直流電路及其應用

1、第一章 直流電路及其應用課程目標1 理解電路模型的概念2 理解電路的基本物理量3 理解電流電壓參考方向的概念 4 掌握電路的基本定律：歐姆定律、基爾霍夫定律5 掌握電路分析方法：支路電流法、電路等效變換法、疊加原理、戴維南定理6 掌握常用電工儀表的使用方法、電路基本物理量的測量課程內(nèi)容1 電路模型的概念2 電路的基本物理量3 歐姆定律、基爾霍夫定律4 電路的基本分析方法： 支路電流法電路等效變換法戴維南定理疊加原理5 電工儀表的使用方法6 電壓與電位的測量學習方法 從了解電路的組成、電路的模型出發(fā)，掌握電路的基本物理量的分析，掌握電路的基本定理的內(nèi)容及分析應用，掌握電路等效變換法、支路電流法、

2、戴維南定理、疊加原理的應用，通過電路實訓掌握常用電工儀表的使用方法及一般電路的故障診斷與排除方法。課后思考1 電路由哪些部分組成?電路的作用有哪些？2 電壓與電位的關系及如何測量？3 電壓與電流的關聯(lián)方向含義？4 戴維南定理有哪些應用？5 疊加原理的應用有哪些注意點？6 測量電壓電流時如何判斷其方向？電路模型 電路是為實現(xiàn)和完成人們的某種需求，由電源、導線、開關、負載等電氣設備或元器組合起來，能使電流流通的整體。簡單地說，就是電流的通路。電路的主要作用是：電路能實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，其次能實現(xiàn)信號的傳遞和處理。如電爐通過時將電能轉(zhuǎn)換成熱能，電視機可將接收到的信號經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)換成圖像和聲音

3、。一、 實際電路如圖1.1.1所示。實際電路一般由三部分組成，由提供電能的設備（電池、發(fā)電機）、傳輸設備（連接導線）、使用電能的設備（負載如電燈等）組成。二、電路模型定義在電路的分析計算中，用一個假定的二端元件如電阻元件（見圖1.1.2）來代替實際元件（如燈泡），二端元件的電和磁的性質(zhì)反應了實際電路元件的電和磁的性質(zhì)，稱這個假定的二端元件為理想電路元件。 圖1.1.1 實際電路 圖1.1.2由理想電路元件組成的電路稱為理想電路模型，簡稱電路模型，如圖1.1.3所示。 圖1.1.3電路基本物理量一、 電流1 定義單位時間內(nèi)流過導體截面積的電荷量定義為電流強度，用以衡量電流的大小。電工技術中，常把

4、電流強度簡稱為電流，用i表示。隨時間而變化的電流定義為 (1.1)式中q為隨時間t變化的電荷量。 在電場力的作用下，電荷有規(guī)則的定向移動，形成了電流。規(guī)定正電荷的方向為電流的實際方向。 當常數(shù)，則稱這種電流為恒定電流，簡稱直流。用大寫字母如U、I表示電壓、電流為恒定量，不隨時間變化，一般稱作直流電壓、直流電流。小寫字母u、i表示電壓、電流隨時間變化。 2 單位 在國際單位制（SI）中，在1s內(nèi)通過導體橫截面的電荷量為1C（庫侖）時，其電流為1A（安培）。3 方向電流的方向可用箭頭表示，也可用字母順序表示，見圖1.1.4。用雙下標表示為iab 。電流的參考方向圖1.1.6（a）中電流的參考方向與

5、實際方向一致，i>0。圖1.1.6（b）中電流的參考方向與實際方向相反，i<0。圖1.1.6實際方向用虛線表示，參考方向用實線表示，以下同。二、   電壓1 定義電場力把單位正電荷從電場中的a點移到b點所作的功稱為a、b間的電壓，用uab （Uab）表示。 (1.2)Rabusuab 圖1.1.4 圖1.1.5習慣上把電位降低的方向作為電壓的實際方向，可用+、號表示，也可用字母的雙下標表示，有時也用箭頭表示，見圖1.1.5。2 單位在國際單位制中，當電場力把1C（庫侖）的正電荷從一點移到另一點所做的功為1J（焦耳），則這兩間的電壓為1V（伏特）。 有時

