電工基礎(chǔ) 第二版 課件 謝水英 項(xiàng)目1、2 電工常識(shí)和Ｍultisim電路仿真軟件、簡(jiǎn)單直流電路

《電工基礎(chǔ)》浙江省十一五重點(diǎn)規(guī)劃教材電

是一種自然現(xiàn)象，是一種能量。自然界的閃電就是電的一種現(xiàn)象。電是像電子和質(zhì)子這樣的亞原子粒子之間產(chǎn)生的排斥力和吸引力的一種屬性。它是自然界四種基本相互作用之一。電或電荷有兩種:我們把一種叫做正電，另一種叫做負(fù)電。

電是個(gè)一般術(shù)語(yǔ)，是靜止或移動(dòng)的電荷所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。在大自然里，電的機(jī)制給出了很多眾所熟知的效應(yīng)，例如閃電、摩擦起電、靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等等。電的分類(lèi)分類(lèi)靜電直、交流電現(xiàn)象靜止的電荷(通常存在于絕緣體內(nèi)，如橡膠、毛皮、琥珀、云層)流動(dòng)的電荷放電時(shí)間瞬間放電(皮秒~微秒)，通常是由于擊穿絕緣體導(dǎo)致的放電。持續(xù)放電(通常是存在于電路中的)能量由大到小可為:閃電、脫毛衣、塑料尺等由大到小可為:億萬(wàn)伏發(fā)電機(jī)輸出電、工業(yè)用電、民用電、電池等人體感覺(jué)通常不易感(除閃電外)36V以上即可對(duì)人體造成傷害電的應(yīng)用項(xiàng)目一電工常識(shí)和Ｍultisim電路仿真軟件萬(wàn)用表1.4發(fā)電、輸電概述1.1工廠供電1.2

安全用電常識(shí)1.3Ｍultisim電路仿真軟件1.5目錄▲典型問(wèn)題

電是怎么產(chǎn)生的？又是怎么輸送過(guò)來(lái)的？如何安全用電？怎么測(cè)量？電路中的物理量可以仿真測(cè)量么？▲知識(shí)能力目標(biāo)1．了解電的產(chǎn)生及其輸送過(guò)程；掌握安全用電常識(shí)與急救常識(shí)。2．掌握使用萬(wàn)用表測(cè)量電阻與電壓、電流的方法。3．掌握Ｍultisim電路仿真軟件的使用方法，能對(duì)電路基本物理量進(jìn)行仿真測(cè)量1.1發(fā)電輸電概述1.1.1電能的產(chǎn)生1.1.2

電力系統(tǒng)的組成1.1發(fā)電、輸電概述1.1.1電能的產(chǎn)生電能是二次能源，是發(fā)電廠用其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的，按能源種類(lèi)的不同，發(fā)電廠可分為：水力、火力、風(fēng)力、核能、太陽(yáng)能等發(fā)電廠。1.1.2電力系統(tǒng)的組成電力網(wǎng)：連接發(fā)電廠和用戶(hù)之間的環(huán)節(jié)稱(chēng)為電力網(wǎng)。電力系統(tǒng)：

發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶(hù)組成的統(tǒng)一整體稱(chēng)為電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、傳輸與分配。

T1T2用戶(hù)T2用戶(hù)T2用戶(hù)

T1發(fā)電廠發(fā)電廠LLLL電力網(wǎng)圖1-1電力系統(tǒng)示意圖T1—升壓變壓器T2—降壓變壓器L—輸電線路1.發(fā)電廠核電廠:一次能源為核能。水力發(fā)電廠:一次能源為水勢(shì)能?；鹆Πl(fā)電廠:一次能源為煤、油、天然氣。風(fēng)力發(fā)電廠:一次能源為風(fēng)能。太陽(yáng)能發(fā)電廠:一次能源為太陽(yáng)能。

目前我國(guó)主要是火力發(fā)電和水力發(fā)電。光伏發(fā)電有望成為我國(guó)最主要能源之一。光伏發(fā)電我國(guó)近八成的土地光照充沛，光能資源分布較為均勻。與水電、風(fēng)電以及核電等相比，太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有任何排放和噪聲，應(yīng)用技術(shù)較成熟，除了日照外，不需任何“燃料”。從站址的選擇來(lái)說(shuō)，城市中的樓頂、空地都可以被應(yīng)用。除大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)應(yīng)用外，太陽(yáng)能還可以通過(guò)抽水、超導(dǎo)、蓄電池和制氫等多種方式儲(chǔ)存。在全球低碳經(jīng)濟(jì)與新能源革命的大趨勢(shì)下，光伏發(fā)電有望成為我國(guó)未來(lái)份額最大的主導(dǎo)能源之一。國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至去年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)4318萬(wàn)千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。變電所升壓變電所降壓變電所架空線路電力線路電纜線路2.電力網(wǎng)目前我國(guó)主要有：華東、華中、華北、東北、西北和南方六大電力網(wǎng)。電力網(wǎng)由變電所和輸電線路組成。變電所升壓變電所降壓變電所架空線路電力線路圖1-2架空線路的組成元件防震錘導(dǎo)線避雷線絕緣子桿塔線夾基礎(chǔ)接地裝置電纜線路

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電力網(wǎng)額定電壓有3、6、10、35、60、110、220、330、500kV。2.電力網(wǎng)目前我國(guó)主要有：華東、華中、華北、東北、西北和南方六大電力網(wǎng)。電力網(wǎng)由變電所和輸電線路組成。3.用戶(hù)

一但中斷供電，將造成人身事故，重大電氣設(shè)備損壞，使生產(chǎn)、生活秩序很難恢復(fù)。如大型醫(yī)院，煉鋼廠，石油提煉廠或礦井等。

一但中斷供電，將造成主要電氣設(shè)備損壞，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，使生產(chǎn)、生活秩序受到一定影響。例如煤氣站的鼓風(fēng)機(jī)、10噸以下的電弧煉鋼爐的低壓用電設(shè)備和剛玉冶煉電爐變壓器等。三級(jí)負(fù)荷:一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷以外的其他負(fù)荷。例如一般加工車(chē)間，倉(cāng)庫(kù)，辦公室。供電方式無(wú)特殊要求。最少用兩個(gè)獨(dú)立電源供電，一個(gè)為備用電源。由兩個(gè)回路供電，分別引自不同變壓器或兩段母線。一級(jí)負(fù)荷:二級(jí)負(fù)荷:1.2工廠供電YY電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)照明YY電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)照明

廠總變電所車(chē)間變電所圖1-3工廠配電系統(tǒng)示意圖（放射式）廠總變電所6~10kV380/220V35~110kV工廠配電系統(tǒng)聯(lián)接方式有：放射式、樹(shù)干式和環(huán)式。1.3安全用電常識(shí)1.3.1安全用電的意義1.3.2電流對(duì)人體的傷害1.3.3

