學(xué)習(xí)情境萬用表測(cè)量電壓電流

學(xué)習(xí)情境萬用表測(cè)量電壓電流第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六任務(wù)1.1

用萬用表測(cè)量電流、電壓和電阻

【任務(wù)分析】

技能目標(biāo)

1.掌握萬用表的功能特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)；

2.萬用表的校準(zhǔn)與使用；

3.學(xué)會(huì)電路連接與測(cè)量的基本方法。

知識(shí)目標(biāo)

1.了解電路的基本概念；

2.了解電路基本變量的相互關(guān)系；

3.會(huì)建立手電筒電路模型，會(huì)應(yīng)用歐姆定理分析計(jì)算電路的電壓、電流。第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【知識(shí)準(zhǔn)備】

1.指針式萬用表（1）外形萬用表是一種可以實(shí)現(xiàn)多量程、多種電量測(cè)量的便攜式電氣測(cè)量?jī)x表,一般可以用來測(cè)量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻和音頻電平等電參量。除此之外,有的萬用表還可以測(cè)量交流電流、晶體管放大倍數(shù)、電感、電容等參數(shù)。

第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六圖1—1指針式萬用表的外形第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）萬用表的基本結(jié)構(gòu)萬用表用來指示測(cè)量值的是一個(gè)動(dòng)圈式直流電流表，各種項(xiàng)目的測(cè)量都轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)這個(gè)動(dòng)圈式的直流電流表。此外在萬用表中還有分流器（用以擴(kuò)大電流的測(cè)量范圍），倍率器（用以擴(kuò)大電壓的測(cè)量范圍），整流器（將交流變成直流），電池（為測(cè)量電阻時(shí)提供電源）和切換開關(guān)等部分。除了能測(cè)量電阻、直流電流和電壓、交流電壓以外，還能測(cè)量低頻交流信號(hào)的電壓（以dB表示）。第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）萬用表的使用1）各主要旋鈕的作用

MF-47型萬用表面板上半部分是表頭(指示部分),通過指針的位置和與之對(duì)應(yīng)的表盤刻度值可指示被測(cè)參數(shù)的數(shù)值。表頭指針調(diào)零器在表頭下方。儀表面板下半部分是供操作的旋鈕和插孔,其中右上角為零歐姆調(diào)節(jié)器,左上角為三極管hFE測(cè)量插孔,測(cè)試筆插孔在最下方。(1)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺帽:萬用表在使用之前應(yīng)水平放置并檢查指針是否在標(biāo)度尺的起始點(diǎn)上。如果不在起始點(diǎn),則應(yīng)調(diào)整中間的膠木質(zhì)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺帽,使表針回到標(biāo)度尺的起始點(diǎn)上。(2)歐姆零點(diǎn)調(diào)節(jié)旋鈕:測(cè)量電阻時(shí),無論選擇哪一擋,都要先將指針指在歐姆標(biāo)度尺的起始零點(diǎn)上,否則會(huì)給測(cè)量值帶來一定的誤差。第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六(3)轉(zhuǎn)換開關(guān):通過轉(zhuǎn)換開關(guān)可選擇5個(gè)測(cè)量項(xiàng)目、26個(gè)量程，以及電平、電容、電感、晶體管直流參數(shù)等7個(gè)附加參考量程。(4)負(fù)極插孔:在其左邊標(biāo)有“*”標(biāo)記。測(cè)量任何項(xiàng)目時(shí),黑表筆都應(yīng)插在該插孔里。(5)正極插孔:在其左邊標(biāo)有“+”標(biāo)記。在測(cè)量電阻、直流電流及交直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)插在該插孔里。(6)晶體管靜態(tài)直流放大系數(shù)檢測(cè)裝置供臨時(shí)檢測(cè)三極管使用。(7)交直流2500V和直流5A分別有單獨(dú)插座,測(cè)試時(shí)黑表筆插在“-”極插孔位置,紅表筆插在交直流2500V和直流5A的單獨(dú)插座中。第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2）表頭刻度