6、把電路中任一點與參考點（規(guī)定電位能為零的點）之間的電壓，也叫做該點的電位。也就是該點對參考點所具有的電位能。參考點的電位為零可用符號“”表示。電位的單位與電壓相同，用V（伏特）。 電路中兩點間的電壓也可用兩點間的電位差來表示。 （1.3）電場中兩點間的電壓是不變的，電位隨參考點（零點位點）選擇的不同而不同。3 電壓的參考方向在圖1.1.7（a）中電壓參考方向與實際方向一致取正，u0。在圖1.1.7（b）中電壓參考方向與實際方向相反取負，u0。可見電流、電壓都是代數(shù)量。當電流的方向與電壓方向選取一致，稱為關聯(lián)參考方向，見圖1.1.8。 圖1.1.7 圖1.1.8當電流的方向與電壓方向選取一致，稱

7、為關聯(lián)參考方向，見圖1.1.8。 圖1.1.7 圖1.1.83.  電動勢 非電場力即局外力把單位正電荷在電源內(nèi)部由低電位b端移到高電位a端所做的功，稱為電動勢，用字母e（E）表示。 (1.4) 電動勢的實際方向在電源內(nèi)部從低電位指向高電位，單位與電壓相同用V表示。Rusuabies(t)在圖1.1.9中，電壓uab 是電場力把單位正電荷由外電路從a點移到b點所作的功，由高電位指向低電位。電動勢是非電場力在電源內(nèi)部把單位正電荷克服電場阻力，從b點移到a點所做的功。圖1.1.10所示的直流電源在沒有與外電路連接的情況下，電動勢與兩端電壓大小相等方向相反。 UE 圖1.1.9 圖1.1.

8、104. 電位 在電路中任選一點為參考點，則某點到參考點的電壓就稱為該點（相對于參考點）的電位。電位用符號V表示。 參考點的選擇是任意的。參考的電位點規(guī)定為零。所以，參考點又叫零電位點。 在圖1.1.11（a）中，根據(jù)需要，如果選d點為參考點，即Vd0V,則b、c點的電位為 VdE1120V，VcE272V (a) (b) (c)圖1.1.11參考點與電位利用電位的概念，可將圖1.1.11（b）所示電路，不畫電源，圖中各端只標以電壓值即可。 如果選c點為參考點，即Vc0V，如圖1.1.11（c）所示，此時d、b點的電位為Vd- E2-72V，Vb- E2+ E172+12048V當然，根據(jù)需要

9、也可以選取a點或b點作為參考點。 顯然，參考點選得不同，電路中各點相應的電位也不同。但是參考點一經(jīng)選定，則電路中各點的電位就被唯一地確定了。所以，電路中某點電位的高低是相對的。 電路中任意兩點電位之差稱為電位差，又叫電壓。在圖1.1.11（a）中，b、c兩點間的電壓為 Ubc=Vb-Vc120-7248V （d點為參考點）在圖1.1.11（c）中，b、c兩點間的電壓為 Ubc=Vb-Vc48-048V （c點為參考點）由此可見，電路中兩點間的電壓值不會因選取不同的參考點而改變，電壓是一個絕對量。 電位雖是對某一點而言，但實質(zhì)上還是指兩點間的電位差，只是其中一點（參考點）的電位預先指定為零而已。

10、5 功率電能量對時間的變化率，稱為功率，也就是電場力在單位時間內(nèi)所做的功 (1.5)在國際單位制中，功率的單位是瓦特（W）。在圖1.1.12中電阻兩端的電壓是U，流過的電流是I，是關聯(lián)參考方向，則電阻吸收的功率為 PUI電阻在t時間內(nèi)消耗的電能為 WPt圖1.1.12 我們平時所說消耗1度電就是當一段電路功率為1kw時在1個小時內(nèi)消耗的電能，即1kwh。 元件兩電壓和流過的電流在關聯(lián)參考方向下時，見圖1.1.13。 PUI0，元件吸收功率。 PUI0，元件發(fā)出功率。 如果元件兩端的電壓和流過的電流在非關聯(lián)參考方向下時，見圖圖1.1.14。PUI0，元件發(fā)出功率。PUI0，元件吸收功率。圖1.1

11、.13 圖1.1.14 圖1.1.15對任一個電路元件，當流經(jīng)元件的電流實際方向與元件兩端電壓的實際方向一致，元件吸收功率。電流電壓實際方向相反，元件發(fā)出功率。例1.1 試判斷圖1.1.15（a）、(b)中元件是發(fā)出功率還是吸收功率。解：在圖1.1.15（a）中電壓、電流是關聯(lián)參考方向，且PUI10W0，元件吸收功率。在圖1.1.15（b）中電壓、電流是關聯(lián)參考方向，且PUI-10W0，元件發(fā)出功率。歐姆定律、基爾霍夫定律 歐姆定律和基爾霍夫定律是電路的基本定律，此二定律提示了電路基本物理量之間的關系，是電路分析計算的基礎和依據(jù)。一、歐姆定律（ohms Law）對一個電阻元件來說，其中流過的電

