電工基礎(chǔ)（高職）PPT完整全套教學(xué)課件

項(xiàng)目一直流電路的分析與測試全套可編輯PPT課件直流電路的分析與測試正弦交流電路的分析與測試三相電路的分析與測試變壓器的特性與測試電動機(jī)的構(gòu)造與拆裝三相異步電動機(jī)的基本控制電氣安全技術(shù)目錄項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施Part

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3項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練Part

4直流電路的分析與測試Part

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4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練直流電路是電路最基本的形式，直流電路中的一些定律與定理在其他電路中同樣適用。本項(xiàng)目主要介紹了電路元件伏安特性的測繪，電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制，基爾霍夫定律的驗(yàn)證，疊加定理的驗(yàn)證4個工作任務(wù)。Part

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4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練電路的組成電流流過的回路叫做電路，它可以實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)信號的傳遞與處理。電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。①電源：向電路提供電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、信號源、電池等。②負(fù)載：在電路中接收電能的設(shè)備，如電燈、空調(diào)、電動機(jī)等。負(fù)載是各類用電電器的統(tǒng)稱。③中間環(huán)節(jié)：把電源和負(fù)載連成通路的導(dǎo)線，控制電路通斷的開關(guān)，檢測和保護(hù)電路的控制設(shè)備及儀器儀表等，統(tǒng)稱為中間環(huán)節(jié)。電路模型在實(shí)際電路中，各種電氣部件在結(jié)構(gòu)、外形和材料等方面都具有各自的特點(diǎn)，并且多元而復(fù)雜。為了便于對電路進(jìn)行分析，電學(xué)中往往對實(shí)際電路采用“模型化”處理：用統(tǒng)一規(guī)定符號表示的理想電路元件替代實(shí)際電路元件，建立實(shí)際電路的數(shù)學(xué)物理模型。因此，電路模型是由理想電路元件組成的電路。圖（a）所示為常用的手電筒的實(shí)際電路，實(shí)際元件有干電池、小燈泡、開關(guān)和導(dǎo)線。圖（b）所示為手電筒的電路模型，電阻RL是小燈泡的模型，理想電壓源US和與其相串聯(lián)的電阻R0是干電池的模型，導(dǎo)線和開關(guān)S是中間環(huán)節(jié)。

（a）實(shí)際電路（b）電路模型1．電流電荷有規(guī)則的定向移動形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表征，定義式為:電路基本物理量-電流

電路基本物理量-電流電流的國際單位是安培（A），較小的單位還有毫安（mA）、微安（μA）和納安（nA），它們之間的換算關(guān)系為：1A=103mA=106μA=109nA在分析電路時，僅僅指出電流的大小是不夠的，通常以正電荷移動的方向規(guī)定為電流的正方向。提示電學(xué)中各量的表示方法及正確書寫：按照規(guī)定，不隨時間變化的恒定電量或參量通常用大寫字母表示，如直流電壓和直流電流分別用“U”和“I”表示；隨時間變化的電量或參量通常用小寫字母表示，如交流電壓和交流電流分別用“u”和“i”表示。電路基本物理量-電壓

從工程應(yīng)用的角度來講，電路中的電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。電壓的國際單位是伏特（V），常用的單位還有毫伏（mV）、千伏（kV）等，換算關(guān)系為：1V=103

mV=10-3kV由電壓的定義可知，電壓是有方向的。電壓的方向是電場力移動正電荷的方向，這個方向也是規(guī)定的電壓的正方向。電路基本物理量-電壓電路基本物理量-電位2．電壓與電位1）電位電位實(shí)際上就是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。在電力工程中通常選大地為參考點(diǎn)，在電子線路中通常選多數(shù)支路匯集的公共點(diǎn)為參考點(diǎn)，通常電路中的公共點(diǎn)均接地，因此也常把參考點(diǎn)稱為“地點(diǎn)”。參考點(diǎn)在電路圖中常用接地符號“

”表示。電壓在電路中用“U”表示，常用雙下標(biāo)，如Uab；電位用“V”表示，一般用單下標(biāo)，如Va，電位的單位也是伏特（V）。在分析電路時，通常規(guī)定電壓的參考正方向由高電位指向低電位，因此電壓又稱為電壓降。數(shù)值上，電壓等于電路中兩點(diǎn)電位的差值，即：

電路基本物理量-電位在實(shí)際繪制電路圖時，為簡化電路常常不畫出電源元件，只標(biāo)明電源正極或負(fù)極的電位值。尤其在電子線路中，連接的元件較多，電路較為復(fù)雜，采用這種畫法常?？梢允闺娐犯忧逦治鰡栴}也更加方便。（a）a點(diǎn)電位Va=+5V（b）b點(diǎn)電位Vb=-5V電位具有相對性，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位。因此，相對于參考點(diǎn)較高的電位為正電位，相對于參考點(diǎn)較低的電位為負(fù)電位，如圖所示。2．電壓與電位3）參考方向在分析和計(jì)算較為復(fù)雜的電路時，往往難以事先判斷某些支路電流或元件端電壓的實(shí)際方向和真實(shí)極性，造成我們在對電路列方程式時，無法判斷這些電壓、電流在方程式中的正、負(fù)號。為解決這一難題，電學(xué)中通常采用在電路中標(biāo)注“參考方向”的方法。在待分析的電路模型圖中，預(yù)先設(shè)定出各支路電流或各元件兩端電壓的方向和極性，該設(shè)定方向稱為參考方向。支路電流的參考方向一般用帶箭頭的線段標(biāo)示，元件端電壓的參考方向一般用“+”“－”號標(biāo)示。根據(jù)這些參考方向，即可方便地確定出各支路電流及其元件端電壓在方程式中的正、負(fù)號。電路基本物理量-參考方向2．電壓與電位3）參考方向參考方向原則上可以任意設(shè)定，不一定與各電流、電壓的真實(shí)方向相符，這并不影響求解結(jié)果。依據(jù)圖上標(biāo)示出的電壓、電流的參考方向，對電路進(jìn)行分析、計(jì)算，如果得出的計(jì)算結(jié)果為正值，說明設(shè)定的參考方向與實(shí)際方向相同；如果得出的計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，說明設(shè)定的參考方向與實(shí)際方向相反。電路基本物理量-參考方向注意電路基本物理量-參考方向例如，設(shè)某電路中電壓、電流的參考方向如右圖所示，計(jì)算后得出US=100V,I=-5A，電源電壓為正值說明其實(shí)際方向與參考方向一致；電流為負(fù)值說明其實(shí)際方向與圖中參考方向相反。電路基本物理量-參考方向（a）關(guān)聯(lián)參考方向

（b）非關(guān)聯(lián)參考方向在電路分析中，規(guī)定電流沿電位降低的方向取向時為關(guān)聯(lián)參考方向，即電流與電壓取向一致時的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向。圖（a）中的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，圖（b）中的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向。2．電壓與電位4）電路中電位的計(jì)算電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算1.任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其電位為零。2.標(biāo)出各電流參考方向。3.計(jì)算出各點(diǎn)至參考點(diǎn)間的電壓即為各點(diǎn)的電位。電路中電位的計(jì)算步驟電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算

解：1）a點(diǎn)為參考點(diǎn)，即

，則：此時：例1-1：試求右圖所示電路中各點(diǎn)的電位Va，Vb，Vc，Vd以及各點(diǎn)與點(diǎn)b間的電壓

，，。電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算例1-1：試求右圖所示電路中各點(diǎn)的電位Va，Vb，Vc，Vd以及各點(diǎn)與點(diǎn)b間的電壓

，，。，，

解：2）b點(diǎn)為參考點(diǎn)，即

，則：此時：電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算提示例1-2試求圖（a）所示電路中開關(guān)S打開和閉合時a點(diǎn)的電位值。