保護(hù)接地各保護(hù)接零1.3.4

安全用電措施1.3.5

觸電急救常識(shí)1.3.1安全用電的意義

在生產(chǎn)和生活中，電氣設(shè)備和家用電器的使用越來(lái)越廣泛，但在使用電能的過(guò)程中，如不注意安全用電，就可能造成人身觸電和設(shè)備的損壞，給生產(chǎn)、生活造成很大的影響，因此，注意安全用電是非常必要的。1.3.2電流對(duì)人體的傷害(一）觸電：人體因觸及帶電體面承受過(guò)高的電壓，以致死亡或局部受傷的現(xiàn)象。

觸電依據(jù)傷害程度不同，可分為電擊和電傷兩種。1、電擊：指因電流通過(guò)人體面使內(nèi)部器官受傷的現(xiàn)象。2、電傷：指人體外部由于電弧或熔斷器熔斷時(shí)飛濺起的金屬沫等而造成的燒傷現(xiàn)象。

這是最危險(xiǎn)的觸電事故。通過(guò)人體的工頻電流超過(guò)10mA，或直流電流超過(guò)50mA時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生呼吸困難、肌肉痙攣、中樞神經(jīng)遭受損害，從而使心臟停止跳動(dòng)，以致死亡。

電擊傷害的程度取決于通過(guò)人體電流的大小、持續(xù)時(shí)間、電流的頻率以及電流通過(guò)人體的途徑等。

(一）觸電的形式:

單相觸電、雙相觸電、跨步電壓觸電。單相觸電：

當(dāng)人體接觸帶電設(shè)備或線路中的某一相導(dǎo)體時(shí)，一相電流通過(guò)人體經(jīng)大地回到中性點(diǎn)的觸電方式。(1)電源中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相觸電，如圖1-4(a)。這時(shí)人體處于相電壓下，危險(xiǎn)較大。(2)電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相觸電，如圖1-4(b)。圖1-4單相觸電圖2.雙相觸電

雙相觸電是指人體的不同部位分別同時(shí)接觸二條相線所引起的觸電事故。如圖1-5所示，這時(shí)人體處于線電壓下。圖1-5雙相觸電

3.跨步電壓觸電

在高壓輸電線斷線落地點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生電壓降，人體走近時(shí)兩腳之間承受跨步電壓而觸電。如圖1-6所示。圖1-6跨步電壓觸電1、保護(hù)接地將電氣設(shè)備的金屬外殼或構(gòu)架接地。

適用于電源中性點(diǎn)不接地的三相三線制供電系統(tǒng)中。

當(dāng)出現(xiàn)漏電或一相碰殼時(shí)，外殼未接地，人體觸及外殼時(shí)觸電。M3~rRIRCrDID圖1-7保護(hù)接地和短路電流rD一般為4

以下1.3.3保護(hù)接地和保護(hù)接零2、保護(hù)接零將電氣設(shè)備的金屬外殼或構(gòu)架接零線。圖1-8保護(hù)接零ISCrDM3~

當(dāng)出現(xiàn)漏電或一相碰殼時(shí)，外殼未接零線，人體觸及外殼時(shí)觸電。

適用于電源中性點(diǎn)接地的三相四線制供電系統(tǒng)中。3、工作接地工作接地即三相電源中性點(diǎn)（或變壓器中心點(diǎn)）接地，如圖1-9中NO所示。圖1-9電源中心點(diǎn)保護(hù)接地工作接地的作用：（1）降低人體觸電電壓。在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中，當(dāng)一相接地而人體又觸及另一相時(shí)，人體將受到線電壓。但對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，人體受到的為相電壓。（2）迅速切斷故障。（3）降低電氣設(shè)備對(duì)地的絕緣水平。（4）中性點(diǎn)接地的低壓系統(tǒng)可以同時(shí)向用戶(hù)提供兩種電壓，即線電壓和相電壓。1.3.4安全用電措施

1.建立健全安全管理制度和操作規(guī)程,普及安全用電常識(shí)。2.電氣設(shè)備采用保護(hù)接地或保護(hù)接零。3.安裝漏電保護(hù)裝置。4.火線進(jìn)開(kāi)關(guān)。5.對(duì)一些特殊電氣設(shè)備或潮濕場(chǎng)所，采用安全電壓供電。我國(guó)規(guī)定工頻有效值42V、30V、24V、12V和6V為安全電壓。6．檢修電路時(shí)，必須在拉下總電閘或拔下保險(xiǎn)盒的插蓋后才能操作。必要時(shí)要在總電閘位置掛上禁令閘警示牌。7．電工操作前的預(yù)防措施：穿上電工絕緣膠鞋；站在干燥的木凳或木板上；使用電工絕緣工具。8．日常生活中的安全用電1.3.5接電急救常識(shí)1．切斷電源，有3種處理方式：

（1）若開(kāi)關(guān)不在附近時(shí)，可用有絕緣柄的鋼絲鉗一先一后分別切斷兩根電線。

（2）用干燥的木棒或竹竿將觸電身上的電線挑開(kāi)（千萬(wàn)不能用手去拉觸電者）。

（3）若觸電者在高處，還應(yīng)防止觸電者脫離電源后摔傷。2．急救：人工呼吸；人工心外擠壓法。1.4萬(wàn)用表1.4.1萬(wàn)用表的結(jié)構(gòu)1.4.2

萬(wàn)用表測(cè)量方法1.4.3

萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理1.4.1萬(wàn)用表結(jié)構(gòu)萬(wàn)用表的基本原理:

利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當(dāng)微小電流通過(guò)表頭，就會(huì)有電流指示。但表頭不能通過(guò)大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進(jìn)行分流或降壓，從而測(cè)出電路中的電流、電壓和電阻。指針式萬(wàn)用表結(jié)構(gòu):

由上下兩部分組成。上半部分為表盤(pán)部分，包括機(jī)械調(diào)零和標(biāo)度盤(pán)。下半部分為選擇開(kāi)關(guān)部分包括0Ω旋扭、選擇開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）、量程、測(cè)試筆插座。如圖1-10所示。圖1-10萬(wàn)用表面板圖1.4.2萬(wàn)用表測(cè)量方法1.測(cè)量電阻兩根測(cè)試筆分別接觸被測(cè)電阻（或電路）（如圖1-11所示）兩端，讀出指針在歐姆刻度線（第一條線）上的讀數(shù)，再乘以該檔標(biāo)的倍率，就是所測(cè)電阻的阻值。圖1-11萬(wàn)用表測(cè)電阻注意:1.檔位開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到電阻檔;2.調(diào)零：先將測(cè)試筆搭在一起短路，指針將向右偏轉(zhuǎn)，隨即調(diào)整“Ω”調(diào)零旋鈕，使指針恰好指到0。3.要先估計(jì)所測(cè)電阻的大小,選擇合適的電阻檔,使測(cè)量時(shí)指針指在中間位置,測(cè)量較準(zhǔn)確。2.測(cè)量直流電壓