12、流與其兩端的電壓成正比。在圖1.2.1所示的電流參考方向的情況下，可以表示為 （1.11）或 此為歐姆定律，它確定了電阻元件的I與電壓U的關系。電阻R的單位是歐姆（），簡稱歐。電阻數(shù)值很大時，則以千歐（k）或兆歐（M）為單位，即 1 K103 1 M106 歐姆定律只適合于線性電阻電路的分析計算。圖1.2.1 歐姆定律二、基爾霍夫定律（Kirchhoffs Law）1. 支路、節(jié)點、回路支路 通常情況下，通以相同的電流無分支的一段電路稱為支路。圖1.2.2中有三條支路。其中兩條含電源的支路稱為有源支路。不含電源的支路稱無源支路。節(jié)點 三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點，圖1.2.2中有兩個節(jié)點

13、a、b?；芈?電路中任一閉合路徑稱為回路，不含交叉支路的回路稱為網(wǎng)孔，在圖1.2.2中，回路有三個，網(wǎng)孔只有兩個。 圖1.2.22. 基爾霍夫電流定律（KCL）在電路中，任何時刻，對任一節(jié)點所有支路電流的代數(shù)和等于零。即在電路中對任一節(jié)點，在任一時刻流進節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流。 (1.12)在圖1.2.3中，假定流入a節(jié)點電流取負，流出a電流取正，有：i1i2+i3=0在圖1.2.2中，對節(jié)點a有： -i1+i2+i3=0 (1.13)對節(jié)點b有：-i3-i2+i1=0 (1.14)將式（1.12）兩邊乘以（1），所得方程與式（1.13）完全相同，故在圖1.2.2中只要對其中一個節(jié)點列

14、電流方程。此節(jié)點稱為獨立節(jié)點，當有n個節(jié)點，n-1個節(jié)點是獨立的。在圖1.2.4中：對結點a： i1ica+iab=0對結點b： i2iab+ibc=0對結點c： i3ibc+ica=0把上面3個方程式相加，得 i1+i2+i3=0 圖1.2.3 圖1.2.4得出在電路中對任一閉合面電流的代數(shù)和為零，即流進閉合面的電流等于流出閉合面的電流。這是電流連續(xù)性的體現(xiàn)。3. 基爾霍夫電壓定律（KVL）在電路中任何時刻，在任一回路內(nèi)所有支路電壓的代數(shù)和等于零。 （1.15）在圖1.2.5中假定回路繞行方向順時針有： （1.16）元件上的電壓方向與繞行方向一致取正，相反取負。把歐姆定律公式代入式（1.11

15、）有： (1.17)式（1.17）中流過電阻的電流與繞行方向一致Rk I前取正，否則取負。電壓源電壓方向與繞行方向一致usk前取負（移到等號右邊變號），否則取正。注意：一般對獨立回路列電壓方程，網(wǎng)孔一般是獨立回路。在電路中，設有b條支路，n個節(jié)點，獨立回路數(shù)為b(n1). 圖1.2.5 圖1.2.6 圖1.2.7例1.4求圖示電路的開口電壓Uab解：先把圖1.2.6改畫成圖1.2.7，求電流I。在回路1中,有 6I=126I=1A根據(jù)基爾霍夫電壓定律,在回路2中,得Uac+UcbUab=02+123 ×1-Uab=0Uab=7V從上面的例子可以看出，基爾霍夫電壓定律不但適用于閉合回路

16、，對開口回路同樣適用，但需在開口處假設電壓（例中Uab）。在列電壓方程時，要注意開口處電壓方向。電路的基本分析方法 電路的基本分析方法，包括簡單電路的分析方法和復雜電路的分析方法。所謂簡單電路，是指能進行串并聯(lián)化簡的那些電路。這種電路的分析方法是最基本且最重要的。所謂復雜電路，是指那些不能用串并聯(lián)化簡的電路。復雜電路的分析方法很多，這里只討論幾種基本方法。一、支路電流法 圖1.3.1所示電路，結構雖然比較簡單，但三個電阻既不是串聯(lián)關系，又不是并關系，不能用串并聯(lián)化簡的方法進行計算，因而它是一個復雜電路?，F(xiàn)在重新畫出來，如圖1.3.1所示。圖1.3.1支路電流法前面已經(jīng)說過，這是個分支電路，三條