電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算(a)(b）解：（1）畫出開關(guān)S打開時的等效電路，如圖（b）所示。開關(guān)S打開時相當(dāng)于一個閉合的全電路，此時a點(diǎn)電位為例1-2試求圖（a）所示電路中開關(guān)S打開和閉合時a點(diǎn)的電位值。

電路基本物理量-電路中電位的計(jì)算(a)(c)解：（2）畫出S閉合時的等效電路，如圖（c）所示。S閉合時，a點(diǎn)電位只與右回路有關(guān)，其值為：電路基本物理量-功率2．電壓與電位5）功率在電工技術(shù)中，單位時間內(nèi)電流所做的功稱為功率，用“P”表示，即：式中,P——功率，單位為瓦特（W）；

U——電壓，單位為伏特（V）；

I——電流，單位為安培（A）。功率反映了電路元件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。例如，電燈的功率為100W，表明在1秒鐘內(nèi)該電燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電機(jī)的功率為1000W，表明在1秒鐘內(nèi)該電機(jī)可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

電路基本物理量-功率2．電壓與電位5）功率提示在進(jìn)行功率計(jì)算時，如果假設(shè)U，I正方向一致，當(dāng)計(jì)算P>0時，說明，U，I的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗功率，為負(fù)載性質(zhì)；當(dāng)計(jì)算的P<0時，說明U，

I的實(shí)際方向相反，此部分電路產(chǎn)生功率，為電源性質(zhì)。因此，從P的正負(fù)即可區(qū)分元件的性質(zhì)。電路元件及特性概述電路模型中的理想電路元件簡稱為電路元件。無源元件電阻元件R電感元件L電容元件C等有源元件電壓源US電流源IS等電路元件及特性電阻元件

電阻元件是實(shí)際電路中耗能特性的抽象和反映，用字母R表示。電阻元件對電流的阻礙作用稱為電阻，其大小定義為：（a）金屬膜電阻

（b）碳膜電阻

（c）排阻

（d）光敏電阻（e）熱敏電阻

（f）微調(diào)電阻

（g）貼片電阻

（h）水泥電阻

電路元件及特性電阻元件

電阻元件的伏安特性是歐姆定律的體現(xiàn)。由電阻的伏安特性曲線可知，電阻元件上的電壓、電流關(guān)系為即時對應(yīng)關(guān)系，因此，電阻元件稱為即時元件。圖1-9線性電阻元件的伏安特性曲線電路元件及特性電感元件電感元件是實(shí)際電路中建立磁場、儲存磁能電特性的抽象和反映，在電路中只進(jìn)行能量交換而不耗能，用字母L表示。衡量電感元件容量大小的物理量稱為電感，也稱電感量。

（a）空芯電感（b）工字電感（c）實(shí)芯電感（d）濾波電感（e）色環(huán)電感電路元件及特性電感元件對線性電感元件而言，任一瞬時，電感元件的電壓和電流的關(guān)系為微分的動態(tài)關(guān)系，即：

顯然，只有電感元件上的電流發(fā)生變化時，電感兩端才有電壓。當(dāng)電路中通入的是不隨時間變化的直流電時，由于電流變化率為零，電感兩端的自感電壓也為零，即直流情況下的電感元件相當(dāng)于短路。因此，我們把電感元件稱為動態(tài)元件。電路元件及特性電感元件動態(tài)元件可以儲能，公式為：

電路元件及特性電感元件對于線性電感元件而言，在任意時刻，通過它的磁鏈Ψ與電流i成正比：

電路元件及特性電容元件電容元件是實(shí)際電路中建立電場、儲存電能電特性的抽象和反映，在電路中只進(jìn)行能量交換而不耗能，用字母C表示。衡量電容元件儲存電場能量大小的物理量稱為電容，又稱電容量。

（a）云母電容（b）薄膜電容（c）陶瓷電容（d）電解電容（e）可調(diào)電容電路元件及特性電容元件當(dāng)電容元件兩端的電壓與電容充放電電流為關(guān)聯(lián)參考方向時，電容元件極板上的電荷量與電容元件兩端的電壓具有下述關(guān)系：（1-11）式中，

——電容，單位為F（法拉）；

——電容元件極板上的電荷量，單位為C；

——電容元件兩端的電壓，單位為V。法拉這一單位太大，電容較小的單位還有微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF），它們之間的換算關(guān)系為：1F=106μF=109nF=1012

pF電路元件及特性電容元件電容元件的工作過程也就是充放電過程。對線性電容元件而言，任一瞬時，其電壓、電流的關(guān)系也是微分的動態(tài)關(guān)系，即：（1-12）提示只有電容元件的極間電壓發(fā)生變化時，電容支路才有電流通過。電容元件也是動態(tài)元件，當(dāng)電容元件極間電壓不發(fā)生變化時，即電壓變化率等于零時，電容支路電流也為零，這說明直流穩(wěn)態(tài)情況下電容元件相當(dāng)于開路。電路元件及特性電容元件電容元件的工作過程也就是充放電過程。對線性電容元件而言，任一瞬時，其電壓、電流的關(guān)系也是微分的動態(tài)關(guān)系，即：（1-12）式中，WC

——電容元件中儲存的磁能，單位為J；

C——電容，單位為F；；

U——電容元件兩端的電壓，單位為V。電壓源，電流源及其等效變換電壓源是理想電壓源的簡稱，是從實(shí)際電源抽象出來的一種模型，它兩端總能保持一定的電壓，而與流過它的電流無關(guān)。由于電源內(nèi)阻等多方面的原因，理想電壓源在真實(shí)世界中是不存在的，但這樣一個模型對于電路分析十分有價值。實(shí)際上，如果一個電壓源在電流變化時，兩端電壓的波動不明顯，我們通常就認(rèn)為它是一個理想電壓源。輸出電壓比較穩(wěn)定的電源（如發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池等）通常用電壓源模型（理想電壓源和一個電阻元件相串聯(lián)的形式）來表示。（a）理想電壓源

（b）實(shí)際電壓源電壓源，電流源及其等效變換提示電壓源具有如下特點(diǎn)。（1）理想電壓源的端電壓固定不變（或是一定的時間函數(shù)），與外電路無關(guān)。（2）通過理想電壓源的電流取決于它所連接的外電路。（3）當(dāng)電壓源的電壓值等于零時，電壓源相當(dāng)于短路。電壓源，電流源及其等效變換電流源是理想電流源的簡稱，是從實(shí)際電源抽象出來的一種模型，它總能向外提供一定的電流，而與加入它兩端的端電壓的大小無關(guān)。由于內(nèi)阻等多方面的原因，理想電流源在真實(shí)世界中也是不存在的。實(shí)際上，如果一個電流源在電壓變化時，電流的波動不明顯，我們通常就認(rèn)為它是一個理想電流源。輸出電流較穩(wěn)定的電源（如光電池或晶體管的輸出端等）通常用電流源模型（理想電流源和一個內(nèi)阻相并聯(lián)的形式）來表示。

（a）理想電流源

（b）實(shí)際電流源電壓源，電流源及其等效變換提示電流源具有如下特點(diǎn)。（1）理想電流源輸出的電流值固定不變（或是一定的時間函數(shù)），與外電路無關(guān)。（2）通過理想電流源的電壓取決于它所連接的外電路。（3）當(dāng)電流源的電流值等于零時，電流源相當(dāng)于開路。電壓源，電流源及其等效變換1.“等效”是指“對外”等效（等效互換前后對外伏安特性一致），對內(nèi)不等效。

實(shí)際電路用哪種模型表示，視其向外電路供電的主要形式而定。在分析電路時，一個實(shí)際電源的電路模型原則上可任意選擇。同一電源用兩種不同的電路模型表示時，對其外部連接電路的作用效果必然相同，即它們之間可以進(jìn)行“等效變換”。電壓源，電流源及其等效變換