首先估計(jì)一下被測(cè)電壓的大小，然后將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥至適當(dāng)?shù)闹绷麟妷毫砍蹋瑢⒄砉P接被測(cè)電壓“+”端，負(fù)表筆接被測(cè)量電壓“-”端（如圖1-12所示）。然后根據(jù)該擋量程數(shù)字與標(biāo)直流符號(hào)“DC-”刻度線（第二條線）上的指針?biāo)笖?shù)字，來(lái)讀出被測(cè)電壓的大小。圖1-12萬(wàn)用表測(cè)電壓3.測(cè)量直流電流

先估計(jì)一下被測(cè)電流的大小，然后將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥至合適的電流量程，再把萬(wàn)用表串接在電路中（如圖1-13所示）,讀出指針?biāo)鸽娏髯x數(shù)。圖1-13萬(wàn)用表測(cè)直流電流4.測(cè)量交流電壓

測(cè)交流電壓的方法與測(cè)量直流電壓相似，所不同的是因交流電沒(méi)有正、負(fù)之分，所以測(cè)量交流時(shí)，表筆也就不需分正、負(fù)。1.4.3

萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理1.測(cè)直流電流原理

如圖1-14（a）所示，在表頭上并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁ń蟹至麟娮瑁┻M(jìn)行分流，就可以擴(kuò)展電流量程。改變分流電阻的阻值，就能改變電流測(cè)量范圍。圖1-14萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理圖2.測(cè)直流電壓原理

如圖1-14（b）所示，在表頭上串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁ń斜对鲭娮瑁┻M(jìn)行降壓，就可以擴(kuò)展電壓量程。改變倍增電阻的阻值，就能改變電壓的測(cè)量范圍。圖1-14萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理圖3.測(cè)交流電壓原理如圖1-14（C）所示，因?yàn)楸眍^是直流表，所以測(cè)量交流時(shí)，需加裝一個(gè)并、串式半波整流電路，將交流進(jìn)行整流變成直流后再通過(guò)表頭，這樣就可以根據(jù)直流電的大小來(lái)測(cè)量交流電壓。

擴(kuò)展交流電壓量程的方法與直流電壓擴(kuò)大量程的方法相似。圖1-14萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理圖4.測(cè)電阻原理

如圖1-14（d）所示，在表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?，同時(shí)串接一節(jié)電池，使電流通過(guò)被測(cè)電阻，根據(jù)電流的大小，就可測(cè)量出電阻值。

改變分流電阻的阻值，就能改變測(cè)電阻檔的量程。

圖1-14萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流與電阻的原理圖習(xí)題1-12用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)某一電阻的阻值時(shí)，分別用×1、×10、×100三個(gè)電阻檔測(cè)了三次，指針?biāo)傅奈恢萌鐖D所示。其中1是

檔，2是用

檔，3是用

檔。為提高測(cè)量精度應(yīng)該用

檔，被測(cè)電阻約為

歐姆。習(xí)題已經(jīng)某電路元件兩端直流電壓在200-300V之間，現(xiàn)在指針式萬(wàn)用表的直流500V檔測(cè)量，測(cè)得指針如圖所示。問(wèn)：如果有250V刻度線，讀得刻度值是

，倍率

，讀數(shù)

V。若用50V這條刻度線，則刻度值是

，倍率

，讀數(shù)

V。1.5Multisim的用戶(hù)界面及基本操作1.5.1Multisim用戶(hù)界面1.5.2仿真基本操作1.5.1Multisim用戶(hù)界面

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)，使得電子線路的設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印刷電路板的自動(dòng)設(shè)計(jì)。

Multisim來(lái)源于加拿大圖像交互技術(shù)公司（InteractiveImageTechnologies，簡(jiǎn)稱(chēng)IIT公司）推出的以Windows為基礎(chǔ)的電路仿真軟件，原名EWB(Electronics

Workbench)。從EWB6.0版本開(kāi)始，IIT對(duì)EWB進(jìn)行了較大變動(dòng)，名稱(chēng)改為Multisim（多功能仿真軟件）。后被美國(guó)國(guó)家儀器（NI，NationalInstruments）公司收購(gòu)，軟件更名為NIMultisim。Multisim的特點(diǎn)：

（1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路。

（2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。

（3）Multisim帶有豐富的電路元件庫(kù)，提供多種電路分析方法。

（4）作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。

（5）Multisim還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測(cè)量方法。1.5.1Multisim軟件界面1．

Multisim的主窗口，如圖1-16所示。圖1-16Multisim主窗口2．菜單欄，如圖1-17所示。

圖1-17菜單欄3．工具欄，如圖1-18～1-20所示.圖1-18主工具欄圖1-18是主工具欄及按鈕名稱(chēng)，圖1-19是元器件工具欄及按鈕名稱(chēng)，圖1-20是虛擬儀器工具欄及儀器名稱(chēng)。圖1-19元器件工具欄圖1-19是元器件工具欄及按鈕名稱(chēng)圖1-20虛擬儀器工具欄圖1-20是虛擬儀器工具欄及儀器名稱(chēng)1.5.2Multisim仿真基本操作方法Multisim12仿真的基本步驟：（1）建立電路文件（2）放置元器件和儀表（3）元器件編輯（4）連線和進(jìn)一步調(diào)整（5）電路仿真（6）輸出分析結(jié)果１．創(chuàng)建電路具體建立電路文件的方法有以下幾種：（1）打開(kāi)Multisim時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)空白電路文件Design1*，保存時(shí)可以重新命名（2）菜單File/New（3）工具欄New按鈕（4）快捷鍵Ctrl+N２．放置元器件和儀表放置元器件的方法有以下幾種：（1）菜單PlaceComponent(放置組件)（2）在元件工具欄，用鼠標(biāo)直接點(diǎn)到某個(gè)器件庫(kù)，單擊

左鍵即可在彈出的元器件符號(hào)庫(kù)中選擇需要的器件。（3）在繪圖區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，利用彈出菜單中進(jìn)行選擇的