標(biāo)度盤與開關(guān)指示盤印制成紅、藍(lán)、黑三色。刻度盤顏色分別按交流紅色,晶體管藍(lán)色,其余黑色對(duì)應(yīng)制成,使用時(shí)讀取示數(shù)方便。標(biāo)度盤共有七條刻度,第一條專供測(cè)電阻用;第二條供測(cè)交直流電壓和直流電流用;第三條供測(cè)交流10V電壓用;第四條供測(cè)晶體管放大倍數(shù)用;第五條供測(cè)電容用;第六條供測(cè)電感用;第七條供測(cè)音頻電平時(shí)使用。標(biāo)度盤上裝有反光鋁膜,以消除視差。第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六3）萬用表的使用方法（1）插孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)的使用首先要根據(jù)測(cè)試項(xiàng)目選擇插孔或轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置。由于使用過程中測(cè)量電壓、電流和電阻等可能會(huì)交替進(jìn)行,因而一定不要忘記換擋或轉(zhuǎn)換表筆插孔。切不可用測(cè)電流或測(cè)電阻的擋位去測(cè)電壓。如果用直流電流或電阻擋去測(cè)量交流220V電源,則萬用表會(huì)立刻燒毀。（2）測(cè)試表筆的使用萬用表有紅、黑兩根表筆,如果位置接反、接錯(cuò),將會(huì)使測(cè)試錯(cuò)誤或燒壞表頭。一般萬用表的紅表筆為“+”,黑表筆為“-”或“*”。表筆插入萬用表插孔時(shí)一定要嚴(yán)格按顏色和正負(fù)極插入。測(cè)直流電壓或直流電流時(shí),一定要注意正負(fù)極性。測(cè)電流時(shí),表筆與電路串聯(lián);測(cè)電壓時(shí),表筆與電路并聯(lián),不能搞錯(cuò)。第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）如何正確讀數(shù)萬用表使用前應(yīng)檢查指針是否指在零位上。如不指零位,可調(diào)整表蓋上的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺帽。萬用表有多條標(biāo)度尺,一定要認(rèn)清所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺,不能圖省事而把交流和直流標(biāo)尺任意混用,更不能看錯(cuò)。萬用表同一測(cè)量項(xiàng)目有多個(gè)量程,例如直流電壓量程有1V、2.5V、10V、50V、100V等。量程選擇應(yīng)使指針移動(dòng)到滿刻度的2／3以上。測(cè)電阻時(shí),應(yīng)使指針指向該擋中心電阻值附近讀數(shù),這樣才能使測(cè)量準(zhǔn)確。讀數(shù)時(shí)操作者的視線應(yīng)正視表針,以減少操作者因視線偏左或偏右而引起的使用誤差。第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（4）電阻的測(cè)量先將紅表筆插在“Ω”專用插孔內(nèi),黑表筆接“*”或“-”插孔,將兩表筆短接,同時(shí)旋動(dòng)歐姆零點(diǎn)調(diào)節(jié)旋鈕,使指針指在“Ω”標(biāo)度尺的零位上。每次換擋之后都必須重新使零歐姆電位器調(diào)零。將表筆接到被測(cè)電阻的兩個(gè)金屬引出端,根據(jù)所設(shè)定的擋位讀出電阻值。注意兩手不應(yīng)同時(shí)觸及電阻兩端,因?yàn)檫@樣等于在被測(cè)電阻兩端并上人體電阻,造成測(cè)量誤差。也決不能帶電測(cè)量電阻。帶電測(cè)量相當(dāng)于用歐姆擋去測(cè)量電阻端電壓,這樣不但測(cè)量結(jié)果無效,而且可能損壞電表。在測(cè)量電阻之前應(yīng)切斷電源,電路中有電容時(shí)應(yīng)先放電。若用歐姆擋判別晶體二極管、晶體三極管管腳,則由于晶體管所能承受電壓較低和允許通過的電流較小,故應(yīng)選用低電壓高倍率擋(如R×100或R×1k擋進(jìn)行測(cè)量）。第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（5）直流電壓的測(cè)量紅表筆接萬用表的“+”插孔,黑表筆接“*”或“-”插孔,測(cè)量時(shí)把萬用表與被測(cè)電路以并聯(lián)形式連接,紅表筆觸到被測(cè)電路的正端,黑表筆觸到電路的負(fù)端。測(cè)量直流電壓時(shí),還應(yīng)注意萬用表內(nèi)阻所造成的誤差。當(dāng)被測(cè)對(duì)象電阻很高時(shí)(如電子電路),萬用表的接入可能會(huì)改變電路工作狀態(tài)而引起很大的測(cè)量誤差,此時(shí)建議采用輸入阻抗高的儀表測(cè)量。（6）直流電流的測(cè)量把萬用表串聯(lián)在電路中,把紅表筆接在高電壓端(或“+”端),黑表筆接在低電壓端(或“-”端),否則表針反偏。將萬用表串聯(lián)在電路中以后,接通電源,在第三條刻度線讀取直流電流數(shù)據(jù)。測(cè)量直流電流時(shí)要特別注意,不能將萬用表與被測(cè)電路并聯(lián)。第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（7）交流電壓的測(cè)量將萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓擋,其余操作與直流電壓的測(cè)量相同,只是無須區(qū)分表筆的正負(fù)極。另外,交流電壓擋的標(biāo)度尺是按正弦交流電有效值標(biāo)度的,如果測(cè)量對(duì)象不是正弦波,則誤差要增大。（8）音頻電平的測(cè)量萬用表的音頻電平測(cè)量功能是指對(duì)信號(hào)傳輸過程中的衰減或增益進(jìn)行測(cè)量。由于音頻電壓為交流參數(shù),因而其測(cè)量方法與交流電壓相似,只是在dB刻度上讀數(shù)。第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2.電路和電路模型（1）電路