解：（1）首先將圖（a）中的兩個電壓源模型等效變換為圖（b）中的兩個電流源模型，則：

（a）

（b）在變換的過程中，電流的箭頭方向要始終與電壓由“－”極到“+”極的參考方向保持一致。

解：（2）然后將圖（b）中的兩個電流源合二為一，即得到圖（c），則：，，

（a）

（b）

（c）

解：（3）再利用電源互換的條件，可把電路變換為圖（d），則：

（a）

（b）

（c）

（d）（4）最后得出：基爾霍夫定律基本概念基爾霍夫定律（Kirchhofflaws）是電路中電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析和計(jì)算較為復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，1845年由德國物理學(xué)家基爾霍夫提出。它既可以用于直流電路的分析，也可以用于交流電路的分析，還可以用于含有電子元件的非線性電路的分析。運(yùn)用基爾霍夫定律進(jìn)行電路分析時，僅與電路的連接方式有關(guān)，而與構(gòu)成該電路的元器件的性質(zhì)無關(guān)?；鶢柣舴蚨砂娏鞫桑↘CL）和電壓定律（KVL），前者應(yīng)用于電路中的節(jié)點(diǎn)，后者應(yīng)用于電路中的回路?；鶢柣舴蚨墒请娐防碚撝凶罨疽彩亲钪匾亩芍弧；鶢柣舴蚨苫靖拍钪罚阂粋€或幾個二端元件首尾相接，中間沒有分岔的電路稱為支路。同一支路上各元件通過的電流相等。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)?；芈罚弘娐分械娜我忾]合路徑稱為回路。網(wǎng)孔：內(nèi)部不包含其他支路的回路稱為網(wǎng)孔?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴虻谝欢苫鶢柣舴虻谝欢捎址Q為基爾霍夫電流定律，簡記為KCL，其內(nèi)容為：在任一瞬時，流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于由該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。其表達(dá)式為：（1-14）提示基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節(jié)點(diǎn)處各支路電流之間關(guān)系的定律，因此又稱為節(jié)點(diǎn)電流定律。KCL提出的依據(jù)是電流的連續(xù)性原理：電路中任意節(jié)點(diǎn)處，電流都是連續(xù)的，即電荷進(jìn)出始終平衡，任意瞬間都不應(yīng)產(chǎn)生電荷的累積或減少現(xiàn)象。基爾霍夫定律基爾霍夫第一定律節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)b：節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)方程個數(shù)b與節(jié)點(diǎn)數(shù)m的關(guān)系是：b=m-1基爾霍夫定律基爾霍夫第一定律1.在列節(jié)點(diǎn)電流方程時，必須先設(shè)定電流的參考方向，然后依據(jù)電路圖上標(biāo)定的電流的參考方向正確列出。2.KCL不僅適用于線性電路，還適用于非線性電路。3.KCL不僅適用于電路中的節(jié)點(diǎn)，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，通過電路中任一假設(shè)封閉面的電流的代數(shù)和為零?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴虻诙苫鶢柣舴虻诙捎址Q為基爾霍夫電壓定律，簡記為KVL，其內(nèi)容為：在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。其表達(dá)式為：提示基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意回路中各電壓之間關(guān)系的定律，因此又稱為回路電壓定律。并且約定：沿回路繞行方向，元件兩端電壓從“+”極到“－”極的參考方向與繞行方向一致時取正，相反時取負(fù)。（1-15）基爾霍夫定律基爾霍夫第二定律回路I：回路Ⅱ：回路Ⅲ：回路方程的個數(shù)與獨(dú)立網(wǎng)孔數(shù)一致。KVL方程式的常用形式，是把變量和已知量區(qū)分放在方程式兩邊，這樣可以給解題帶來一定的方便。基爾霍夫定律基爾霍夫第二定律1.在列回路方程前，必須標(biāo)注各元件的端電壓、各支路電流的參考方向以及回路的繞行方向，然后依據(jù)電路圖上標(biāo)定的參考方向正確列出。2.KVL與KCL相同，不僅適用于線性電路，還適用于非線性電路。3.KVL還可以推廣為：開口電壓可按回路處理?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴虻诙蓪⒍丝谔巸牲c(diǎn)視為連接的一個電壓源，其數(shù)值等于端口電壓U，根據(jù)圖中參考方向可列出KVL方程：概述支路電流法支路電流法的內(nèi)容為：以電路中各支路電流為未知量，然后應(yīng)用KCL和KVL分別對節(jié)點(diǎn)和回路列出所需要的方程組，然后解出各未知支路電流。對于任何一個復(fù)雜電路，如果以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列方程，必須先在電路圖上選定好未知支路電流、電壓或電動勢的參考方向。步驟支路電流法（1）選定各支路電流為未知量（有n個未知量），并標(biāo)出各電流的參考方向。（2）按基爾霍夫電流定律，列出

個節(jié)點(diǎn)電流方程。（3）指定回路的繞行方向，運(yùn)用基爾霍夫電壓定律，列出n

個回路電壓方程。（4）代入已知數(shù)，解聯(lián)立方程式，求出各支路的電流。（5）確定各支路電流的方向。當(dāng)支路電流計(jì)算結(jié)果為正值時，說明支路電流方向與假設(shè)的參考方向相同；當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)值時，說明支路電流方向與假設(shè)的參考方向相反。應(yīng)用支路電流法例：試求圖中所示電路中各支路的電流。解：方法1，以支路電流為變量，設(shè)定待求各支路電流的參考方向及獨(dú)立回路的繞行方向如圖所示。當(dāng)不需要求a，c和b，d間的電流時，（a，c）和（b，d）可分別看成一個節(jié)點(diǎn)。對節(jié)點(diǎn)a（a，c）應(yīng)用KCL列節(jié)點(diǎn)電流方程：對回路Ⅰ應(yīng)用KVL列回路電壓方程：對回路Ⅱ應(yīng)用KVL列回路電壓方程：聯(lián)立上述3個方程，解得：

應(yīng)用支路電流法例：試求圖中所示電路中各支路的電流。解：方法2，以支路電流為變量，設(shè)定待求各支路電流的參考方向及獨(dú)立回路的繞行方向如圖所示。對節(jié)點(diǎn)a（a，c）應(yīng)用KCL列節(jié)點(diǎn)電流方程：對回路Ⅰ應(yīng)用KVL列回路電壓方程：聯(lián)立上述4個方程，解得：對回路Ⅱ應(yīng)用KVL列回路電壓方程：對回路Ⅲ應(yīng)用KVL列回路電壓方程：應(yīng)用支路電流法例：試求圖中所示電路中通過檢流計(jì)的電流IG。解：方法2，因支路數(shù)n=6，節(jié)點(diǎn)數(shù)m=4，所以要列3個節(jié)點(diǎn)電流方程，3個回路電壓方程。設(shè)定各支路電流的參考方向及獨(dú)立回路的繞行方向如圖示。應(yīng)用KCL列3個節(jié)點(diǎn)電流方程。對節(jié)點(diǎn)a：對節(jié)點(diǎn)b：對節(jié)點(diǎn)c：應(yīng)用KVL列3個回路電壓方程。對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔bdcb：疊加定理概述疊加定理指出：在多個電源同時作用的線性電路中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個電源單獨(dú)作用時所得結(jié)果的代數(shù)和。應(yīng)用疊加定理時，當(dāng)恒流源不作用時應(yīng)視為開路，當(dāng)恒壓源不作用時應(yīng)視為短路。疊加定理步驟（1）在原電路中標(biāo)出所求量（總量）的參考方向。（2）畫出各電源單獨(dú)作用時的電路圖，并標(biāo)明各分量的參考方向。（3）分別計(jì)算各分量。（4）將各分量疊加。若分量與總量的方向一致，該分量取正；若分量與總量的方向相反，該分量取負(fù)。疊加定理應(yīng)用