方法，進(jìn)行放置。（4）快捷鍵Ctrl+W

放置儀表可以點(diǎn)擊虛擬儀器工具欄相應(yīng)按鈕，或者使用菜單方式。3.元器件編輯（1）元器件參數(shù)設(shè)置

雙擊元器件，彈出相關(guān)對(duì)話框，選項(xiàng)卡包括：

Label：標(biāo)簽，Refdes即編號(hào)，由系統(tǒng)自動(dòng)分配，可以修改，但須保證編號(hào)唯一Display：顯示Value：數(shù)值，交流與直流Fault：故障設(shè)置，None－無(wú)故障（默認(rèn)）；Open－開(kāi)路；Short－短路；選中“Leakage”表示元件漏電Pins：引腳，設(shè)置各引腳編號(hào)、類(lèi)型、電氣狀態(tài)4.連線和進(jìn)一步調(diào)整連線：（1）自動(dòng)連線：?jiǎn)螕羝鹗家_，鼠標(biāo)指針變?yōu)椤笆弊中危苿?dòng)鼠標(biāo)至目標(biāo)引腳或?qū)Ь€，單擊，則連線完成。當(dāng)導(dǎo)線連接后呈現(xiàn)丁字交叉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)在交叉點(diǎn)放節(jié)點(diǎn)（Junction）。（2）手動(dòng)連線：?jiǎn)螕羝鹗家_，鼠標(biāo)指針變?yōu)椤笆弊中魏?，在需要拐彎處單擊，可以固定連線的拐彎點(diǎn)，從而設(shè)定連線路徑。添加節(jié)點(diǎn)可以使用菜單Place/Junction，或者使用快捷鍵Ctrl+J。（3）關(guān)于交叉點(diǎn)，Multisim12默認(rèn)丁字交叉為導(dǎo)通，十字交叉為不導(dǎo)通。對(duì)于十字交叉而希望導(dǎo)通的情況，可以分段連線，即先連接起點(diǎn)到交叉點(diǎn)，然后連接交叉點(diǎn)到終點(diǎn)；也可以在已有連線上增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)（Junction），從該節(jié)點(diǎn)引出新的連線，添加節(jié)點(diǎn)可以使用菜單Place/Junction，或者使用快捷鍵Ctrl+J。進(jìn)一步調(diào)整：（1）調(diào)整位置：?jiǎn)螕暨x定元件，移動(dòng)至合適位置；（2）改變標(biāo)號(hào)：雙擊進(jìn)入屬性對(duì)話框更改；（3）顯示節(jié)點(diǎn)編號(hào)以方便仿真結(jié)果輸出：菜單Options/SheetProperties/Sheetvisibility/NetNames，選擇ShowAll；（4）導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)刪除：右擊/Delete，或者點(diǎn)擊選中，按鍵盤(pán)Delete鍵。5.電路仿真基本方法：

(1)按下仿真開(kāi)關(guān)，電路開(kāi)始工作，Multisim界面的狀態(tài)欄右端出現(xiàn)仿真狀態(tài)指示；(2)雙擊示波器虛擬儀器符號(hào)，進(jìn)行儀器面板設(shè)置，獲得可視清晰的仿真結(jié)果。

(3)在示波器界面，可以點(diǎn)擊Reverse按鈕將其背景反色；(4)使用兩個(gè)測(cè)量標(biāo)尺，顯示區(qū)給出對(duì)應(yīng)時(shí)間及該時(shí)間的電壓波形幅值，也可以用兩個(gè)標(biāo)尺測(cè)量信號(hào)周期。6.輸出分析結(jié)果使用菜單命令Simulate/Analyses，以交、直流電源供應(yīng)二個(gè)串聯(lián)電阻為例，步驟如下：（1）菜單Simulate/Analyses/DCoperatingpoint；（2）選擇輸出節(jié)點(diǎn)：選中V(1)，點(diǎn)擊ADD；選中V(2)，點(diǎn)擊ADD；選中V(3)，點(diǎn)擊ADD，彈出圖1-33(a)所示對(duì)話框

；

(3）點(diǎn)擊Simulate，得到分析結(jié)果。例：交、直流電源供應(yīng)二個(gè)串聯(lián)電阻電路（1）電路圖（2）示波器測(cè)量得到的波形（3）選中要分析的節(jié)點(diǎn)（4）節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出小結(jié)一、Multisim用戶(hù)界面

用戶(hù)界面，包括菜單欄、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、主工具欄、虛擬儀器工具欄、元器件工具欄、仿真按鈕、狀態(tài)欄、電路圖編輯區(qū)等組成部分。二、仿真基本操作

基本步驟為：1.建立電路文件2.放置元器件和儀表3.元器件編輯4.連線和進(jìn)一步調(diào)整5.電路仿真6.輸出分析結(jié)果項(xiàng)目一小結(jié)

本項(xiàng)目重點(diǎn)學(xué)習(xí)掌握《電工基礎(chǔ)》的入門(mén)知識(shí)與技能。主要包括三方面：

首先，了解電力系統(tǒng)及工廠供電的知識(shí)，掌握安全用電基本知識(shí)，包括安全用電措施、觸電種類(lèi)、觸電的救護(hù)。

其次，了解電工測(cè)量的基本工具—萬(wàn)用表的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握使用萬(wàn)用表測(cè)量電阻、電壓、電流的方法。

第三，學(xué)習(xí)電路仿真軟件—Multisim，了解軟件的作用、包含的元器件等，掌握應(yīng)用此軟件進(jìn)行電路搭建、仿真測(cè)量、顯示等功能。ThankYou!項(xiàng)目二簡(jiǎn)單直流電路電阻Y-?聯(lián)接的等效變換2.4電路的基本物理量2.1全電路歐姆定律及電路的三種狀態(tài)2.2電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)2.33.7▲典型問(wèn)題

如下圖2-1所示為手電筒照明電路實(shí)物圖。此電路小電珠發(fā)光強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)？干電池舊了后小電珠發(fā)光變暗的原因是什么？二節(jié)干電池是怎樣一種連接關(guān)系？圖2-1手電筒電路實(shí)物圖▲知識(shí)能力目標(biāo)1．掌握電路的基本概念及基本物理量，如電流、電壓、電位、電功率。掌握關(guān)聯(lián)方向與非關(guān)聯(lián)方向?qū)ξ锢砹坑?jì)算公式的影響。2．熟練掌握全電路歐姆定律及電路的三種狀態(tài)的特點(diǎn)。3．掌握電阻串、并聯(lián)電路的規(guī)律與應(yīng)用。4．掌握電阻星—三角聯(lián)接的等效變換規(guī)律與條件。2.1簡(jiǎn)單直流電路2.1.1電路和電路模型2.1.2電流2.1.3電壓與電動(dòng)勢(shì)2.1.4電流、電壓的關(guān)聯(lián)參與方向與非關(guān)聯(lián)參考方向2.1.5電阻與電阻器2.1.6電能與電功率2.1電路的基本物理量2.1.1電路和電路模型

電流通過(guò)的路徑叫電路。將上面實(shí)際電路中的各部分(如示圖2-2(a)所示)用能反映其主要性能的理想元件來(lái)代替，且用對(duì)應(yīng)的符號(hào)表示，得到電路如圖2-2(b)，叫電路模型圖。一個(gè)實(shí)際元件往往可以用一個(gè)或幾個(gè)理想元件的組合來(lái)表示，這種理想元件或其組合也叫電路模型。圖2-2手電筒電路2.1.2電流

定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流。

電流的大小規(guī)定用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量多少來(lái)表示，即：

電流基本單位：安培(A)。電流的常用單位有毫安（mA），微安(uA)，1A＝103mA＝106μA，在電力系統(tǒng)中還用千安（KA），1kA＝103A。（2-1）

