電工基礎(chǔ)高職教程.ppt

1、3.7,書名：電工基礎(chǔ) 作者：謝水英 ISBN： 978-7-111-42847-3 定價(jià)：25.00 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 層次：高職高專,項(xiàng)目二 簡(jiǎn)單直流電路,3.7,典型問題 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

2、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

3、。,電流的大小規(guī)定用單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量多少來表示，即：,電流基本單位：安培 (A) 。電流的常用單位有毫安（mA），微安(uA)，1A103 mA 106 A ，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（也稱正方向），然后列方程求解。當(dāng)解得的電流為正值時(shí)，說明電流的實(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)

4、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)。 1V103mV 106V ,1kV103

5、V 。,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，說明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說明該點(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Va Vb, 則此兩點(diǎn)間的電壓：,（2-5）,即兩點(diǎn)間的電壓等于這

6、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?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

7、源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功，稱為電源的電動(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)得它的開路電壓為800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與一個(gè)阻值為20的電阻連成一閉合電路,則它的路端電壓是:( ) A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V,解：開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

8、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:,例2-3 求如圖2-15所示電路中,圖2-15 例2-3圖,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，而用沒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

9、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，i0；(b) 圖參考正方向與實(shí)際方向相反，i0。,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U0，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

10、，這樣的參考方向稱為非關(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計(jì)算，即：,（2-7）,電阻的基本單位是歐姆（），常用單位有千歐（K）、兆歐（M）。它們之間的換算關(guān)系是：1 M=103 K=106。,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。紫銅、鋁、銀的電阻率較小，屬于良導(dǎo)體；

11、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，可用下面公式來計(jì)算：,（2-8）,式中為電阻溫度系數(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)的大小可作不同用途：大，可以制成溫度計(jì)；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)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象，此時(shí)這種導(dǎo)體稱為超導(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)

12、系，此類電阻可稱為線性電阻。其伏安特性為一條過原點(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：西門子，簡(jiǎn)稱西（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，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)稱電阻，額定功率和允許誤差。標(biāo)稱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2-4 4環(huán)電阻，依次為：黃橙紅金，讀為4300=4.3K，誤差為5%

13、。,例2-5 5環(huán)電阻 依次為：橙白黃紅銀，讀為39400=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,電阻器種類很多，按外形結(jié)構(gòu)可分為固定式和可變式兩大類.按制造材料可分為膜式（碳膜、金屬膜等）和線繞式兩類。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

14、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 常見用電器件實(shí)物圖,電能的轉(zhuǎn)化通過電流做功實(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（俗稱電度表）就是測(cè)量電能的消耗量的儀表。 若

15、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P0,則此電器設(shè)備消耗電功率，為負(fù)載； P0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。

16、,例2-6 （1）在圖2-24中，若電流均為2A，U11V，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“220V 60W”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)

17、，問一個(gè)月（按30天計(jì)算）消耗多少電能？,解: 由題意:,根據(jù),得電燈電阻,根據(jù),或,得工作電流,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）330=5.4(KWh)=5.4度,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。則流過電路的電流

18、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，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。 一般來說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)

19、間工作在最大輸出功率狀態(tài)下的，否則會(huì)損壞設(shè)備。 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建立方程組,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=1，定值電阻R0=4，電位器的總阻值R=10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,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)條件已不可能滿足，只有在滑動(dòng)變阻器的電阻R為0時(shí)，輸出功率才

20、最大，即,（2）滑動(dòng)變阻器R的阻值改變時(shí)，通過它的電流、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=5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

21、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：用電器B實(shí)際消耗的功率有沒有可能反而小于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

22、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)。也稱為有載工作狀態(tài)。,2斷路 如圖2-27(b)所示，電源與負(fù)載未接成閉合電路，電路中沒有電流通過。又稱為開路狀態(tài)。外電路電阻對(duì)電源來說是無(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，稱為短路狀態(tài)

23、。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L2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

24、)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;,1)通過各電阻的電流相等；,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。,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。,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,例題2-11 多量程直流電壓表是由表頭、分壓電阻和多位開關(guān)聯(lián)接而成的，如圖2-31所示。如果表頭滿偏電流Ig=100uA,，表頭電阻Rg=1000，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

25、-31 例2-11圖,解：當(dāng)Ig=100uA流過表頭時(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=500K。,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：西門子,特點(diǎn): 1)各并聯(lián)電阻兩端的電壓相等；,2)總電流等于各電阻支路的電流之和，即,或 G = G1 + G2+ G3,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