電路是電流的流通路徑,它是由一些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接而成的。復(fù)雜的電路呈網(wǎng)狀,又稱網(wǎng)絡(luò)。電路和網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)術(shù)語是通用的。電路的組成方式不同,功能也就不同。電路的基本作用是實(shí)現(xiàn)電能傳輸或信號(hào)處理功能。圖1-4（a）是一種簡(jiǎn)單的實(shí)際電路（手電筒）,它由干電池、開關(guān)、小燈泡和連接導(dǎo)線等組成。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),電路中有電流通過,小燈泡發(fā)光,干電池向電路提供電能;小燈泡是耗能器件,它把電能轉(zhuǎn)化為熱能和光能;開關(guān)和連接導(dǎo)線的作用是把干電池和小燈泡連接起來,構(gòu)成電流通路。圖1-4簡(jiǎn)單的實(shí)際電路第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）理想電路元件

組成電路的實(shí)際電氣元器件是多種多樣的,其電磁性能的表現(xiàn)往往是相互交織在一起的。我們用足以反映其主要電磁性能的一些理想電路元件或它們的組合來模擬實(shí)際電路中的器件。理想電路元件是一種理想化的模型,簡(jiǎn)稱為電路元件。每一種電路元件只表示一種電磁現(xiàn)象,具有某種確定的電磁性能和精確的數(shù)學(xué)定義。例如，電阻元件是表示消耗電能的元件;電感元件是表示其周圍空間存在著磁場(chǎng)且可以儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件;電容元件是表示其周圍空間存在著電場(chǎng)且可以儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件等。第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）電路模型實(shí)際電路可以用一個(gè)或若干個(gè)理想電路元件經(jīng)理想導(dǎo)體連接起來進(jìn)行模擬,這便構(gòu)成了電路模型。圖1-4(b)是圖1-(a)的電路模型。實(shí)際器件和電路的種類繁多,而理想電路元件只有有限的幾種,用理想電路元件建立的電路模型將使電路的研究大大簡(jiǎn)化。建立電路模型時(shí)應(yīng)使其外部特性與實(shí)際電路的外部特性盡量近似,但兩者的性能并不一定也不可能完全相同。 在電路理論中,我們研究的是由理想元件所構(gòu)成的電路模型及其一般性質(zhì)。借助于這種理想化的電路模型可分析和研究實(shí)際電路——無論它是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的，都可以通過理想化的電路模型來充分描述。理想化的電路模型也簡(jiǎn)稱為電路。第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六3.電路的基本物理量（1）電流、電壓及其參考方向

1）電流及其參考方向 帶電粒子（電子、離子等）的定向運(yùn)動(dòng)稱為電流。電流的量值（大?。┑扔趩挝粫r(shí)間內(nèi)穿過導(dǎo)體橫截面的電荷量,用符號(hào)i表示,即

1-1

電流的實(shí)際方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)電流的量值和方向都不隨時(shí)間變化時(shí),dq/dt為定值,這種電流稱為直流電流,簡(jiǎn)稱直流（DC）。直流電流常用英文大寫字母I表示。對(duì)于直流,式（1-1）可寫成式（1-2）。量值和方向隨著時(shí)間周期性變化的電流稱為交流電流,常用英文小寫字母i表示。在國(guó)際單位制（SI）中,電流的SI主單位是安［培］,符號(hào)為A。常用的電流的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位有千安（kA）、毫安（mA）、微安（μA）等，它們之間的換算關(guān)系是

1A=103mA=106μA

1-2第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

在復(fù)雜電路的分析中,電路中電流的實(shí)際方向很難預(yù)先判斷出來;有時(shí),電流的實(shí)際方向還會(huì)不斷改變。因此,很難在電路中標(biāo)明電流的實(shí)際方向。在分析與計(jì)算電路時(shí),?？扇我庖?guī)定某一方向作為電流的參考方向或正方向,并用箭頭表示在電路圖上。規(guī)定了參考方向以后,電流就是一個(gè)代數(shù)量了,若電流的實(shí)際方向與參考方向一致（如圖1-5(a)所示）,則電流為正值;若兩者相反（如圖1-5(b)所示）,則電流為負(fù)值。這樣,就可以利用電流的參考方向和正、負(fù)值來判斷電流的實(shí)際方向。應(yīng)當(dāng)注意,在未規(guī)定參考方向的情況下,電流的正、負(fù)號(hào)是沒有意義的。電流的參考方向除用箭頭在電路圖上表示外,還可用雙下標(biāo)表示（如圖1-5（c）、（b））第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六圖1-5電流的參考方向第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2)電壓及其參考方向電路中A、B兩點(diǎn)間的電壓是單位正電荷在電場(chǎng)力的作用下由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所減少的電能,即（1-3）式中,Δq為由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)的電荷量,ΔWAB為移動(dòng)過程中電荷所減少的電能。電壓的實(shí)際方向是使正電荷電能減少的方向,也是電場(chǎng)力對(duì)正電荷做功的方向。 在國(guó)際單位制中,電壓的SI單位是伏［特］,符號(hào)為V。常用的電壓的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等。直流電壓用大寫字母U表示。交流電壓用小寫字母u表示。