17、支路三個電流I1、I2和I3，如何計算這三個電流呢？支路電流法，顧名思義，就是以待求支路的電流為未知量，按一定規(guī)則列方程求解的方法。圖示電路中有三個電流，那么只要能列出三個方程，三個電流就可以計算出來。列方程自然應想到基爾霍夫定律。應用這個定律可以列出節(jié)點電流方程和回路電壓方程。圖1.3.1所示電路有兩個節(jié)點，能列出兩個電流方程，即a點                      

18、;                               I1+I2=I3b點                  

19、                                  I3=I1+I2兩個電流方程中，有一個不是獨立的（可由另一個方程導出來）。獨立電流方程的數(shù)目為2-1=1個。一般，若電路有n個節(jié)點，則獨立電流方程為（n-1）個。現(xiàn)在只有一個獨立方程，尚缺兩個方程。圖示

20、電路有三個回路，能列出三個回路電壓方程。我們從中任取兩個就夠了。例如，取左右兩個小回路（網(wǎng)孔）列電壓方程，均按順時針方向繞行一周，有左邊 E1+I2R2=E2+I1R1 右邊 E2=I2R2+I3R3 整理可得I1R1-I2R2=E1-E2I2R2+I3R3=E2一般情況下,電路中需要列回路電壓方程的數(shù)目為網(wǎng)孔數(shù)?，F(xiàn)將圖示電路的節(jié)點電流方程和回路電壓方程聯(lián)立為 I1+I2=I3 I1R1-I2R2=E1-E2 I2R2+I3R3=E2 (1.18)求解得I1，I2和I3 。若它們的數(shù)值為正，則所設電流的參考方向與實際方向一致；若它們的數(shù)值為負，則所設參考方向與實際方向相反。綜上所述，采用支路電

21、流法的步驟是：  判別電路的網(wǎng)孔數(shù)和節(jié)點數(shù)n； 標出各待求電流的參考方向； 按節(jié)點列電流方程，方程數(shù)為（n-1）個； 按回路列電壓方程，方程數(shù)為網(wǎng)孔數(shù)。例1.5 在1.3.1中，若 E1=120V，E2=72V，R1=2，R2=3，R3=6 ，求各支路電流。解： 將已知數(shù)據(jù)代入式(1.18)中，得I1+I2=I32I1-3I2=720-723I2+6I3=72化簡得I1+I2=I3 2I1-3I2=48I2+2I3=24解之得 I1=18A I2=-4A I3=14AI2為負值，說明它的實際方向與所設的參考方向相反（即I2不是從電源的正極流出，而是從正極流入）。此時該支路的電源不是發(fā)

22、出電能，而是吸收電能，處于充電狀態(tài)，相當于負載。二、 等效變換法1. 電阻的串并聯(lián)一個電源一般不僅僅給一個負載供電，而往往是給許多負載供電。負載的聯(lián)接方式很多，但最常用又最基本的是串聯(lián)和并聯(lián)。下面以電阻負載為例，簡要分析串聯(lián)和并聯(lián)的特點、等效電阻以及此時電流與電壓之間的關系。（1）串聯(lián)及其分壓作用由兩個或更多個電阻一個接一個地聯(lián)接，組成一個無分支電路，各電阻通過同一電流。這樣的聯(lián)接方式叫做電阻的串聯(lián)，如圖1.3.2所示。串聯(lián)電路的等效電阻等于各電阻之和。如果是兩個電阻串聯(lián)，其等效電阻為 R=R1+R2 （1.19） 圖1.3.2電阻的串聯(lián)在圖示電流、電壓參考方向的情況下，由克希荷夫電壓定律可以

23、寫出 U1+U2-U=0即 U=U1+U2 （1.20）式（1.20）表明了串聯(lián)電阻R1與R2的分壓作用.其中 即 （1.21）式(1.21)為兩個電阻串聯(lián)時的分壓公式，分得的電壓與各電阻的大小成正比(即按電阻值的大小正比分配)，如果其中一個電阻比另一個電阻小的多，則小電阻分得的電壓也小得多，在作近似計算時，這小電阻的分壓作用可忽略不計。串聯(lián)方式有很多應用。例如，電源電壓若高于負載電壓時，可與負載串聯(lián)一個適當大小的電阻，以降低部分電壓。這個電阻叫做降壓電阻。（2）并聯(lián)及其分流作用由兩個或更多個電阻聯(lián)接在兩個公共節(jié)點之間，組成一個分支電路，各電阻兩端承受同一電壓，這樣的聯(lián)接方式叫做電阻的并聯(lián)，如