解：根據(jù)疊加定理，可以把圖（a）中的原電路看作是由理想電壓源E單獨(dú)作用時的圖（b）所示的等效電路和由理想電流源US單獨(dú)作用時的圖（c）所示的等效電路的疊加，將待求量的參考方向標(biāo)在圖中。（a）（b）（c）理想電壓源E單獨(dú)作用時：理想電流源US單獨(dú)作用時：將兩個結(jié)果疊加可得：疊加定理注意提示（1）疊加定理只適用于線性電路。（2）線性電路的電流或電壓均可用疊加定理計(jì)算，但功率P不能用疊加定理計(jì)算。（3）不作用電源的處理：E=0，即將電壓源E短路；IS=0，，即將電流源IS開路。（4）解題時要標(biāo)明各支路電流、電壓的參考方向。若分電流、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方向相反，疊加時相應(yīng)項(xiàng)前要帶負(fù)號。（5）應(yīng)用疊加定理時可以把電源分組求解，即每個分電路中的電源個數(shù)可以多于一個。戴維南定理概述任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路而言，均可以用一個理想電壓源與一個電阻元件相串聯(lián)的有源支路進(jìn)行等效代替。等效代替的條件是：有源支路的電壓源的電壓US等于原有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC；有源支路的電阻元件的電阻RS等于原有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后的輸入端電阻R0。

戴維南定理應(yīng)用

（1）將待求支路與有源二端網(wǎng)絡(luò)分離，對斷開的兩個端鈕分別標(biāo)以記號（如a和b）。（2）將待求支路移開，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC。（3）把有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行除源處理，其中電壓源短路處理，電流源開路處理。然后對無源二端網(wǎng)絡(luò)求解其輸入端電阻R0。（4）畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，使開路電壓UOC等于戴維南等效電路的電壓源電壓US，輸入端電阻R0等于戴維南等效電路的內(nèi)阻RS，根據(jù)歐姆定律求出待求響應(yīng)，即：戴維南定理應(yīng)用

（b）（a）解：（1）根據(jù)戴維南定理，將待求支路與有源二端網(wǎng)絡(luò)分離，如圖（b）所示。（2）對圖1-26（b）求解其開路電壓UOC戴維南定理應(yīng)用

（b）（a）（c）解:

（3）把有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行除源處理，求輸入電阻R0，恒壓源被短接后，C，D成為一點(diǎn)，電阻R1和R2、R3和R4分別并聯(lián)后相串聯(lián)，如圖（c）所示，則：

（b）（a）（c）（d）解:（4）畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，如圖（d）所示。由全電路歐姆定律可得：萬能表概述萬用表是一種多用途的便攜式電工儀表，是電工、電子、電器設(shè)備生產(chǎn)和維修等最常用的工具。它具有測量種類多，測量范圍廣，價格低廉，操作簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍極廣。萬用表不但可用于測量交直流電壓、電流、電阻等多種電量，還可測量電容、電感以及晶體管的某些特性，同時，它還可檢查多種電子元器件的好壞，檢測調(diào)試各種電子設(shè)備。萬能表分類指針式（模擬式）使用指針式電流表，測量結(jié)果通過指針在表盤上顯示數(shù)字式測量結(jié)果可直接從數(shù)碼管讀出萬能表MF-47概述測量功能量程范圍壓降或內(nèi)阻精確度直流電流0～0.05mA～0.5mA～5mA～50mA～500mA～5A0.252.5直流電壓0～500V～1000V～2500V20kΩ/V2.50～0.25V～1V～2.5V～10V～50V～250V10kΩ/V交流電壓0～10V～50V～250V～500V～1000V～2500V10kΩ/V5直流電阻R×1ΩR×10ΩR×100ΩR×1kΩR×10kΩ中心值為16.5Ω2.5電平指示－10dB～＋22dB0dB=1mW/600Ω—晶體管hFE0～300IB=0.01mA—表頭靈敏度為46.2μA表頭內(nèi)阻為2500Ω萬能表MF-47面板（1）表頭：萬用表的重要組成部分。表頭上的表盤印有多條刻度線，其中最上端標(biāo)有“Ω”的是電阻刻度線，右端表示零，左端表示“∞”，刻度值分布是不均勻的。符號“－”表示直流，“～”表示交流，“

”表示交流和直流共用的刻度線，hFE表示晶體管放大倍數(shù)刻度線，dB表示電平分貝刻度線。（2）機(jī)械調(diào)零旋鈕：在測量前用來調(diào)零。萬用表進(jìn)行任何測量前，其表針應(yīng)指在表盤刻度線“0”的位置上，如果不在這個位置，可用螺絲刀調(diào)整該旋鈕使其復(fù)位。萬能表MF-47面板（3）歐姆調(diào)零旋鈕：在測量電阻時，讓紅、黑兩表筆短接，表針應(yīng)指在電阻（歐姆）擋的零刻度線上。如果不指在“0”的位置，可調(diào)整該旋鈕使其復(fù)位。需要注意的是，每轉(zhuǎn)換一次電阻擋的量程，都要調(diào)整該旋鈕，使表針指在“0”的位置上，以減小測量誤差。（4）換擋開關(guān)：用來選擇被測電量的種類和量程（或倍率），是一個多擋位的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。測量項(xiàng)目包括電流、直流電壓、交流電壓和電阻等，每擋劃分為幾個不同的量程（或倍率）以供選擇。（5）表筆插孔：每臺萬用表均配有紅、黑兩支表筆，使用時應(yīng)將紅色表筆插入標(biāo)有“＋”號的插孔中，黑色表筆插入標(biāo)有“－”或“COM”號的插孔中。測量大于500V的高壓時，將紅表筆插入“2500V”插孔；測量大于500mA的電流時，將紅表筆插入“5A”插孔。萬能表使用方法（1）在使用萬用表之前，首先要進(jìn)行“機(jī)械調(diào)零”。將萬用表水平放置，視線與表盤垂直，此時萬用表指針應(yīng)指在表盤最左端的零刻度線的位置上，若不指零，則應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械調(diào)零旋鈕。（2）將紅、黑表筆插入相應(yīng)的插孔。（3）電流的測量。此時的萬用表相當(dāng)于直流電流表。將換擋開關(guān)旋到合適的直流電流量程，將萬用表串聯(lián)接入被測電路中進(jìn)行測量。測量時注意正負(fù)極性必須正確，被測電流應(yīng)從紅表筆流進(jìn)，從黑表筆流出。萬能表使用方法（4）電壓的測量。此時的萬用表相當(dāng)于交直流電壓表。將換擋開關(guān)旋到合適的電壓量程，將萬用表并聯(lián)接入被測電路中進(jìn)行測量。測量直流電壓時，正負(fù)極性必須正確，紅表筆接被測電壓高電位，黑表筆接被測電壓低電位。測量交流電壓時，無需分正負(fù)極，此時測得的電壓值為交流電壓有效值。（5）電阻的測量。用萬用表測量電阻時，不得帶電測量，故測量電阻時必須將電阻兩端的電路斷開。測量前可先用色環(huán)標(biāo)識法估算電阻的阻值，然后用換擋開關(guān)選擇好適當(dāng)?shù)碾娮璞堵省Ｈ魺o法估算出電阻阻值，可從最高倍率擋開始測量，再依指針偏轉(zhuǎn)情況進(jìn)行倍率調(diào)節(jié)。再將紅黑表筆短接，調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆擋的“零”位置。如調(diào)不到零，則說明電池電量不足，需更換新電池。調(diào)零后即可用紅黑表筆分別接觸電阻兩端進(jìn)行測量，此時：被測電阻值=表盤讀數(shù)×擋位倍率萬能表使用方法（6）三極管的測量。將測量換擋開關(guān)置于“hFE”位置，將被測晶體管NPN型或PNP型的三個極（基極、集電極、發(fā)射極）分別插入相應(yīng)的“B”、“C”和“E”插孔中，即可得到“hFE”的值。測試條件為UCE=1.5V，IB=10μA，“hFE”的值顯示在0～300之間。萬能表注意事項(xiàng)提示（1）在使用萬用表的過程中，為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和人身安全，不能用手接觸表筆的金屬部分。（2）在測量某一電量時，不能在測量的同時換擋，尤其是在測量高電壓或大電流時更應(yīng)注意，否則會損壞萬用表。如需換擋，應(yīng)先斷開表筆，換擋后再進(jìn)行測量。（3）當(dāng)無法估出電量時，應(yīng)選用最大量程嘗試著測量，若不適合則應(yīng)斷開測量電路再換擋，切不可在連線的情況下轉(zhuǎn)換量程。測量過程中若出現(xiàn)表針迅速偏轉(zhuǎn)到底的情況，應(yīng)立即斷開電路，進(jìn)行檢查。萬能表注意事項(xiàng)提示（4）測量電流或電壓時，若表盤上沒有與所選量程相對應(yīng)的刻度，應(yīng)按比例進(jìn)行換算；測量電阻時必須斷電測量，每次換倍率開關(guān)時，應(yīng)重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。（5）萬用表使用完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的最大擋或“OFF”擋。如果長期不使用，應(yīng)將萬用表內(nèi)部的電池取出來，以免電池腐蝕表內(nèi)及其他器件。Part