第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六三種電壓參考方向的表示方法：a.采用正（+）、負(fù)（-）極性表示,稱為參考極性,如圖1-6(a)所示。這時(shí)，從正極性端指向負(fù)極性端的方向就是電壓的參考方向。b.采用實(shí)線箭頭表示,如圖1-7(b)所示。c.采用雙下標(biāo)表示,如uAB表示電壓的參考方向由A指向B。電壓的參考方向指定之后,電壓就是代數(shù)量。當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí),電壓為正值;當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向相反時(shí),電壓為負(fù)值。圖1-6電壓的參考方向第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六電壓與電流的關(guān)聯(lián)任一電路的電流參考方向和電壓參考方向可以分別獨(dú)立地規(guī)定。但為了分析方便,常使同一元件的電流參考方向與電壓參考方向一致,即電流從電壓的正極性端流入該元件而從它的負(fù)極性端流出。這時(shí),該元件的電壓參考方向與電流參考方向是一致的,稱為關(guān)聯(lián)參考方向（如圖1-8示）。圖1-7電壓電流的關(guān)聯(lián)參考方向第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）電位在電路中任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn),則某點(diǎn)的電位就是由該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。也就是說,如果參考點(diǎn)為O,則A點(diǎn)的電位為 VA=UAO如果已知A、B兩點(diǎn)的電位各為VA、VB,則此兩點(diǎn)間的電壓為UAB=UAO+UOB=UAO-UBO=VA—VB(1-4)即兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位的差,所以電壓又叫電位差。 參考點(diǎn)選擇不同,同一點(diǎn)的電位就不同,但電壓與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。如何選擇參考點(diǎn),要視分析計(jì)算問題的方便而定。電子電路中需選各有關(guān)部分的公共線作為參考點(diǎn),常用符號(hào)“⊥”表示。第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）

電功率和電能

電功率是電路分析中常用到的一個(gè)物理量。傳遞轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率,簡(jiǎn)稱功率,用p或P表示。習(xí)慣上,把發(fā)出或接受電能說成發(fā)出或接受功率。

p=u·i(1-5)在直流情況下,式（1-5）可表示為 P=UI

國(guó)際單位制(SI)中,電壓的單位為V,電流的單位為A,則功率的單位為瓦［特］,簡(jiǎn)稱瓦,符號(hào)為W,1W=1V?A。常用的功率的十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六電路吸收（消耗）的電能為（1-6）直流時(shí)，有 W=P(t－t0)電能的SI主單位是焦［耳］,符號(hào)為J,它等于功率為1W的用電設(shè)備在1s內(nèi)所消耗的電能。在實(shí)際生活中還采用千瓦小時(shí)（kW·h）作為電能的單位,它等于功率為1kW的用電設(shè)備在1h（3600s）內(nèi)所消耗的電能,簡(jiǎn)稱為1度電。

1kW·h=103×3600=3.6×106J

第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1.1圖1-8所示為直流電路,U1=4V,U2=-8V,U3=6V,I=4A,求各元件接受或發(fā)出的功率P1、P2和P3,并求整個(gè)電路的功率P。 解元件1的電壓參考方向與電流參考方向相關(guān)聯(lián),故P1=U1I=4×4=16W(接受16W)元件2和元件3的電壓參考方向與電流參考方向非關(guān)聯(lián),故P2=U2I=(-8)×4=-32W(接受32W)P3=U3I=6×4=24W(發(fā)出24W)整個(gè)電路的功率P(設(shè)接受功率為正,發(fā)出功率為負(fù))為P=16+32-24=24W圖1-8第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六4.電阻元件和歐姆定律電阻元件是一個(gè)二端元件,它的電流和電壓的方向總是一致的,電流和電壓的大小成代數(shù)關(guān)系。電流和電壓的大小成正比的電阻元件叫線性電阻元件。電流和電壓的大小不成正比的電阻元件叫非線性電阻元件。電流與電壓的關(guān)系曲線叫做元件的伏安特性曲線。線性電阻元件的伏安特性為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,這個(gè)關(guān)系稱為歐姆定律。線性電阻元件的伏安特性曲線如圖1-9所示,歐姆定律的表達(dá)式為

u=iR(1-7)式中,R是元件的電阻,它是一個(gè)反映電路中電能消耗的電路參數(shù),是一個(gè)正實(shí)常數(shù)。式(1-7)中電壓用V表示,電流用A表示時(shí),電阻的單位是歐［姆］,符號(hào)為Ω。電阻的十進(jìn)制倍數(shù)單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）等。圖1-9線性電阻的伏安特性曲線第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