24、圖1.3.3所示。并聯(lián)電路的等效電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)之和。如果是兩個電阻并聯(lián)，則有 （1.22）或者 (1.23)式（1.23）是兩個電阻并聯(lián)時等效電阻的常用計算公式。圖1.3.3電阻并聯(lián)的由基耳霍夫電流定律可以寫出 I-I1-I2=0 或 I=I1-I2 (1.24)式（1.24）表明了電阻并聯(lián)時的分流作用。其中 即 (1.25)式(1.25)是兩個電阻并聯(lián)時的分流公式。由此公式可知，各電阻中的電流分配與各電阻的大小成反比（即按電阻值的大小反比分配）。如果其中一個電阻比另一個電阻大得很多，則大電阻分得電流就小得多，在作近似計算時，大電阻的分流作用可忽略不計。和串聯(lián)方式一樣，并聯(lián)方式應用

25、得也很廣泛。例如，工廠里的動力負載、民用電器和照明負載等等，都是以并聯(lián)方式接到電網(wǎng)上的。再例如，電流表測量電流時，如果線路中得電流值大于電流表的量程，可在電流表的兩端并聯(lián)一個合適的電阻予以分流。這樣就擴大了電流表的量程。此時的并聯(lián)電阻叫做分流電阻或分流器。2. 電壓源與電流源的等效變換 一個實際的電源，通常習慣用電動勢E 和內(nèi)阻R0 串聯(lián)的電路表示，如圖1.3.4(a)所示。電源的端電壓U=E-IR0 (1.26)把式（1.26）和圖1.3.4（a）對照起來看，可以認為，該電源以電壓U的形式向負載R供電，負載功率為，只與電壓U有關。 (a) (b)圖1.3.4電壓源和電流源的等效變換從電壓的角

26、度看，可以把虛線框內(nèi)的電源叫做電壓源。把式（1.3.4）的形式變換一下，原電源的性質(zhì)和功能并不改變，可以寫為 即 式中，和的量綱都是電流，若分別用 IS 和 I0 表示，可以寫為 I=IS-I0 (1.27) 式（1.27）具有新的意義，由此式可對應畫出如圖1.3.4(b) 所示的等效電路。把式(1.27)和圖1.3.4(b)對照起來看，可以認為，該電源是以電流I的形式向負載供電，負載功率為 P=I2R ，只與電流I有關。 從電流的角度看，可以把虛線框內(nèi)的電源看作電流源。其中是電源內(nèi)部產(chǎn)生的恒定電流，數(shù)值上等于相對應的電壓源的短路電流。IS 的表示符號如圖所示。IS 的一部分，在電源內(nèi)部被內(nèi)阻

27、R0 分流，其余部分 I=IS-I0 流出電源，供給負載。 由此可知，一個實際的電源既可以表示成電壓源（E和R0串聯(lián)），也可以表示成電流源（IS和R0并聯(lián)）。對電源外部的負載而言，兩種形式是等效的，簡單地說，電壓源和電流源可以等效變換。它們等效變換的條件是 或E=ISR0 （1.28） 要注意，在變換過程中，電壓源的E和電流源的IS 方向必須一致，使負載電流的方向保持不變。例1.6 已知電壓源的電動勢E=6V, 內(nèi)阻 R0=0.2. 求與其等效的電流源。解： 等效電流源的兩個參數(shù)為 R0=0.2兩種等效的電源形式如圖1.3.5(a)、(b) 所示。  圖1.3.5例1.6的電路 三、

28、 戴維南定理 具有二個端的網(wǎng)絡稱為二端網(wǎng)絡。見圖1.3.6含有電源的二端線性網(wǎng)絡稱為有源二端線性網(wǎng)絡。不含有電源的二端線性網(wǎng)絡，稱為無源二端線性網(wǎng)絡，圖1.3.6所示電路為有源二端線性網(wǎng)絡。圖1.3.6戴維南定理敘述為；任何有源二端線性網(wǎng)絡，都可以用一條含源支路即電壓源和電阻的串聯(lián)組合起來等效替代（對外電路），其中電阻等于二端網(wǎng)絡化成無源（電壓源短接，電流源斷開）后，從兩個端看進去的電阻，電壓源的電壓等于二端網(wǎng)絡兩個端之間的開路電壓，見圖1.3.7。圖1.3.7例1.7 用戴維南定理，求如圖示1.3.8中流過4電阻的電流i 。解：求輸入端電阻R i（電壓源短接，電流源斷開，從a、b二端看進去的