電流方向：規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。如果電流方向不隨時(shí)間變化稱(chēng)為直流電：（2-2）

當(dāng)某段電路中電流的方向難以判斷時(shí)，可先任意假定電流的參考方向（也稱(chēng)正方向），然后列方程求解。當(dāng)解得的電流為正值時(shí)，說(shuō)明電流的實(shí)際方向與參考方向一致，反之，解得的電流為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。

電流的測(cè)量時(shí)，利用安培表或萬(wàn)用表電流檔進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)電表應(yīng)串聯(lián)在電路中且注意量程、交直流選擇，測(cè)量直流時(shí)要注意正負(fù)端子不能接反。電流實(shí)例，如圖2-3至圖2-9所示。圖2-3雷電時(shí)的電流

圖2-4磁場(chǎng)中的電流圖2-5太陽(yáng)持續(xù)噴射出的帶電粒子流圖2-6極光中的電流

圖2-7弧焊時(shí)的電流

圖2-8電子束加工時(shí)的電流

圖2-9離子束加工時(shí)的電流2.1.2電壓與電位1．電壓與電位

定義：電場(chǎng)力將單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱(chēng)為a、b兩點(diǎn)間的電壓，即：（2-3）

電壓的基本單位是伏特（V），1伏特（V）=1J/C。電壓的常用單位有毫伏（mV）,微伏（uV）,千伏(KV)。1V＝103mV＝106μV,1kV＝103V。

在實(shí)際使用中，僅僅知道兩點(diǎn)間的電壓數(shù)值往往是不夠的，還必須知道這兩點(diǎn)中哪一點(diǎn)電位高、哪一點(diǎn)電位低。

什么是電位呢？圖2-10電位的參考點(diǎn)

定義：在電路中任選一點(diǎn)做為參考點(diǎn),且規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零，則某點(diǎn)的電位就是由該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，如圖2-10所示。即：（2-4）單位與電壓相同，為伏特（V）。通常參考點(diǎn)選擇為地面或儀表機(jī)器的外殼，用接地符號(hào)“⊥”表示。某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。電位是相對(duì)的，其大小、正負(fù)隨電路參考點(diǎn)選擇不同而變化。

如果已知a、b兩點(diǎn)的電位各為VaVb,則此兩點(diǎn)間的電壓：

（2-5）

即兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位之差。

電壓方向：規(guī)定把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向，因此電壓又稱(chēng)作電壓降。

在實(shí)際分析中，電路某兩點(diǎn)電位高低有時(shí)并不知道，為分析計(jì)算方便，須先假設(shè)一端為高電位，即假定電壓的方向，此方向?yàn)閰⒖挤较颉?/p>

電壓的測(cè)量：利用伏特表。伏特表應(yīng)并聯(lián)在電路中且注意量程，直流伏特表接線端子正負(fù)不能接反。（1）高壓圖標(biāo)（國(guó)外、國(guó)內(nèi)），如圖2-11。圖2-11高壓圖標(biāo)（2）高電壓應(yīng)用，如圖2-12。圖2-12高電壓應(yīng)用實(shí)物圖（3）低電壓應(yīng)用，如圖2-13。圖2-13低電壓應(yīng)用實(shí)物圖2．電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)是描述電源性質(zhì)的重要物理量。在電源內(nèi)部，非靜電力（如蓄電池中是化學(xué)力）把單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功，稱(chēng)為電源的電動(dòng)勢(shì)。

定義式：

（2-6）單位：伏特，與電壓相同。方向：在電源內(nèi)部從負(fù)極指向正極。注意：電源在開(kāi)路時(shí)兩端的電壓大小等于電源電動(dòng)勢(shì)，方向與之相反。

例2-1一太陽(yáng)能電池板,測(cè)得它的開(kāi)路電壓為800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與一個(gè)阻值為20Ω的電阻連成一閉合電路,則它的路端電壓是:()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V解：開(kāi)路電壓大小等于電動(dòng)勢(shì)，據(jù)短路電流，可知內(nèi)阻：內(nèi)電阻與外接電阻相等，所以端電壓：因此，答案應(yīng)選擇D。3．電位的計(jì)算計(jì)算步驟：(1)選參考點(diǎn)，設(shè)其電位為零；(2)標(biāo)出電路中各元件上的電流參考方向并計(jì)算其電流大?。?3)計(jì)算各點(diǎn)至參考點(diǎn)間的電壓即為各點(diǎn)的電位。例2-2如圖2-14所示電路，求各點(diǎn)電位。圖2-14例2-2圖

解:

選a為參考點(diǎn)：Va=0、Vb=Uba=4V、Vc=Uca=10V；

選b為參考點(diǎn)：Vb=0、Va=Uab=-4V、Vc=Ucb=6V

選c為參考點(diǎn)：Vc=0、Va=Uac=-10V、Vb=Ubc=-6V例2-3求如圖2-15所示電路中圖2-15例2-3圖解：圖2-15圖2-16注意：

（1）電位值是相對(duì)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(huì)因參考點(diǎn)的不同而變，即與參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。

（3）當(dāng)電源的一個(gè)極接地時(shí)，如圖2-16(a)所示，可省略電源不畫(huà)，而用沒(méi)有接地極的電位代替電源。如示圖2-16(b)所示。圖2-16簡(jiǎn)畫(huà)電源電路圖2.1.4電流、電壓的關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向1．參考方向

電流的參考方向如示圖2-17所示，則：(a)圖參考正方向與實(shí)際方向一致，i>0；(b)圖參考正方向與實(shí)際方向相反，i<0。圖2-17電流的參考方向圖圖2-18電壓的參考方向圖

電壓的實(shí)際極性（用“+”、“-”表示）和參考方向（用剪頭表示）如圖2-18所示，若參考正方向與實(shí)際方向一致，則U>0，如圖（a)所示；參考正方向與實(shí)際方向相反，則U<0，如圖（b)所示。2．關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)參考方向

關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電流和電壓的參考方向一致，即符合歐姆定律U=IR，這樣的參考方向稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向。

非關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電流和電壓的參考方向不一致，應(yīng)用歐姆定律時(shí)要用公式U=-IR，這樣的參考方向稱(chēng)為非關(guān)聯(lián)參考方向。

在關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)兩種情況下，含源支路端電壓的計(jì)算式是不一樣的，如圖2-19圖(a)~d）所示。圖中箭頭均為電壓與電流的參考方向。圖2-19關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)情況電壓的不同計(jì)算式2.1.5電阻與電阻器1．電阻與電導(dǎo)

物體對(duì)電流的阻礙作用，稱(chēng)為該物體的電阻，用符號(hào)R表示。金屬導(dǎo)體的電阻可用電阻定律來(lái)計(jì)算，即：（2-7）