1Part

2Part

3Part

4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練任務(wù)目標(biāo)（1）學(xué)會識別常用電路元件。（2）掌握常用電路元件伏安特性的測繪方法。（3）掌握試驗(yàn)臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0～30V1DG042萬用表FM-47或其他1自備3直流數(shù)字毫安表0～200mA1D314直流數(shù)字電壓表0～200V1D315半導(dǎo)體二極管IN40071DG096穩(wěn)壓管2CW511DG097白熾燈12V，0.1A1DG098線性電阻器200Ω1DG099線性電阻器1kΩ1DG0910限流電阻器510Ω/8W1DG09任務(wù)器材任務(wù)原理任何一個二端元件的特性都可以用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)來表示，即用U-I平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。（1）線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖曲線a所示。（2）一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)，燈絲的電阻值隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖曲線b所示。任務(wù)原理（3）一般的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻，如圖曲線c所示。正向壓降很?。ㄒ话沔N管約為0.2～0.3V，硅管約為0.5～0.7V），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會導(dǎo)致管子被擊穿損壞。（4）穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖曲線d所示。當(dāng)反向電壓開始增加時，其反向電流幾乎為零；但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管），電流將突然增加；當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時，其端電壓僅有少量增加，基本維持恒定。任務(wù)步驟（1）測定線性電阻器的伏安特性按圖所示的電路接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，使電壓表的讀數(shù)從0V開始緩慢地增加到10V，將相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR，I記錄在表中。UR（V）0246810I（mA）

任務(wù)步驟（2）測定非線性白熾燈泡的伏安特性將圖1-30中的電阻器R換成一只12V，0.1A的燈泡，重復(fù)步驟（1）進(jìn)行測試。UL為燈泡的端電壓，可在0～5V之間取值，將測試結(jié)果記錄在表中。UL（V）0.10.512345I（mA）

任務(wù)步驟（3）測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性①測定半導(dǎo)體二極管的正向特性按圖所示電路接線，R為限流電阻器，重復(fù)步驟（1）進(jìn)行測試。其正向電流不得超過35mA，二極管D的正向施壓UD+可在0～0.75V之間取值，在0.5～0.75V之間應(yīng)多取幾個測試點(diǎn)，將測試結(jié)果記錄在表中。UD+（V）0.100.300.500.550.600.650.700.75I（mA）

任務(wù)步驟（3）測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性②測定半導(dǎo)體二極管的反向特性將圖中的二極管D反接，重復(fù)步驟（1）進(jìn)行測試。其反向施壓UD－可達(dá)－30V，將測試結(jié)果記錄在表中。UD－（V）0-5-10-15-20-25-30I（mA）

任務(wù)步驟（4）測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性①測定穩(wěn)壓二極管的正向特性將圖中的半導(dǎo)體二極管換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)步驟（1）進(jìn)行測試。UZ+為2CW51的正向施壓，將測試結(jié)果記錄在表中。UZ+（V）0.100.300.500.550.600.650.700.75I（mA）

任務(wù)步驟（4）測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性②測定穩(wěn)壓二極管的反向特性將200Ω電阻器換成510Ω電阻器，穩(wěn)壓二極管D反接，重復(fù)步驟（1）進(jìn)行測試。穩(wěn)壓電源的輸出電壓U從0～20V，測量穩(wěn)壓二極管兩端的電壓UZ－及電流I，由UZ－可看出其穩(wěn)壓特性，將測試結(jié)果記錄在表中。U（V）024681016UZ－（V）

I（mA）

任務(wù)提示提示（1）測試二極管的正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時刻注意電流表的讀數(shù)不得超過35mA。（2）如果要測定2AP9（高頻鍺點(diǎn)接觸型二極管）的伏安特性，則正向特性的電壓值應(yīng)取0V，0.10V，0.13V，0.15V，0.17V，0.19V，0.21V，0.24V，0.30V；反向特性的電壓值應(yīng)取0V，2V，4V，6V，8V，10V。（3）進(jìn)行不同任務(wù)時，應(yīng)先估算電壓值和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯。任務(wù)思考（1）線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？（2）設(shè)某元件伏安特性曲線的函數(shù)式為I=f(U)，試問在逐點(diǎn)繪制曲線時，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？（3）穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，穩(wěn)壓二極管有什么用途？（4）在圖中，設(shè)

U=2V，UD+=0.7V，則毫安表讀數(shù)為多少？任務(wù)報(bào)告要求（1）根據(jù)各測試數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出上述電路元件光滑的伏安特性曲線（其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取為不同的比例尺）。（2）根據(jù)測試結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性。（3）進(jìn)行必要的誤差分析。（4）寫出心得體會。任務(wù)目標(biāo)（1）驗(yàn)證電路中電位的相對性和電壓的絕對性。（2）掌握電路電位圖的繪制方法。任務(wù)器材序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流可調(diào)穩(wěn)壓電源0～30V二路DG042萬用表

1自備3直流數(shù)字電壓表0～200V1D314電位、電壓測定試驗(yàn)線路板

1DG05任務(wù)原理在一個確定的閉合電路中，各點(diǎn)電位的大小視所選的電位參考點(diǎn)的不同而異，但任意兩點(diǎn)之間的電壓（即兩點(diǎn)之間的電位差）則是不變的，這一性質(zhì)稱為電位的相對性和電壓的絕對性。據(jù)此性質(zhì)，我們可以用一只電壓表來測量出電路中各點(diǎn)的電位及任意兩點(diǎn)間的電壓。若以電路中的電位值作縱坐標(biāo)，電路中各點(diǎn)位置（電阻或電源）作橫坐標(biāo)，將測量到的各點(diǎn)電位在該坐標(biāo)平面中標(biāo)出，并把標(biāo)出點(diǎn)按順序用直線相連接，就可以得到電路的電位圖，每一段直線段即表示該兩點(diǎn)電位的變化情況。而且，任意兩點(diǎn)的電位變化，即為該兩點(diǎn)之間的電壓。在電路中，電位參考點(diǎn)可任意選定，對于不同的參考點(diǎn)，所繪出的電位圖形是不同的，但各點(diǎn)電位變化的規(guī)律卻是一樣的。任務(wù)步驟將DG05試驗(yàn)掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖接線。任務(wù)步驟（1）分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，即將K1，K2撥向電源側(cè)U1，U2。令U1=6V，U2=12V（先調(diào)準(zhǔn)輸出電壓值，再接入試驗(yàn)線路中）。（2）以圖中的A點(diǎn)作為電位的參考點(diǎn)，分別測量B，C，D，E，F(xiàn)各點(diǎn)的電位值V及相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值UAB，UBC，UCD，UDE，UEF及UFA，將測得的數(shù)據(jù)記錄于表中。（3）以D點(diǎn)作為參考點(diǎn)，重復(fù)步驟（2）的測量，將測得的數(shù)據(jù)記錄于表中。任務(wù)步驟