26、，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。,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)?所以,即用一個(gè)10.1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，稱為電阻的混聯(lián)電路，如圖2-35所示。 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，

27、然后應(yīng)用歐姆定律、分壓和分流的關(guān)系求解。,圖2-35 電阻的混聯(lián),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,【例】有一電路，R110,R25,R32,R43,電源電壓U125V，求：電流I、 I1、 I2 。,解: (1) R3和R4可等效成一個(gè)電阻R34,R34 R3+R4 （2+3）5,解: (2) R2和R34可等效成一個(gè)電阻RAB,R R1+RAB (10+2.5）12.5,(3) R1和RAB可等效成一個(gè)電阻R,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

28、：關(guān)鍵是理清電路結(jié)構(gòu),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=2，電池B電動(dòng)勢(shì)EB=12V ，內(nèi)電阻RiB=1，外電阻R=3。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。,2.4 電阻Y-聯(lián)接的等效變換,2.4.1 電阻Y

29、-聯(lián)接的等效變換,2.4.2 電阻Y-聯(lián)接的應(yīng)用電橋電路,2.4.1 電阻Y-聯(lián)接的等效變換,圖2-36 電阻的星、三角聯(lián)接,圖2-37 電阻的星-三角聯(lián)接變換,在電路分析中，如果將電阻形聯(lián)接（如圖2-37（a)）等效為聯(lián)接（如圖2-43（b），或者將形聯(lián)接等效為形聯(lián)接，就會(huì)使電路變得簡(jiǎn)單而易于分析。,變換原則，電阻的形聯(lián)接與形聯(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)用基爾霍夫定律列列電流、電壓方程，可以求得電阻等效變換規(guī)律。,（2-17）,Y各電阻關(guān)系式：,（2-18）,Y各電阻的關(guān)系式：,互換公式的規(guī)律性：,當(dāng)形聯(lián)接的三個(gè)電阻相等，都等

30、于R時(shí)，那么由上式可知，等效為形接的三個(gè)電阻也必然相等，記為RY。反之亦然，并有RY=(1/3)R,二者相互等效的電路如圖2-38所示。,圖2-38 相等電阻的Y-變換,例題2-14 求圖2-39 (a)所示電路的等值電阻Rab,圖2-39 例2-14圖,解：將圖2-39(a)電路上面的聯(lián)接部分等效為聯(lián)接，如圖2-39(b)所示。,其中：,另解：也可以將原電路圖2-39（a）中1、2和3三個(gè)聯(lián)接的電阻變換成聯(lián)接，如下圖2-39(c)所示。,其中:,兩種方法求出的結(jié)果完全相等。,例題2-15 如圖2-40(a)所示電路，已知輸入電壓US=32V，求電壓U0。,圖2-40 例2-15圖,解：先將如

31、圖2-40（a）所示電路中，虛線框內(nèi)1、1、2三個(gè)星形聯(lián)接的電阻等效變換為R1、R2、R3三個(gè)三角形聯(lián)接的電阻如圖2-40（b）所示，其中,再將圖2-40（b）虛線框內(nèi)部等效成圖2-40（c）虛線框部分，得：,再將圖2-40（c）等效成圖2-40（d），得：,2.4.2 電阻Y-聯(lián)接的應(yīng)用電橋電路,電橋是一種用比較法進(jìn)行測(cè)量的儀器。電橋法測(cè)量通常用于在平衡態(tài)下將待測(cè)量與同種標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定待測(cè)量的數(shù)值。 測(cè)量電阻常用的方法是伏安法和電橋法，用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于所用電表的準(zhǔn)確度不夠高以及電表內(nèi)阻等因素的影響，會(huì)帶來不可避免的系統(tǒng)誤差。而電橋法測(cè)電阻時(shí)，從測(cè)量的方法、線路的設(shè)計(jì)和儀器的選擇上均能消除伏安法測(cè)電阻時(shí)諸因素造成的誤差，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度較伏安法有很大提高。電橋測(cè)試靈敏，準(zhǔn)確度高，使用方便，已被廣泛用于電工技術(shù)、電磁測(cè)量和自動(dòng)控制技術(shù)中。,根據(jù)電源的不同，電橋可分為直流電橋和交流電橋。直流電橋主要用來測(cè)電阻，交流電橋主要用來測(cè)交流等效電阻、電感和電容等物理量。根據(jù)其測(cè)量電阻范圍的不同，直流電橋又可分為單臂電橋（惠斯通電橋）和雙臂電橋（開爾文電橋）。前者適用于測(cè)