電阻的基本單位是歐姆（Ω），常用單位有千歐（KΩ）、兆歐（MΩ）。它們之間的換算關(guān)系是：1MΩ=103KΩ=106Ω。

ρ為電阻率，是反映材料導(dǎo)電性能的物理量。據(jù)物體電阻率的大小可將物體分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三類(lèi)。紫銅、鋁、銀的電阻率較小，屬于良導(dǎo)體；硅、鍺是半導(dǎo)體；純凈的陶瓷屬于絕緣體。材料的電阻還與溫度有關(guān)，金屬材料的電阻一般隨著溫度的升高而成正比增大，可用下面公式來(lái)計(jì)算：（2-8）式中α為電阻溫度系數(shù).溫度每升高1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻的增加值與原來(lái)電阻的比值，叫做電阻溫度系數(shù)，它的單位是1／℃。R1--溫度為t1時(shí)的電阻值，R2--溫度為t2時(shí)的電阻值。金屬材料據(jù)電阻溫度系數(shù)α的大小可作不同用途：α大，可以制成溫度計(jì)；α小可以制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。

有些金屬當(dāng)溫度下降到接近絕對(duì)零度時(shí)，電阻會(huì)突然變成零的現(xiàn)象稱(chēng)為超導(dǎo)現(xiàn)象，此時(shí)這種導(dǎo)體稱(chēng)為超導(dǎo)體。實(shí)際的超導(dǎo)材料因一定的溫度下電阻值接近為零而使其在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)電阻值不變時(shí)，其上的電壓與電流成線性關(guān)系，此類(lèi)電阻可稱(chēng)為線性電阻。其伏安特性為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖1-20(a)所示。非線性電阻的伏安特性是一條曲線，如圖1-20(b)所示為二極管的伏安特性。圖2-20電阻伏安關(guān)系圖

電阻的倒數(shù)稱(chēng)為電導(dǎo)，是表征材料導(dǎo)電能力的一個(gè)參數(shù)，用符號(hào)G表示：

電導(dǎo)的單位：西門(mén)子，簡(jiǎn)稱(chēng)西（S）。2．電阻器

電阻器是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙阻礙作用的耗能元件的總稱(chēng)，如電爐、白熾燈、各種成品電阻器等。

電阻器上的主要參數(shù)：標(biāo)稱(chēng)電阻，額定功率和允許誤差。標(biāo)稱(chēng)阻值和允許誤差一般會(huì)標(biāo)在電阻體上，體積小的電阻則用色環(huán)標(biāo)注。表1-9色環(huán)電阻的對(duì)照關(guān)系例2-44環(huán)電阻，依次為：黃橙紅金，讀為4300Ω=4.3K，誤差為±5%。例2-5

5環(huán)電阻依次為：橙白黃紅銀，讀為39400Ω=39.4K，誤差為±10%。

目前網(wǎng)絡(luò)上有色環(huán)電阻在線計(jì)算器（如圖2-21），可以輸入色環(huán)顏色后直接讀出電阻值及誤差。圖2-21色環(huán)電阻計(jì)算器

電阻器種類(lèi)很多，按外形結(jié)構(gòu)可分為固定式和可變式兩大類(lèi).按制造材料可分為膜式（碳膜、金屬膜等）和線繞式兩類(lèi)。膜式電阻的阻值范圍大，功率一般為幾瓦，金屬線繞式電阻器正好相反。如圖1-22為幾種常用電阻及其外形。

電阻器阻值的大小用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量。對(duì)阻值特別大的（如電器的絕緣電阻）采用絕緣電阻表（也叫兆歐表或搖表）來(lái)測(cè)量。

電阻器的選用主要是據(jù)電路和設(shè)備的實(shí)際要求，從電氣性能到經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面綜合考慮。一般是考慮阻值、額定功率、允許偏差。即電阻的標(biāo)稱(chēng)阻值應(yīng)和電路要求相符合，額定功率應(yīng)該是電阻器在電路中實(shí)際消耗功率的1.5-2倍，允許偏差在要求的范圍內(nèi)。圖2-22常用電阻及其外形圖2.1.6電能與電功率1．電能

在電路中，電源則將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，而負(fù)載將電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能，如機(jī)械能、光能、熱能等，如圖2-23所示。圖2-23常見(jiàn)用電器件實(shí)物圖

電能的轉(zhuǎn)化通過(guò)電流做功實(shí)現(xiàn)，電流做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化。電流做功（簡(jiǎn)稱(chēng)電功）計(jì)算式：（2-9）

電功的基本單位是焦耳（J）。電功有一個(gè)常用單位：度，1度=1千瓦時(shí)。電能表（俗稱(chēng)電度表）就是測(cè)量電能的消耗量的儀表。

若是純電阻電路（如電爐、電飯煲、電熨斗、白熾燈等），則

（2-10）2．電功率單位時(shí)間內(nèi)電能轉(zhuǎn)化為其他能的多少稱(chēng)為電功率。定義式：（2-11）交流電路：直流電路：

電功率的基本單位是瓦特（W），1J/S=1W。常用單位千瓦（KW），1KW=103W；馬力（俗稱(chēng)匹）是空調(diào)、電動(dòng)機(jī)功率的常用單位，1馬力=735W。

在計(jì)算電功率時(shí)，若U與I為關(guān)聯(lián)參考方向，則用P=UI；當(dāng)U與I為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，用P=-UI。

注意：（1）無(wú)論是關(guān)聯(lián)方向還是非關(guān)聯(lián)方向，只要功率P>0,則此電器設(shè)備消耗電功率，為負(fù)載；P<0時(shí),則電器設(shè)備輸出電功率，為電源。（2）有些電器設(shè)備有時(shí)為負(fù)載，有時(shí)為電源，如手機(jī)電板。

例2-6（1）在圖2-24中，若電流均為2A，U1＝1V，U2＝-1V，求該兩元件消耗或產(chǎn)生的功率。（2）在圖2-30（b）中，若元件產(chǎn)生的功率為4W，求電流I。

解：（1）對(duì)圖2-24（a），電流、電壓為關(guān)聯(lián)參考方向，元件的電功率為表明元件消耗功率，為負(fù)載。

圖2-24（b），電流、電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向，元件的電功率為表明元件消耗功率，為負(fù)載。（2）圖2-24（b）中電流、電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向，且是產(chǎn)生功率，故即電流大小為4A，方向與圖中參考方向相反。

例2-7有一盞“220V60W”的電燈接到220V電壓下工作。試求：（1）電燈的電阻；（2）工作時(shí)的電流；（3）如果每晚用三小時(shí)，問(wèn)一個(gè)月（按30天計(jì)算）消耗多少電能？解:由題意:①根據(jù)得電燈電阻②根據(jù)或得工作電流③由得用電

