去塑料層時，不可在鋼絲鉗刀口處加剪切力，否則會切傷線芯。剖削出的線芯應(yīng)保持完整無損。

(2)用電工刀剖削塑料硬線絕緣層。

線芯面積大于4mm2的塑料硬線，可用電工刀來剖削絕緣層，方法如下：

①在需剖削線頭處，用電工刀以45°角傾斜切入塑料絕緣層，注意刀口不能傷著線芯。

②刀面與導線保持25°，用刀向線端推削，只削去上面一層塑料絕緣，不可切入線芯。

③將余下的線頭絕緣層向后扳翻，把該絕緣層剝離線芯，再用電工刀切齊。

2)塑料護套線絕緣層的剖削

塑料護套線具有二層絕緣：護套層和每根線芯的絕緣層。塑料護套線絕緣層用電工刀剖削，方法如下：

(1)護套層的剖削。按線頭所需長度，用電工刀刀尖對準護套線中間線芯縫隙處劃開護套線，向后扳翻護套層，用電工刀把它齊根切去，如圖1-45所示。

(2)內(nèi)部絕緣層的剖削。在距離護套層5～10mm，用電工刀以45°傾斜切入絕緣層，其剖削方法與塑料硬線剖削方法相同。圖1-45護套層的剖削

2．導線的連接

當導線長度不夠或需要分接支路時，需要將導線與導線連接。在去除了線頭的絕緣層后，就可進行導線的連接。

導線的接頭是線路的薄弱環(huán)節(jié)，導線的連接質(zhì)量關(guān)系到線路和電氣設(shè)備運行的可靠性和安全程度。導線線頭的連接處要有良好的電接觸性及足夠的機械強度，具有