在電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向下,任何瞬時(shí)線性電阻元件接受的電功率為線性電阻元件是耗能元件。例1.2有220V、100W燈泡一個(gè),其燈絲電阻是多少？每天用5h,一個(gè)月（按30天計(jì)算）消耗的電能是多少度？解燈泡燈絲電阻為

一個(gè)月消耗的電能為W=PT=100×10-3×5×30=15kW·h=15度第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六5.電壓源和電流源（1）電壓源電壓源是一個(gè)理想二端元件,其圖形符號(hào)如圖1-11(a)所示電壓源具有以下兩個(gè)特點(diǎn): a.電壓源對(duì)外提供的電壓u(t)是某種確定的時(shí)間函數(shù),不會(huì)因所接的外電路不同而改變,即u(t)=us(t)。

b.通過電壓源的電流i（t）隨外接電路不同而不同。圖1-11(b)為直流電壓源電壓的波形曲線。圖1-11(c)是正弦電壓源電壓us(t)的波形曲線。圖1-10電壓源電壓波形第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六理想電壓源的伏安特性曲線如圖1-11所示。實(shí)際電壓源由于存在電源內(nèi)阻Rs

，其端電壓會(huì)隨電流的變化而變化（如手電筒的電池）。伏安特性曲線如圖1-12所示。電壓源發(fā)出的功率為 p=usi圖1-11直流電壓源的伏安特性曲線圖1-12實(shí)際電壓源第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）電流源電流源也是一個(gè)理想二端元件,圖形符號(hào)如圖1-13(a)所示.電流源有以下兩個(gè)特點(diǎn): a.電流源向外電路提供的電流i(t)是某種確定的時(shí)間函數(shù),不會(huì)因外電路不同而改變,即i(t)=is,is是電流源的電流。

b.電流源的端電壓u(t)隨外接的電路不同而不同。電流源發(fā)出的功率為p=uis

圖1-13電流源及直流電流源的伏安特性第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1.3計(jì)算圖1-14所示電路中電流源的端電壓U1,5Ω電阻兩端的電壓U2和電流源、電阻、電壓源的功率P1、P2、P3解U2=5×2=10V

U1=U2+U3=10+3=13V電流源的電流、電壓選擇為非關(guān)聯(lián)參考方向,所以P1=U1Is=13×2=26W(發(fā)出)電阻的電流、電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向,所以P2=10×2=20W(接受)電壓源的電流、電壓選擇為關(guān)聯(lián)參考方向,所以P3=2×3=6W(接受)第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【任務(wù)實(shí)施】1、實(shí)施地點(diǎn)：電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室2、實(shí)訓(xùn)所需器材（1）萬用表（MF47型）（2）手電筒（3）穩(wěn)壓電源3、實(shí)施內(nèi)容與步驟：（1）學(xué)生分組：4人左右一組，指定組長(zhǎng)。工作始終各組人員盡量固定。（2）教師布置工作任務(wù)。學(xué)生了解工作內(nèi)容，明確工作目標(biāo)，制定實(shí)施方案。第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【知識(shí)拓展】常見電阻器的識(shí)別色環(huán)電阻顏色標(biāo)記第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【學(xué)習(xí)小結(jié)】

1.電路及電路模型（1）電路

若干個(gè)電氣設(shè)備或部件按照一定方式組合起來所構(gòu)成的電流的流通路徑叫做電路或網(wǎng)絡(luò)。 電路一般由電源、負(fù)載、傳輸控制器件組成。電路工作時(shí),隨著電流的流通進(jìn)行著電能與其他形式能量的相互轉(zhuǎn)換。（2）電路模型

電路理論分析的對(duì)象是實(shí)際電路的電路模型,是由理想電路元件構(gòu)成的。電路理論及其分析方法,就是從實(shí)際電路中建立電路模型,通過對(duì)電路模型的分析,從中得出有用的結(jié)論,再回到物理實(shí)際中去2.電流、電壓及功率 （1）電流 電流的大小為規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。 （2）電壓 電壓的大小為正電荷沿電壓方向移動(dòng)時(shí)能量減少。

第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）參考方向 它是人為選定的決定電流、電壓值為正數(shù)的參考標(biāo)準(zhǔn)。電路理論中的電流、電壓都是對(duì)應(yīng)于所選參考方向而言的代數(shù)量。（4）功率 任一支路的功率為 p=ui

選擇電流、電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),所得的p看成是支路接受的功率;選擇電流、電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),則看成是支路發(fā)出的功率。整個(gè)電路的功率平衡。3.三種電路元件（1）電阻元件 選擇關(guān)聯(lián)參考方向下,線性電阻元件的元件約束為 u=iR（2）電壓源 電壓是確定的時(shí)間函數(shù),電流由其外電路決定。（3)電流源 電流是確定的時(shí)間函數(shù),電壓由其外電路決定。第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【自我評(píng)估】1.求圖1-25電路中的ＵＡＢ。