在實(shí)際生活中，電量常以“度”為單位，即“千瓦時(shí)”。

對(duì)60W的電燈，每天使用3小時(shí)，一個(gè)月(30天)的用電量為:W=（60/1000）×3×30=5.4(KWh)=5.4度2.1復(fù)習(xí)？電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)2.2全電路歐姆定律及電路的三種狀態(tài)2.2.1全電路歐姆定律2.2.2電器設(shè)備的額定值2.2.3電路的三種狀態(tài)2.2.1全電路歐姆定律圖2-25全電路模型圖

全電路是指電源（內(nèi)電路）和電源以外的電路（外電路）之總和。設(shè)某電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，外接負(fù)載電阻R，如圖2-25所示。則流過(guò)電路的電流I與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與外電路的電阻及電源內(nèi)電阻之和成反比。這就是全電路歐姆定律，公式如下：（2-12）圖2-25全電路模型圖

圖2-25所示電路中，電源的端電壓為U，負(fù)載電阻獲得的功率：上式中：EI為電源產(chǎn)生的功率，I2r為電源內(nèi)阻上消耗的功率，P=UI電路輸出的功率，即負(fù)載獲得的功率，其與負(fù)載電阻R的大小有關(guān)。當(dāng)R=r時(shí)，P有最大值，即

可見(jiàn)，電源的輸出功率并非始終隨負(fù)載的增大而增大，只有當(dāng)負(fù)載電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源輸出最大功率，這稱(chēng)為最大功率輸出定理。

最大輸出功率也叫瞬間功率，或者峰值功率。

一般來(lái)說(shuō)最大輸出功率是額定輸出功率的5到8倍。特別需要注意的是，設(shè)備是不能長(zhǎng)時(shí)間工作在最大輸出功率狀態(tài)下的，否則會(huì)損壞設(shè)備。

解方程組求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值。多次測(cè)量求解，然后求電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的平均值。

例2-8在示圖2-26中，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)電阻r=1Ω，定值電阻R0=4Ω，電位器的總阻值R=10Ω．求：電源的最大輸出功率多大？滑動(dòng)變阻器上消耗的功率的最大值是多大？圖2-26例2-8圖求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，可用圖2-26電路。改變外電阻R的阻值，讀出每次電流表A和端電壓U的數(shù)值，利用全電路歐姆定律來(lái)建立方程組:解：（1）電源的輸出功率應(yīng)出現(xiàn)在外電阻和內(nèi)電阻相等的時(shí)候，但現(xiàn)在有定值電阻在，這個(gè)條件已不可能滿(mǎn)足，只有在滑動(dòng)變阻器的電阻R為0時(shí)，輸出功率才最大，即（2）滑動(dòng)變阻器R的阻值改變時(shí)，通過(guò)它的電流、兩端電壓都在改變，可以將定值電阻R0合并到電源內(nèi)阻中，即當(dāng)個(gè)電阻R=r+R0=5Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器R上消耗最大功率5W。2.2.2電器設(shè)備的額定值電氣設(shè)備的額定值，通常有如下幾項(xiàng)：(1)額定電流(IN)：在額定環(huán)境條件（環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等）下，電氣設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許的最大電流。(2)額定電壓（UN）：額定電壓是用電器長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)適用的最佳電壓。若高于這個(gè)電壓，用電器容易燒壞，低于這個(gè)電壓，用電器不能正常工作，對(duì)有的用電器，若低于額定電壓太多，還可能造成用電器的損壞。額定電壓主要據(jù)電氣設(shè)備所允許的電流和材料的絕緣性能等因素決定。(3)額定功率（PN）：電氣設(shè)備在額定工作狀態(tài)下所消耗的功率。在直流電路中，額定電壓與額定電流的乘積就是額定功率，即PN=UNIN

電氣設(shè)備的額定值都標(biāo)在銘牌上，使用時(shí)必須遵守。

例題2-9把一個(gè)“10V，2W”的用電器A（純電阻R1）接到某一電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都不變的電源上，用電器A實(shí)際消耗的功率是2W；換上另一個(gè)“10V，5W”的用電器B（純電阻R2）接到這一電源上。問(wèn)：用電器B實(shí)際消耗的功率有沒(méi)有可能反而小于2W？什么條件下可能？（設(shè)電阻不隨溫度改變）

解：有可能的。若用電器A的電阻剛好等于電源內(nèi)阻，這時(shí)電源輸出功率最大。電器B的電阻不等于電源內(nèi)阻，則其實(shí)際消耗功率小于2W。2.2.3電路的三種狀態(tài)

電路在工作時(shí)有三種工作狀態(tài)，分別是通路、斷路（或開(kāi)路）、短路。如實(shí)圖2-27所示。圖2-27電路三種工作狀態(tài)實(shí)物圖1．通路

如圖2-27（a)所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，使電源與負(fù)載接成閉合回路，電路便處于通路狀態(tài)。也稱(chēng)為有載工作狀態(tài)。2．?dāng)嗦啡鐖D2-27(b)所示，電源與負(fù)載未接成閉合電路，電路中沒(méi)有電流通過(guò)。又稱(chēng)為開(kāi)路狀態(tài)。外電路電阻對(duì)電源來(lái)說(shuō)是無(wú)窮大（R→∞）。

此時(shí)，I=0；路端電壓U=E；電源內(nèi)阻消耗功率PE=0；負(fù)載消耗功率PL=0。此種情況，也稱(chēng)為電源的空載。3．短路

如圖2-27(c)所示，電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線(導(dǎo)體)構(gòu)成通路，稱(chēng)為短路狀態(tài)。短路時(shí)，電路中電流比正常工作時(shí)大許多倍，可燒壞電源和其他設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)防電路發(fā)生短路。

例題2-10如圖2-29所示的電路中，電源電壓不變，閉合電鍵K后，燈LE1、EL2都發(fā)光，一段時(shí)間后，其中的一盞燈突然熄滅，而電壓表V1的示數(shù)變大，電壓表V2的示數(shù)變小，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是什么？圖2-29例2-10電路圖

解：燈EL1與EL2是串聯(lián)關(guān)系，從現(xiàn)象可以判斷出，原因應(yīng)該是EL2燈短路。

2.3電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)2.3.1電阻的串聯(lián)2.3.2電阻的并聯(lián)2.3.3電阻的混聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)混聯(lián)電路簡(jiǎn)單電路分析串聯(lián)電路：在電路中，若干個(gè)電阻元件依次相聯(lián)，在各聯(lián)接點(diǎn)都無(wú)分支。3)等效電阻等于各電阻之和;2)總電壓等于各電阻上電壓之和;RUI+–1)通過(guò)各電阻的電流相等；2.3.1電阻的串聯(lián)特點(diǎn)：

所謂等效電阻是指如果用一個(gè)電阻R代替串聯(lián)的所有電阻接到同一電源上，電路中的電流是相同的。

R1U1UR2U2I+–++––U3–R3+兩電阻串聯(lián)時(shí)的分壓公式：4)串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。RUI+–應(yīng)用：降壓、限流、調(diào)節(jié)電壓等。2.3.1電阻的串聯(lián)5)各電阻消耗的功率與電阻成正比，即R1U1UR2U2I+–++––U3–R3+例題2-11