29、電阻）。 Ri=6(見圖1.3.9) 圖1.3.8 圖1.3.9求開路電壓（a、b二端之間斷開的電壓）uOC uOC=(5×6+10)V=40V (見圖1.3.10) （見圖1.3.11）圖1.3.10 圖1.3.11綜上所述，采用戴維南定理的步驟是：（1）把待求電流的支路暫時移開（開路），得一有源二端網(wǎng)絡；（2）根據(jù)有源二端網(wǎng)絡的具體結構，用適當方法計算a、b兩點間的開路電壓；（3）將有源二端網(wǎng)絡中的全部電源看作零（恒壓源須短路，恒流源須斷路），計算a、b兩點間的等效電阻；（4）畫出由等效電壓源（E=U0C 、R0=Rab）和待求電流的負載電阻組成的簡單電路，計算待求電流。四、 疊

30、加定理 疊加定理敘述為：在線性電路中，如果有多個獨立源同時作用時，任何一條支路的電流或電電壓，等于電路中各個獨立源單獨作用時對該支路所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。 當某獨立源單獨作用于電路時，其他獨立源應該除去，稱為“除源”。即對電壓源來說，令其電源電壓為零，相當于“短路”；對電流源來說，令其電源電流為零，相當于“開路”。見圖1.3.12。 圖 1.3.12 在圖1.3.12中，用疊加定理求流過R2 的電流i2等于電壓源、電流源單獨對R2 支路作用產(chǎn)生電流的疊加。 注意：不作用的電壓源短接，不作用的電流源斷開，電阻不動。例1.8 用疊加定理求電路圖1.3.13中流過電阻（4）的電流。 解： 見圖

31、1.3.14 i=(1+3)A=4A  圖1.3.13圖1.3.14應用疊加原理的步驟是：（1）把含有若干個電源的復雜電路分解為若干個恒壓源或恒流源單獨作用的分電路。注意：某個電源單獨作用時，其余電源的作用必須看作為零（恒壓源要短路，恒流源要開路）。在某個電源單獨作用時，電路中的所有電阻（包括電源的內(nèi)阻）應當保留。（2）在原復雜電路和種分電路中標出電流的參考方向。（3）計算各個電源單獨作用時的各分電路中的電流。（4）電流疊加，計算原復雜電路中的待求電流，疊加時應注意各分電路電流的正負號。疊加原理只適用于線性電路，不適用于含有非線性元件的電路。在線性電路中，疊加原理只適用于計

32、算電流和電壓，不適用于計算功率。因為功率是與電流或電壓的平方成正比的，不是線性關系。常用電工儀表的使用一、GDDS-1A 電工實驗實訓裝置簡介1. GDDS-1A 實驗實訓裝置GDDS-1A 實驗實訓裝置配備有各種高可靠儀表、電源、實驗實訓組件，利用本裝置可開設34個基本實驗實訓項目。主要包括：（1） 直流電路實驗實訓：直流儀表使用與誤差分析計算；電阻元件的伏安特性測定；直流電路研究；基爾霍夫定律；電壓源與電流源的等效轉(zhuǎn)換；迭加原理；戴維南定理；網(wǎng)絡等效變換；VCCS及CCVS、CCCS受控源的實驗實訓研究；線性無源二端口網(wǎng)絡等。（2） 單相交流電路實驗實訓：RL及RC串聯(lián)電路中相量軌跡圖研究

33、；正弦交流電路中的理想元件；用一表法、二表法及三表法測定交流電路阻抗參數(shù)；日光燈電路與功率因數(shù)提高的研究；串聯(lián)諧振；互感電路；變壓器參數(shù)的測量；電度表的校驗；RC選頻網(wǎng)絡等。（3） 三相交流及非正弦電路：三相交流電路中的電壓與電流的測量；三相功率的測量；非正弦周期電壓的分解與合成等。（4） 暫態(tài)過程實驗實訓：一階RC電路的暫態(tài)響應；二階電路的暫態(tài)響應。 （5） 電路有源器件實驗實訓等。另外，GDDS-1A高性能實驗實訓裝置不僅能滿足常規(guī)實驗實訓要求，而且為開發(fā)提高性、實用性、設計性、創(chuàng)新性的實驗實訓提供了平臺?；九渲茫旱谝粚觾x表部分包含有：直流雙顯示電壓表、直流雙顯示電流表、交流雙顯示電壓表