2.圖1-26電路中,當(dāng)選擇O點(diǎn)和Ａ點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí),求各點(diǎn)的電位。圖1-25題1圖圖1-26題2圖第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六3.計(jì)算圖1-27電路接受或發(fā)出的功率。圖1-27題3圖4.某樓內(nèi)有220V、100W的燈泡100只,平均每天使用３h,每月（一個(gè)月按30天計(jì)算）消耗多少電能？5.有一可變電阻器,允許通過的最大電流為0.3A,電阻值為２kΩ,求電阻器兩端允許加的最大電壓。此時(shí)消耗的功率為多少？第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六6.電路如圖1-28所示,已知ＵＡＢ=110V,求I和Ｒ。7.求圖1-29電路中各元件的電流、電壓和功率。圖1-28題6圖圖1-29題7圖第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六任務(wù)1.2

萬用表直流電流、直流電阻測(cè)量原理任務(wù)分析】

技能目標(biāo)

1.掌握萬用表的功能特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)；

2.萬用表的校準(zhǔn)與使用；

3.學(xué)會(huì)電路連接與測(cè)量的基本方法。知識(shí)目標(biāo)

1.了解電路的基本概念；

2.了解電路基本變量的相互關(guān)系；

3.會(huì)建立手電筒電路模型，會(huì)應(yīng)用歐姆定理分析計(jì)算電路的電壓、電流。第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六【知識(shí)準(zhǔn)備】1.基爾霍夫定律

（1）基爾霍夫電流定律（KCL）在任一瞬時(shí)，通過電路中任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和恒等于零?！艻k=0（1-1）式中Ik是連接于該節(jié)點(diǎn)的各支路電流，

k=1,2,…,

基爾霍夫電流定律不僅適用于電路的節(jié)點(diǎn)，還可推廣應(yīng)用于電路中任一假設(shè)的閉合面，即通過電路中任一假設(shè)閉合面的各支路電流的代數(shù)和恒等于零。

基爾霍夫定律分為電流定律和電壓定律，是分析電路的重要基礎(chǔ)支路：電路中每一個(gè)含有電路元件的分支稱為支路。節(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。回路：電路中由若干支路所組成的閉合路徑稱為回路第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六

假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，則流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，圖1-30節(jié)點(diǎn)a:I1+I2-I3=0

該定律也可敘述為在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必然等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。

I1+I2=I3

圖1-30第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）基爾霍夫電壓定律（KVL）

基爾霍夫電壓定律反映了電路中任一回路各支路電壓之間的約束關(guān)系。該定律可敘述為任一瞬時(shí)，沿任一閉合回路繞行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。即∑Uk=0（1-2）式中Uk是組成該回路的各支路電壓，k=1,2,…,n（設(shè)有n條支路組成該回路）。在應(yīng)用該定律列寫方程時(shí)，必須首先假定各支路電壓的參考方向并指定回路的繞行方向（逆時(shí)針或順時(shí)針），當(dāng)支路電壓與回路繞行方向一致時(shí)取“+”號(hào)，相反時(shí)取“-”號(hào)。

UAB+UBC+UCD+UDA=-E1+I1R1+I2R2+E2-I3R3+0=0第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1.8

圖1-33所示為某電路中的一個(gè)回路，部分元件參數(shù)及支路電流已在電路中標(biāo)出，求未知參數(shù)R3及電壓UBD。

圖1-33例1.8的電路

［解］

圖中有兩個(gè)未知電流I1和I2，分別在C點(diǎn)和D點(diǎn)應(yīng)用KCL，可列出關(guān)系式

I1=2+（-6）=-4A

I2=I1+1=-4+1=-3A回路的繞行方向如圖所示，應(yīng)用KVL列出回路電壓方程，并將各數(shù)據(jù)代入方程得-（-2）×5+10+2×1+(-4)R3+(-3)×1+6=0

整理得R3=6.25Ω

對(duì)假想回路ABCDA列KVL方程為

UBD+(-3)×1+6+[-(-2)×5]=0

整理得UBD=-13V第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六2.電阻的串聯(lián)與并聯(lián)（1）等效網(wǎng)絡(luò)的定義一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流關(guān)系和另一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流關(guān)系相同,這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)叫做等效網(wǎng)絡(luò)。等效網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)雖然不同,但對(duì)任何外電路,它們的作用完全相同。也就是說,等效網(wǎng)絡(luò)互換,它們的外部特性不變。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的等效變換,是分析計(jì)算電路的一個(gè)重要手段。用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)等效代替結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),將簡(jiǎn)化電路的分析計(jì)算。（2）電阻的串聯(lián)

在電路中,把幾個(gè)電阻元件依次一個(gè)一個(gè)首尾連接起來,中間沒有分支,在電源的作用下流過各電阻的是同一電流。這種連接方式叫做電阻的串聯(lián)。