多量程直流電壓表是由表頭、分壓電阻和多位開(kāi)關(guān)聯(lián)接而成的，如圖2-31所示。如果表頭滿(mǎn)偏電流Ig=100uA,，表頭電阻Rg=1000Ω，現(xiàn)在要制成量程為10V、50V、100V的三量程電壓表，試確定分壓電阻值。圖2-31例2-11圖解：當(dāng)Ig=100uA流過(guò)表頭時(shí)，表頭兩端的電壓當(dāng)量程U1=10V時(shí)，串聯(lián)電阻R1，根據(jù)串聯(lián)電路分壓公式：得當(dāng)量程U2=50V時(shí)，串聯(lián)電阻R2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓公式：得當(dāng)量程U3=100V時(shí)，串聯(lián)電阻R3用上述方法可得R3=500kΩ。

例題2-12在圖2-32所示的電路中，已知電池A電動(dòng)勢(shì)EA=24V，內(nèi)電阻RiA=2Ω，電池B電動(dòng)勢(shì)EB=12V

，內(nèi)電阻RiB=1Ω，外電阻R=3Ω。試計(jì)算：

（1）電路中的電流；

（2）電池A的端電壓U12；

（3）電池B的端電壓U34

；

（4）電池A內(nèi)阻消耗的電功率及所輸出的電功率；

（5）輸入電池B的電功率及內(nèi)阻消耗的電功率；

（6）電阻R所消耗的電功率。

圖2-32例2-12圖

解：

從上述計(jì)算可以看出：電源A輸出功率，電源B吸收功率（相當(dāng)于負(fù)載）。電源A輸出的功率等于電源B吸收的功率與電阻R消極的電功率之和。2.3.2電阻的并聯(lián)3)等效電阻R的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和，即G為電導(dǎo)，單位：西門(mén)子特點(diǎn):1)各并聯(lián)電阻兩端的電壓相等；RUI+–2)總電流等于各電阻支路的電流之和，即或G=G1+G2+G3I1I2R1UR2I+–I3R3并聯(lián)電路：在電路中，若干個(gè)電阻一端聯(lián)在一起，另一端也聯(lián)在一起，使電阻所承受的電壓相同。5）各電阻消耗的功率與電導(dǎo)成正比，即兩電阻并聯(lián)時(shí)的分流公式：4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比，應(yīng)用：分流、調(diào)節(jié)電流等。RUI+–I1I2R1UR2I+–I3R3例題2-13

將例2-11的表頭制成量程為10mA的電流表。

解：要將表頭改制成量程較大的電流表，可將電阻RF與表頭并聯(lián)，如圖2-34所示。并聯(lián)電阻RF支路的電流為IF因?yàn)樗约从靡粋€(gè)10.1Ω的電阻與該表頭并聯(lián)，即可得到一個(gè)量程為10mA的電流表。圖2-34例2-13圖

2.3.3電阻的混聯(lián)

實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)遇到既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路，稱(chēng)為電阻的混聯(lián)電路，如圖2-35所示。圖2-35電阻的混聯(lián)求解電阻的混聯(lián)電路時(shí)，首先應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電阻串、并聯(lián)的特征，分清哪些電阻是串聯(lián)的，哪些電阻是并聯(lián)的，然后應(yīng)用歐姆定律、分壓和分流的關(guān)系求解。

由圖2-35可知，R3與R4串聯(lián)，然后與R2并聯(lián)，再與R1串聯(lián)，其等效電阻符號(hào)“//”表示并聯(lián)。則各電阻兩端的電壓的計(jì)算讀者自行完成?！纠坑幸浑娐?，R1＝10Ω,R2＝5Ω,R3＝2Ω,R4＝3Ω,電源電壓U＝125V，求：電流I、I1、

I2

。解:(1)R3和R4可等效成一個(gè)電阻R34R34＝

R3+R4＝（2+3）Ω＝5ΩIR1R3R4I1I2R2BAU+–IR1I1I2R2BAR34U+–解:(2)R2和R34可等效成一個(gè)電阻RABR

＝

R1+RAB＝(10+2.5）Ω＝12.5Ω(3)R1和RAB可等效成一個(gè)電阻RIU+–RIR1BARABU+–解:(4)根據(jù)歐姆定律

(5)根據(jù)分流公式小結(jié)：1.電阻串聯(lián)電路2.電阻并聯(lián)電路3.等效電阻分析：關(guān)鍵是理清電路結(jié)構(gòu)2.4電阻Y-Δ聯(lián)接的等效變換1.電阻Y、Δ聯(lián)接2.電阻Y、Δ聯(lián)接的等效變換原則3.電阻Y、Δ聯(lián)接的等效變換公式圖1電橋電路

在電路分析中，經(jīng)常會(huì)遇到如圖1所示的電路，這個(gè)電路中的電阻R5與其他電阻既不是串聯(lián)關(guān)系，也不是并聯(lián)關(guān)系，若要求電路中的電流或求ab端子間的等效電阻，將遇到困難。怎么辦呢？1.電阻Y、Δ聯(lián)接如果能將電阻的Ｙ形聯(lián)接等效為Δ形聯(lián)接,或者反之，就會(huì)使電路變得簡(jiǎn)單而易于分析。

在這個(gè)電路中，R5與R1、R2或者R5與、R3、R4組成三角形（簡(jiǎn)寫(xiě)Δ）聯(lián)接關(guān)系；R5與R1、R3或者R5與R2、R4組成星形（簡(jiǎn)寫(xiě)Y）聯(lián)接關(guān)系。

圖2電阻Y、Δ聯(lián)接變換2.電阻Y、Δ聯(lián)接的等效變換原則

變換原則：

電阻的Ｙ形聯(lián)接與Δ形聯(lián)接等效變換前后，對(duì)應(yīng)端鈕間的電壓不變，流入對(duì)應(yīng)端鈕的電流也不變，即必須保持外部特性相同。應(yīng)用基爾霍夫定律列電壓、電流方程，可以求得電阻Ｙ－Δ等效變換規(guī)律。

Y→△，各電阻關(guān)系式：

3.電阻Y、Δ聯(lián)接的等效變換公式Y(jié)→△，規(guī)律性：

△→Y，各電阻關(guān)系式：

3.電阻Y、Δ聯(lián)接的等效變換公式Y(jié)→△，規(guī)律性：

特殊情況下：

二者相互等效的電路如圖3所示。圖3相等電阻的Y-Δ變換

當(dāng)Δ形聯(lián)接的三個(gè)電阻相等（設(shè)為RΔ）時(shí)，那么由上式可知，變換為Ｙ形接的三個(gè)電阻也必然相等（設(shè)為RY）；且有：RY=(1/3)RΔ

例1求圖4(a)所示