電位參考點(diǎn)V與UVAVBVCVDVEVFUABUBCUCDUDEUEFUFAA計(jì)算值

測量值

相對誤差

D計(jì)算值

測量值

相對誤差

任務(wù)提示提示（1）本任務(wù)中的線路板系多個任務(wù)通用，本次任務(wù)中不使用電流插頭。DG05上的K3應(yīng)撥向330Ω側(cè)，三個故障按鍵均不得按下。（2）測量電位時，用指針式萬用表的直流電壓擋或用數(shù)字直流電壓表測量時，用負(fù)表筆（黑色）接參考電位點(diǎn)，用正表筆（紅色）接被測各點(diǎn)。若指針正向偏轉(zhuǎn)或數(shù)字直流電壓表顯示正值，則表明該點(diǎn)電位為正（即高于參考點(diǎn)電位）；若指針反向偏轉(zhuǎn)或數(shù)字直流電壓表顯示負(fù)值，此時應(yīng)調(diào)換萬用表的表筆，然后讀出數(shù)值，此時在電位值之前應(yīng)加一負(fù)號（表明該點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位），數(shù)字直流電壓表也可不調(diào)換表筆，直接讀出負(fù)值。任務(wù)思考若以F點(diǎn)為參考電位點(diǎn)，測得各點(diǎn)的電位值應(yīng)為多少？現(xiàn)令E點(diǎn)作為參考電位點(diǎn)，試問此時各點(diǎn)的電位值應(yīng)有何變化？任務(wù)報(bào)告要求（1）根據(jù)測試數(shù)據(jù)，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應(yīng)兩點(diǎn)間的電壓情況。兩個電位圖的參考點(diǎn)不同，但各點(diǎn)的相對順序應(yīng)一致，以便對照。（2）完成數(shù)據(jù)表格中的計(jì)算，對誤差作必要的分析。（3）總結(jié)電位相對性和電壓絕對性的結(jié)論。（4）寫出心得體會?；鶢柣舴蚨傻尿?yàn)證（1）驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對基爾霍夫定律的理解。（2）學(xué)會用電流插頭、插座測量各支路電流。基爾霍夫定律的驗(yàn)證序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流可調(diào)穩(wěn)壓電源0～30V二路DG042萬用表

1自備3直流數(shù)字電壓表0～200V1D314電位、電壓測定試驗(yàn)線路板

1DG05基爾霍夫定律的驗(yàn)證基爾霍夫定律是電路的基本定律。測量得到的某電路的各支路電流及每個元件的端電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）：對電路中的任一節(jié)點(diǎn)而言，應(yīng)有；對任何一個閉合回路而言，應(yīng)有?；鶢柣舴蚨傻尿?yàn)證將DG05試驗(yàn)掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖接線?；鶢柣舴蚨傻尿?yàn)證（1）實(shí)施前先任意設(shè)定三條支路的電流方向和三個閉合回路的繞行正方向。本任務(wù)中I1，I2，I3的方向已設(shè)定，如圖所示，設(shè)三個閉合回路的繞行正方向分別為ADEFA，BADCB和FBCEF。（2）分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1=6V，U2=12V。（3）熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“+”、“－”兩端。（4）將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中，如圖所示，讀出電流值并將其記錄于表中。（5）用直流數(shù)字電壓表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值，并將其記錄于表中?；鶢柣舴蚨傻尿?yàn)證被測量I1（mA）I2（mA）I3（mA）U1（V）U2（V）UFA（V）UAB（V）UAD（V）UCD（V）UDE（V）計(jì)算值

測量值

相對誤差

基爾霍夫定律的驗(yàn)證提示（1）本任務(wù)線路板系多個任務(wù)通用，本次任務(wù)中需使用電流插頭。DG05上的K3應(yīng)撥向330Ω側(cè)，三個故障按鍵均不得按下。（2）所有需要測量的電壓值，均以電壓表測量的讀數(shù)為準(zhǔn)。U1，U2也需測量，不應(yīng)取電源本身的顯示值。（3）防止穩(wěn)壓電源兩個輸出端碰線短路。（4）用指針式萬用表測量電壓或電流時，如果儀表指針反偏，則必須調(diào)換兩表筆，重新測量。若此時指針正偏，可讀得電壓或電流值。用直流數(shù)字電壓表或直流數(shù)字電流表測量時，則可直接讀出電壓值或電流值?；鶢柣舴蚨傻尿?yàn)證（1）根據(jù)圖所示的電路參數(shù)，計(jì)算出待測的電流I1，I2，I3和各電阻上的電壓值，記錄于表中，以便任務(wù)實(shí)施時正確地選定毫安表和電壓表的量程。（2）若用指針式萬用表的直流毫安擋測各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測量，表盤會怎樣顯示？基爾霍夫定律的驗(yàn)證（1）根據(jù)測試數(shù)據(jù)，選定節(jié)點(diǎn)A，驗(yàn)證KCL的正確性。（2）根據(jù)測試數(shù)據(jù)，選定測試電路中的任一個閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確性。（3）將支路電流方向和閉合回路的繞行方向重新設(shè)定，重復(fù)（1）、（2）兩項(xiàng)驗(yàn)證。（4）進(jìn)行誤差原因分析。（5）寫出心得體會。疊加定理任務(wù)目標(biāo)（1）驗(yàn)證線性電路疊加定理的正確性。（2）加深對線性電路疊加性的理解。疊加定理任務(wù)器材序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源0～30V可調(diào)二路DG042萬用表

1自備3直流數(shù)字電壓表0～200V1D314直流數(shù)字毫安表0～200mV1D315疊加原理試驗(yàn)線路板

1DG05疊加定理任務(wù)原理疊加原理指出：在有多個獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個獨(dú)立源單獨(dú)作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。疊加定理任務(wù)步驟將DG05試驗(yàn)掛箱的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖接線。疊加定理任務(wù)步驟（1）將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V，接入U(xiǎn)1和U2處。（2）令電源U1單獨(dú)作用（將開關(guān)K1置于U1側(cè)，開關(guān)K2置于短路側(cè)）。用直流數(shù)字電壓表和直流數(shù)字毫安表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，將測試數(shù)據(jù)記錄于表中。（3）令電源U2單獨(dú)作用（將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），重復(fù)測試步驟（2）中的測量，并將測試數(shù)據(jù)記錄于表中。（4）令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和K2分別投向U1和U2側(cè)），重復(fù)測試步驟（2）中的測量，并將測試數(shù)據(jù)記錄于表中。（5）將U2的數(shù)值調(diào)至+12V，重復(fù)測試步驟（2）中的測量，并將測試數(shù)據(jù)記錄于表中。疊加定理任務(wù)步驟

測量項(xiàng)目試驗(yàn)內(nèi)容U1（V）U2（V）I1（mA）I2（mA）I3（mA）UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）U1單獨(dú)作用

U2單獨(dú)作用

U1，U2共同作用

2U2單獨(dú)作用

疊加定理任務(wù)步驟（6）將R5（330Ω）換成二極管IN4007（即將開關(guān)K3置于二極管IN4007側(cè)），重復(fù)測試步驟（1）～（5），并將測試數(shù)據(jù)記錄于下表中。測量項(xiàng)目試驗(yàn)內(nèi)容U1（V）U2（V）I1（mA）I2（mA）I3（mA）UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）U1單獨(dú)作用