第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六圖1-35(a)表示三個(gè)電阻串聯(lián)后由一個(gè)直流電源供電的電路。以U代表總電壓,I代表電流,R1+R2+R3代表各電阻,U1、U2、U3代表各電阻的電壓,按KVL有 U=U1+U2+U3=(R1+R2+R3)xI

上式表明,圖1-35(b)所示的電阻值為R1+R2+R3的一個(gè)電阻元件的電路,與圖1-35(a)所示二端網(wǎng)絡(luò)有相同的端口電壓、電流關(guān)系,即串聯(lián)電阻的等效電阻等于各電阻的和,即

Ri=R1+R2+R3 (1-16)圖1-35電阻的串聯(lián)第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六電阻串聯(lián)時(shí),各電阻上的電壓為（1-17）式1-17稱為分壓公式當(dāng)串聯(lián)的電阻只有兩個(gè)時(shí)第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1-9如圖1-36所示,用一個(gè)滿刻度偏轉(zhuǎn)電流為50μA,電阻Rg為2kΩ的表頭制成100V量程的直流電壓表,應(yīng)串聯(lián)多大的附加電阻Rf？解滿刻度時(shí)表頭電壓為Ug=RgI=2×50=0.1V附加電阻電壓為Uf=100-0.1=99.9V

代入式（1-17）,得解得 Rf=1998kΩ第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）電阻的并聯(lián)在電路中,把幾個(gè)電阻元件的首尾兩端分別連接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上,在電源的作用下,它們兩端的電壓都相同,這種連接方式叫做電阻的并聯(lián)。圖1-37(a)表示三個(gè)電阻并聯(lián)后由一個(gè)直流電源供電的電路。以I代表總電流,U代表電阻上的電壓,G1、G2、G3代表各電阻的電導(dǎo),I1、I2、I3代表各電阻中的電流。按KCL有

I=I1+I2+I3=(G1+G2+G3)U并聯(lián)電阻的等效電導(dǎo)等于各電導(dǎo)的和(如圖1-37(b)所示),即 Gi=G1+G2+G3(1-18)第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六并聯(lián)電阻的電壓相等,各電阻的電流與總電流的關(guān)系為（1-19）只有兩個(gè)并聯(lián)電阻的等效電阻Rf為兩個(gè)電阻的分流公式為（1-20）第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1-10如圖1-38所示,用一個(gè)滿刻度偏轉(zhuǎn)電流為50μA,電阻Rg為2kΩ的表頭制成量程為50mA的直流電流表,應(yīng)并聯(lián)多大的分流電阻R2?解由題意已知,I1=50μA,R1=Rg=2000Ω,I=50mA,代入式(1-20)

解得

R2=2.002Ω第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（4）電阻的串并聯(lián)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合的連接方式,稱為電阻的串、并聯(lián)或混聯(lián)。只有一個(gè)電源作用的電阻串、并聯(lián)電路,可用電阻串、并聯(lián)化簡(jiǎn)的辦法,化簡(jiǎn)成一個(gè)等效電阻和電源組成的單回路,這種電路又稱簡(jiǎn)單電路。例1-11進(jìn)行電工實(shí)驗(yàn)時(shí),常用滑線變阻器接成分壓器電路來調(diào)節(jié)負(fù)載電阻上電壓的高低。圖1-39中R1和R2是滑線變阻器,RL是負(fù)載電阻。已知滑線變阻器額定值是100Ω、3A,端鈕a、b上輸入電壓U1=220V,RL=50Ω。試問:（1）當(dāng)R2=50Ω時(shí),輸出電壓U2是多少？（2）當(dāng)R2=75Ω時(shí),輸出電壓U2是多少？滑線變阻器能否安全工作？

圖1-39第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六解（1）當(dāng)R2=50Ω時(shí),R2和RL并聯(lián)后與R1串聯(lián)而成,故端鈕a、b的等效電阻Rab為滑線變阻器R1段流過的電流為

負(fù)載電阻流過的電流可由電流分配公式（1-20）求得，即

(2)當(dāng)R2=75Ω時(shí)，計(jì)算方法同上,可得第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（5）星形與三角形網(wǎng)絡(luò)的等效變換不能用串聯(lián)和并聯(lián)等效變換加以簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)稱為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中最為常見的是星形(Y)和三角形(△)連接的三端網(wǎng)絡(luò)，如圖1-42所示。圖1—13星形與三角形網(wǎng)絡(luò)

(a)星形(b)三角形(1)將三角形等效變換為星形(△→Y)：（1-21）可以看出

第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六(2)將星形變換成三角形(Y→△)：（1-22）可以看出對(duì)稱時(shí)Y—△的變換關(guān)系圖1-43

圖1-43第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六3.線性網(wǎng)絡(luò)常用的分析方法