34、、交流雙顯示電流表、交流雙顯示功率及功率因素表。第二層實驗實訓功能部件包含有：直流電路實驗實訓單元、有源元件實驗實訓單元、交流電路實驗實訓單元、三相電路實驗實訓單元、電容箱變壓器實驗實訓單元等。第三層包含有：實驗臺總電源、直流穩(wěn)壓電源與穩(wěn)流電源、多路輸出大功率函數(shù)電源、單相交流可調(diào)電源。外表如下圖所示： 2. 儀表部分（1） JDV-21型數(shù)模雙顯示直流電壓表JDV-21型數(shù)模雙顯示直流電壓表是一種多量限（02V20V200V500V）組合儀表，兩量限開關互相機械連鎖，所以只能擇一使用。儀表設有超量限以及極性接反報警及超限或反接超限次數(shù)自動記錄裝置，所以使用時應正確接線，合理選擇量限，避免超限

35、。數(shù)字表無需調(diào)零，指針表的零位可通過撥動儀表中部白色塑料刻槽片的位置調(diào)整。指針表是特制磁電式帶反光鏡畫框式儀表，讀數(shù)時應保持眼、針、影在同一直線。數(shù)字表的準確度為0.5級，直接讀數(shù)。指針表的滿偏值可隨時使用面板上“模擬表滿度校正”電位器與數(shù)字表進行校正，指針表滿偏100分格，每格具體值視量限而定。面板上“讀數(shù)鎖存”按鍵控制數(shù)字表數(shù)據(jù)鎖定，但模擬指針表仍可實時測量，此功能便于某些定值比較。應注意鎖定數(shù)字表時接通電源，儀表可能會有不正常顯示，只要復位即可正常。儀表接通或關斷供電電源都需要15秒鐘的預熱和復位時間。儀表后面設有計算機接口，學生可通過控制機上小鍵盤與教師管理計算機進行數(shù)據(jù)通信操作。（2

36、） JDA-21型數(shù)模雙顯示直流電流表JDA-21型數(shù)模雙顯示直流電流表是一種直流毫安表、直流安培表以及單一指針表三為一體的多用組合儀表（02mA 20mA 200mA 0 1A 2A3A），左下方兩輸入接線口及對應的按鍵開關為三量限直流毫安表，右下方兩輸入插口及對應按鍵開關為三量限直流安培表，顯示部份共用，兩表量限開關互相機械連鎖，所以只能擇一使用。另外，儀表左上方有一鈕子開關，控制模擬指針表完全脫離出來，由儀表右上方兩插口接出正負端子形成一個高靈敏度（約滿偏100A）的指針表，可供多種儀表測量或其他設計性實驗之用。儀表的報警裝置，調(diào)零裝置、讀數(shù)要求等同JDV-21型數(shù)模雙顯示直流電壓表，這

37、里不再重復。儀表背后有一個2A熔絲管與mA表輸入端串聯(lián)，如需更換可打開實驗屏后門。（3） JDA-11型數(shù)模雙顯示交流電流表JDA-11型數(shù)模雙顯示交流電流表是一種多量限（0200 mA 1A 2A 10A）儀表，響應值為交流真有效值。儀表的報警裝置，調(diào)零裝置、讀數(shù)要求等同上。 儀表背后有一個2A熔絲管與表輸入端串聯(lián)，如需更換可打開實驗屏后門。（4） JDV-24型數(shù)模雙顯示交流電壓表JDV-24型數(shù)模雙顯示交流電壓表的量限：050V 250V 500V。響應值為交流真有效值。它可測量的頻率范圍較廣，從幾十赫茲至幾十千赫茲。儀表的報警裝置，調(diào)零裝置、讀數(shù)要求等同上。（5） 交流功率及功率因數(shù)表

38、型號：JW32 基本精度：0.5級 功率因數(shù)測量范圍：-10+1 相位角：-90度0度+90度 功率因數(shù)、相位角由指針表顯示，功率由數(shù)字表讀數(shù)確定。功率量限：020W200W2000W 050V500V 00.4A4A3. 實驗功能部件部分（1） 組合大功率十進制可變電阻箱本電阻箱是一個由4個多位開關及大功率線繞電阻器構成的可變電阻箱。通過串聯(lián)可形成099999的可變電阻器。（2） 直流電路實驗實訓單元單元本部件由電阻、電容、二極管等元件排列組成的元件庫和一個橋式電路組成。（3） 電路有源元件實驗實訓單元 本部件由回轉(zhuǎn)器、負阻器、VCCS及CCVS受控源、運算放大器、電子開關等5種有源元件及進