U2單獨(dú)作用

U1，U2共同作用

2U2單獨(dú)作用

疊加定理任務(wù)步驟（7）任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)測試步驟（4），并將測試數(shù)據(jù)記錄于下表中，再根據(jù)測試數(shù)據(jù)判斷出故障的性質(zhì)。測量項(xiàng)目U1（V）U2（V）I1（mA）I2（mA）I3（mA）UAB（V）UCD（V）UAD（V）UDE（V）UFA（V）U1，U2共同作用

疊加定理任務(wù)提示提示（1）用電流插頭測量各支路電流時，或者用電壓表測量電壓降時，應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測得值的“+”、“－”號后，再將數(shù)據(jù)記入表格。（2）注意儀表量程的及時更換。疊加定理任務(wù)思考（1）在疊加定理的驗(yàn)證過程中，要令U1，U2分別單獨(dú)作用，應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（U1或U2）短接置零？（2）在測試電路中，若將一個電阻器改為二極管，試問疊加定理的疊加性還成立嗎？為什么？疊加定理任務(wù)報(bào)告要求（1）根據(jù)測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、比較，歸納、總結(jié)出結(jié)論，即驗(yàn)證線性電路的疊加性。（2）各電阻器所消耗的功率能否用疊加定理計(jì)算得出？試用上述測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。（3）通過測試步驟（6）及分析對應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？（4）寫出心得體會。Part

1Part

2Part

3Part

4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練填空題（1）電荷的定向移動形成

。（2）電路通常是由

、

和

組成。（3）已知A點(diǎn)的對地電位為50V，B點(diǎn)的對地電位為20V，則UAB=

。（4）電流沿電壓降低的方向取向稱為

方向，這種方向下計(jì)算的功率為正值時，說明元件

電能；電流沿電壓升高的方向取向稱為

方向，這種方向下計(jì)算的功率為正值時，說明元件

電能。（5）線性電阻元件上的電壓、電流關(guān)系，任意瞬間都受

定律的約束；電路中各支路電流任意時刻均遵循

定律；回路上各電壓之間的關(guān)系則受

定律的約束。判斷題（1）電路分析中描述的電路都是實(shí)際中的應(yīng)用電路。（）（2）電源內(nèi)部的電流方向總是由電源負(fù)極流向電源正極。

（）（3）電源的電動勢的大小由電源本身的性質(zhì)所決定，與外電路無關(guān)。（）（4）實(shí)際電壓源和電流源的內(nèi)阻為零時，即為理想電壓源和電流源。（）（5）電路中兩點(diǎn)的電位都很高，這兩點(diǎn)間的電壓也一定很大。（）選擇題（1）千瓦時（kW·h）是的單位。（）A．電壓 B．電能

C．電功率

D．電位（2）電流源開路時，該電流源內(nèi)部

。（）A．有電流，有功率損耗B．無電流，無功率損耗C．有電流，無功率損耗。（3）已知電路中A點(diǎn)的對地電位是65V，B點(diǎn)的對地電位是35V，則UBA=

。（）A．100VB．-30VC．30V選擇題（4）通常電路中的能耗元件是指

。 （）A．電阻元件 B．電容元件C．電感元件

D．電源元件（5）如圖所示，I=

。 （）A．1AB．2AC．-1AD．-2A計(jì)算題（1）在圖所示電路中，已知電流I=10mA，I1=6mA，R1=3kΩ，R2=1kΩ，R3=2kΩ。求電流表A4和A5的讀數(shù)是多少？計(jì)算題（2）在下圖所示電路中，有幾條支路，幾個節(jié)點(diǎn)？Uab和I各等于多少？計(jì)算題（3）分別用疊加定理和戴維南定理求解下圖所示電路中的電流I3。設(shè)US1=30V，US2=40V，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=2Ω。Thanks項(xiàng)目二正弦交流電路的分析與測試目錄項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施Part

1Part

2Part

3項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練Part

4Part

1Part

2Part

3Part

4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練正弦交流電是常用的交流電，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。本項(xiàng)目包含通過典型電信號的觀察與測量、RLC元件阻抗特性的測定和日光燈電路功率因數(shù)的提高3個工作任務(wù)。Part

1Part

2Part

3Part

4項(xiàng)目相關(guān)知識項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目分析基礎(chǔ)訓(xùn)練交流電定義大小及方向均隨時間按正弦規(guī)律做周期性變化的電流、電壓、電動勢統(tǒng)稱為交流電，在一個周期內(nèi)交流電的平均值為零。直流電與交流電的區(qū)別在于：直流電的方向、大小不隨時間變化。交流電定義圖中哪些是交流電？哪些是直流電？（a）恒流電流（b）脈動電流（c）正弦電流（d）方波電流交流電定義在交流電路中，有電流通過的導(dǎo)線是相線（俗稱火線），用L表示；無電流通過的導(dǎo)線是零線，用N表示。所以當(dāng)測電筆觸及導(dǎo)線金屬芯時，如果氖管發(fā)亮，說明該導(dǎo)線是相線；如果氖管不亮，說明該導(dǎo)線是零線，如圖所示。圖中的兩孔電源插座符合“左零右火”的要求。正弦交流電三要素大小和方向隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電稱為正弦交流電，正弦電壓和正弦電流等物理量統(tǒng)稱為正弦量。圖中所示的電流波形為正弦波。

式（2-1）為正弦交流電流的瞬時值表達(dá)式。角頻率、振幅、初相位確定以后，正弦交流電流就被唯一確定下來了。因此，角頻率（頻率或周期）、振幅（有效值）、初相稱為正弦交流電的三要素。角頻率正弦交流電可用周期、頻率、角頻率來表示變化的速率（快慢）。正弦交流電流（或電壓）完成一次循環(huán)變化所用的時間稱為周期，用字母T表示，單位為秒（s）。顯然，正弦交流電流（或電壓）相鄰的兩個最大值（或相鄰的兩個最小值）之間的時間間隔即為周期。正弦交流電流（或電壓）在單位時間內(nèi)作周期性循環(huán)變化的次數(shù)稱為頻率，用字母f表示，單位為赫茲（Hz）。根據(jù)定義，周期與頻率互為倒數(shù)。

角頻率

幅值

我國工業(yè)和民用交流電源電壓的有效值為220V，頻率為50Hz，因而通常將這一交流電壓簡稱為工頻電壓。美國工業(yè)和民用交流電源電壓的有效值也為220V，頻率為60Hz。幅值如果正弦交流電流i通過電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，與相同時間內(nèi)直流電流I通過電阻R產(chǎn)生的熱量相等，那么就把這一直流電流I的數(shù)值稱為交流電流i的有效值。

正弦交流電流的有效值為：

正弦交流電壓的有效值為：

正弦交流電動勢的有效值為：初相(????+??)稱為正弦電流的相位角，簡稱相位，它能反映出正弦量變化的進(jìn)程。t=0時的相位角稱為初相位角，簡稱初相位或初相。規(guī)定初相的絕對值不能超過π。初相已知某正弦交流電壓為u=311sin314tV，試求該電壓的最大值、頻率、角頻率和周期各為多少？解：由題可知，電壓的最大值為角頻率為

頻率為周期為相位差兩個相同頻率的正弦信號出現(xiàn)正值的時間有先有后，“步調(diào)”不完全一致，我們就認(rèn)為它們之間有相位差。相位差指兩個同頻率正弦信號的相位之差。

相位差

正弦量可以用振幅相量表示，即用正弦量的振幅值作為相量長度，用初相角作為相量的幅角。振幅相量

有效值相量有效值相量表示法是用正弦量的有效值作為相量的長度，仍用初相角作為相量的幅角。

單一參數(shù)正弦交流電路概述純電阻電路純電感電路純電容電路單一參數(shù)正弦交流電路純電阻電路純電阻電路是最簡單的交流電路，在日常生活和工作中接觸到的白熾燈、電爐、電烙鐵等，都屬于電阻性負(fù)載，它們與交流電源連接組成純電阻電路。在純電阻電路中，電壓與電流的關(guān)系可以用瞬時值、波形圖和相量表示。單一參數(shù)正弦交流電路純電阻電路（1）瞬時值表示