在分析電路時(shí)常常會(huì)要把復(fù)雜的電路化成簡(jiǎn)單電路去求解。簡(jiǎn)單電路—由單回路或用串并聯(lián)可化簡(jiǎn)成單回路的電路。復(fù)雜電路—無法用串并聯(lián)化簡(jiǎn)成單回路的電路。常用的分析方法有：支路電路法、疊加定理、戴維南定理等。（1）支路電流法以支路電流為變量，分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)孔列寫KCL方程和KVL方程而進(jìn)行求解的方法，即為支路電流法。支路電流法的一般步驟可歸納如下：(1)在給定電路圖中設(shè)定各支路電流的參考方向。(2)選擇ｎ-１個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，寫出ｎ-１個(gè)KCL方程。(3)選網(wǎng)孔為獨(dú)立回路，并設(shè)定其繞行方向，列寫出各網(wǎng)孔的KVL方程。(4)聯(lián)立求解上述獨(dú)立方程，得出各支路電流。

第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1-15如圖1—45所示電路，已知US1、US2及R1、R2和R3，求各支路的電流。

解假定各支路電流的正方向如圖中所示。由KCL和KVL列出電路方程。對(duì)c和d點(diǎn)都可列出KCL方程，但獨(dú)立方程只有一個(gè)，如c點(diǎn)：I1+I2-I3=0對(duì)回路acdba和cefdc可列出KVL方程：I1R1+I3

R

3-US1=0-I2R+

US2-I3R

3=0由以上三個(gè)方程聯(lián)立，可解出電流I1

、I2和I3。第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1-16

求圖1—46所示電路中的各支路電流。

圖1-46解(1)由于該電路只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，故只能列一個(gè)KCL獨(dú)立方程，選節(jié)點(diǎn)b為參考點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)a：I1+I2-I3=０(2)按順時(shí)針方向列出兩個(gè)網(wǎng)孔的KVL獨(dú)立方程2I1–

15+10-4I2=04I2－10+12I3=0(3)聯(lián)立求解上面三個(gè)方程，得I1=1.5Ａ,I2=-0.5Ａ,I3=１Ａ其中I2為負(fù)值，說明假定方向與實(shí)際方向相反。(4)為驗(yàn)證所求正確與否，可選取一個(gè)未曾用過的回路列ＫＶＬ方程，把求得的電流值代入方程中，若方程兩邊相等，說明所求值正確。取最大回路，則有2I1+12Ｉ3=15將I1和I3數(shù)值代入，得左邊=２×1.5+12×１=３+12=15=右邊第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（2）疊加定理疊加定理是線性電路的一個(gè)基本定理。疊加定理可表述如下:在線性電路中,當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立電源作用時(shí),則任意支路的電流或電壓都可以認(rèn)為是電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用而其他電源不作用時(shí),在該支路中產(chǎn)生的各電流分量或電壓分量的代數(shù)和。下面通過圖1—47（a）中R2支路電流I為例說明疊加定理在線性電路中的體現(xiàn)。圖1-47第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（b）圖是電壓源Ｕs單獨(dú)作用下的情況。此情況下電流源的作用為零,零電流源相當(dāng)于無限大電阻(即開路)。在Us單獨(dú)作用下R2支路電流為

（c）圖是電流源Is單獨(dú)作用下的情況。此情況下電壓源的作用為零,零電壓源相當(dāng)于零電阻(即短路)。在Is單獨(dú)作用下R2支路電流為求所有獨(dú)立源單獨(dú)作用下R2支路電流的代數(shù)和,得注：對(duì)I′取正號(hào),是因?yàn)樗膮⒖挤较蜻x擇的與I的參考方向一致;對(duì)I″取負(fù)號(hào),是因?yàn)樗膮⒖挤较蜻x擇的與I的參考方向相反。第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六（3）戴維南定理戴維南定理指出:任意線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，就其二端點(diǎn)而言，可用一個(gè)恒壓源及一個(gè)與之相串聯(lián)的電阻等效代替。其恒壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)二端點(diǎn)的開路電壓，相串聯(lián)的內(nèi)阻等于從二端點(diǎn)看入的等效電阻，如圖1—49所示。圖1-49第六十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六等效電阻的計(jì)算方法有以下三種： （1）設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零,用電阻串、并聯(lián)或三角形與星形網(wǎng)絡(luò)變換加以化簡(jiǎn),計(jì)算端口ab的等效電阻。 （2）設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零,在端口a、b處施加一電壓U,計(jì)算或測(cè)量輸入端口的電流I,則等效電阻Ro=Ri=U/I。 （3）用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量,或用計(jì)算方法求得該有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓Uoc=Uo和短路電流Isc,則等效電阻Ro=Ri=Uoc/Isc=Uo/Isc。第六十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期六例1-18求圖1—50（a）所示電路的戴維南等效電路。圖1-18解先求開路電壓Uoc(如圖1—18(a)所示)： 然后求等效電阻Ri（如圖1—18(b)所示):

畫出的戴維南等效電路如圖1—18(c)所示，其中 Uoc=-7.32V,Ri=1.93kΩ

第六十三頁，共六十九頁，