39、行上述有源元件實驗實訓時常用的電阻、電容無源元件組合而成。（4） 互感、電度表、日光燈實驗實訓單元（5） 三相負載單元及電容箱單元4. 電源裝置（1） 實驗臺總電源 實驗臺總電源由三相四線空氣開關、漏電保護開關、帶鎖儀表開關、各種電源指示燈、單相電源輸出接線柱等組成。（2） 直流穩(wěn)壓電源與直流穩(wěn)流電源 本電源由兩個獨立的直流穩(wěn)壓電源及一個直流穩(wěn)流電源組成。直流穩(wěn)壓電源設有過載、短路、過熱保護，直流穩(wěn)流電源有開路、過熱保護。輸出電表作粗略指示。（3） 多路輸出大功率函授電源本多路輸出大功率函授電源的特點： 能同時實現(xiàn)正弦波、三角波、方波、單脈沖波多路輸出，可形成組合信號源及適應多信號激勵的要求。

40、 正弦波具有大功率輸出，可滿足電路、磁路等實驗需大功率、較高頻率激勵的要求。 輸出具有過載、短路等可靠安全保護。 單相交流可調(diào)電源本電源由單相交流調(diào)壓器、高分斷能力空氣開關、熔斷保險絲座等組成。二、萬用表的使用1. 零位調(diào)整使用之先應注意指針是否指在零位上，如不指在零位時，可調(diào)整表蓋上的機械零位調(diào)節(jié)器，使恢復調(diào)至零位上。2. 直流電壓測量 將測試桿紅色短桿插在正插口，黑色短桿插在負插口，將范圍選擇開關旋至直流電壓的五檔范圍內(nèi)，如不能確定被測電壓的大約數(shù)值時，應先將范圍選擇開關旋至最大量限上，根據(jù)指示值的大約數(shù)值，再選擇合宜的量限位置上，使指針得到最大的偏轉(zhuǎn)度。 本儀表由于靈敏度較高，在測量電源

41、內(nèi)阻較高的電壓時，不會顯著影響電路的狀態(tài)，在電子電路中也有等效內(nèi)阻很高的，此時由于儀表的測量影響，使電路改變了狀態(tài)，引起很大誤差。象這樣的情況下，寧可將電壓量限制得高一些，使儀表內(nèi)阻增得大一些，以減少測試并聯(lián)影響。3. 交流電壓測量測量方法與直流電壓相似，只要將選擇開關旋至交流電壓范圍內(nèi)即可。交流電壓的額定頻率為45H z-1KHz，正弦電壓的波形失真應小于1%,非正弦波形失真很大的電壓，會造成很大誤差，如頻率范圍超過額定值但不超出10KH z，仍可以測量，但誤差較大。4. 音頻電平測量5. 直流電流測量直流電流測量范圍為50 mA -500mA。將范圍選擇開關旋至直流電流范圍內(nèi)，測量時將測試

42、桿串接在被測電路之中即可。6. 電阻的測量將選擇開關旋至歐姆的各檔范圍，并將測試桿二端短路，指針即向滿度方向偏轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)零歐姆調(diào)正電位器，使指針準確地指在歐姆刻度的零位上。然后將測試桿分開去測量未知電阻的阻值。為了提高測試結果的精度，歐姆刻度盡量希望用在中間的一段，即全刻度的20%-80%的弧度范圍內(nèi)。當測量電路中的電阻值時，應將電路電源關去，如果有存余儲電量，應將它放電，然后才能測量。注意！切勿帶電測量電阻。三用表內(nèi)附1.5V五號筆電池一節(jié)，供*1-*1K 4個量限使用。電壓幅度允許在1.35-1.65V范圍內(nèi)都可應用。但測量電池電壓時應接上一個負荷，放電的電流可在30-70mA左右，即與電池

43、并聯(lián)一個20-50的電阻后測量它的電壓值，應符合上述電壓范圍。不然的話，就應更換新電池，如果不泄放電流測量電池電壓，由于萬用表靈敏度很高，測出來的數(shù)值，接近于電動勢，以致不能分辨電池電壓的容量。內(nèi)附的15V層迭電池，專供10K使用，電壓幅度允許在13.5-16.6之內(nèi)，測試時可以不必放電直接測量。這是因為R10K工作電流僅60A，它與測試消耗電流僅相差一倍左右，故可分辨出它的容電量來。本產(chǎn)品在1檔的消耗電流，最大為60mA左右。由于筆電池容電量有限，應盡量減少電池的消耗。特別是在這一檔短路調(diào)零時的時間要短，以延長使用期限。電池用完以后，應早些更換，以防止電池腐蝕而影響其他元件，如儀表長期放置不用，也應將電池取出，以防腐爛。用戶最好使用5號1.5V堿性電池，以免電池液溢出。7. 電容的測量萬用電表測量電容的基本原理是利用電容在交流電路上產(chǎn)生的容抗，串聯(lián)在交流