單一參數(shù)正弦交流電路純電阻電路（2）波形圖表示在純電阻電路中，電阻元件的電壓與電流的波形圖如圖所示。單一參數(shù)正弦交流電路純電阻電路（3）相量表示在純電阻電路中，用相量表示電壓與電流的關(guān)系為：

電阻元件的電壓與電流的相量圖如圖所示。單一參數(shù)正弦交流電路純電阻電路

單一參數(shù)正弦交流電路純電感電路變壓器和電機(jī)的線圈、日光燈的整流器等都是電感線圈，當(dāng)它們的電阻值非常小，可以忽略不計(jì)時，可以認(rèn)為它們是純電感線圈。純電感線圈與交流電源連接組成純電感電路，單一參數(shù)正弦交流電路純電感電路（1）瞬時值表示

單一參數(shù)正弦交流電路純電感電路（2）波形圖表示電感對交流電流起阻礙作用的能力稱為感抗，用XL表示，單位為Ω，其表達(dá)式為：

單一參數(shù)正弦交流電路純電感電路（3）相量表示用相量表示電壓與電流的關(guān)系為：

單一參數(shù)正弦交流電路純電容電路純電容元件是理想化的電容器，即忽略電容器的漏電現(xiàn)象，也不考慮介質(zhì)的損耗。純電容元件與交流電源連接組成純電容電路，在純電容電路中，電壓與電流的關(guān)系可以用瞬時值、波形圖和相量表示。單一參數(shù)正弦交流電路純電容電路（1）瞬時值表示

比較電壓和電流的關(guān)系式可見：電容兩端的電壓u和電流i也是同頻率的正弦量，電流的相位超前電壓90°。單一參數(shù)正弦交流電路純電容電路（2）波形圖表示電壓與電流在數(shù)值上滿足關(guān)系式：

單一參數(shù)正弦交流電路純電容電路（2）波形圖表示電容對交流電流起阻礙作用的能力稱為容抗，用XC表示，單位為Ω，其表達(dá)式為：

單一參數(shù)正弦交流電路純電感電路（3）相量表示用相量表示電壓與電流的關(guān)系為：

單一參數(shù)正弦交流電路特性比較特性名稱電阻R電感L電容C阻抗特性阻抗電阻R感抗XL=

L容抗XC=1/(

C)直流特性呈現(xiàn)一定的阻礙作用通直流，阻交流（相當(dāng)于短路）通交流，隔直流（相當(dāng)于開路）交流特性呈現(xiàn)一定的阻礙作用通低頻，阻高頻通高頻，阻低頻伏安關(guān)系大小關(guān)系UR=RIRUL=XLILUC=XCIC相位關(guān)系（電壓與電流相位差）

=0°

=90°

=

90°單相正弦交流電路

單相正弦交流電路

單相正弦交流電路由電壓相量所組成的直角三角形，稱為電壓三角形。利用這個電壓三角形，可求得電源電壓的有效值。

單相正弦交流電路

單相正弦交流電路

單相正弦交流電路當(dāng)"XL>XC"，">0"電路中的電流滯后于電壓""角，此時電路呈感性。當(dāng)"XL<XC"，"<0"電路中的電流超前于電壓""角，此時電路呈容性。當(dāng)"XL=XC"，"=0"電路中電流與電壓同向，此時電路呈阻性。這是RLC串聯(lián)電路的一種特殊工作狀態(tài)，稱為串聯(lián)諧振。單相正弦交流電路由KCL定律得出電流的相量形式為：

單相正弦交流電路RLC并聯(lián)電路的復(fù)導(dǎo)納為：

復(fù)導(dǎo)納的模為：

復(fù)導(dǎo)納的導(dǎo)納角為：

單相正弦交流電路當(dāng)"BC<BL"

("XL>XC")時，"B<0"，"IC<IL"，"Y<0"，即??

?比??

?滯后"Y"，此時電路呈感性。當(dāng)"BC>BL"

("XL<XC")時，"B>0"，"IC>IL"，"Y>0"，即??

?比??

?超前"Y"，此時電路呈容性。當(dāng)"BC=BL"

("XL=XC")時，"B=0"，"IC=IL"，"Y"="0"，即??

?與??

?同相此時電路呈阻性。這是RLC并聯(lián)電路的一種特殊工作狀態(tài)，稱為并聯(lián)諧振。單相正弦交流電路內(nèi)容RLC串聯(lián)電路RLC并聯(lián)電路等效阻抗阻抗大小阻抗角電壓或電流關(guān)系大小關(guān)系電路性質(zhì)感性電路容性電路諧振電路功率的計(jì)算正弦交流電路的功率瞬時功率

負(fù)載的瞬時功率是隨時間變化的?？梢钥闯鏊矔r功率有時為正，有時為負(fù)。當(dāng)負(fù)載功率為正值時，表示負(fù)載從電源吸收能量；當(dāng)負(fù)載功率為負(fù)值時，表示從負(fù)載中的儲能元件（如電感、電容）中釋放出能量送回電源。瞬時功率的單位為瓦特（W）。功率的計(jì)算正弦交流電路的功率有功功率（平均功率）和功率因數(shù)瞬時功率的平均值稱為平均功率，也叫有功功率，它是電路能源消耗的表現(xiàn)，

功率的計(jì)算正弦交流電路的功率有功功率（平均功率）和功率因數(shù)

功率的計(jì)算正弦交流電路的功率無功功率由于電路中有儲能元件電感和電容，它們雖不消耗功率，但與電源之間要進(jìn)行能量交換，這種能量交換的規(guī)模用無功功率Q表示，對于任意一個無源二端網(wǎng)絡(luò)，其無功功率可定義為：

功率的計(jì)算正弦交流電路的功率無功功率在電路中既有電感元件又有電容元件時，無功功率相互補(bǔ)償，它們在電路內(nèi)部先相互交換一部分能量后，不足部分再與電源進(jìn)行交換，則無源二端網(wǎng)絡(luò)的無功功率為：

無源二端網(wǎng)絡(luò)的無功功率是電感元件的無功功率與電容元件的無功功率的代數(shù)和。QL為正值，QC為負(fù)值，Q為一代數(shù)量，可正可負(fù)，單位為乏（var）。功率的計(jì)算正弦交流電路的功率視在功率在交流電路中，端電壓與電流有效值的乘積稱為視在功率，用S表示，即：

視在功率的單位為伏安（V·A）或千伏安（kV·A）。功率的計(jì)算正弦交流電路的功率視在功率

視在功率S通常用來表示電氣設(shè)備的容量，說明電氣設(shè)備可能轉(zhuǎn)換的最大功率。由于電源設(shè)備（如變壓器、發(fā)電機(jī)等）所發(fā)出的有功功率隨負(fù)載的功率因數(shù)變化，不是一個常數(shù)，因此電源設(shè)備通常只用視在功率表示其容量，而不是用有功功率表示。功率的計(jì)算正弦交流電路的功率視在功率有功功率P、無功功率Q、視在功率S之間存在如下關(guān)系

S，P，Q構(gòu)成一個直角三角形，稱為功率三角形。功率的計(jì)算正弦交流電路的功率視在功率在如圖所示的RLC串聯(lián)電路中，電阻為30W，電感為127mH，電容為40μF，電路兩端的電壓u=311sin314t

V。試求（1）電路的阻抗值；（2）電流的有效值；（3）各元件兩端電壓的有效值；（4）電路的有功功率、無功功率、視在功率。

功率的計(jì)算正弦交流電路的功率視在功率在如圖所示的RLC串聯(lián)電路中，電阻為30W，電感為127mH，電容為40μF，電路兩端的電壓u=311sin314t

V。試求（1）電路的阻抗值；（2）電流的有效值；（3