电工及电气测量技术直流部分

电工及电气测量技术直流部分本章要求（Requests）:

一、了解电路的基本物理量；二、掌握电压与电流的方向；三、理解电路的基本定律并能正确应用；四、掌握电阻的测量方法。第1章电路基本概念与基本定律1.1

电路组成与电路中的物理量

电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。

一、电路的组成部分电源:

提供

电能

的装置负载:

取用电能

的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用电路模型电路可以用电器的原型来表示，但是画起来太麻烦，所以使用图形符号。

名称图符号名称图符号电源开关灯泡电流表电阻电压表直流电路的图形符号

手电筒的电路模型R+RoE–S+U–I电源导线灯泡开关

今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。二、电路的基本物理量电流是在电气压力作用下产生的，这一压力就称为电压。电压电压的符号为U，单位为伏特（V），用伏作电压单位太大时，就用毫伏（mV）用伏作电压单位太小时，就用千伏（kV）。

1V=1000mV1V=10-3kV

在电路中使电流能够续循环流动的是电源。电源有持续产生电压的能力，电源产生的电压称为电动势。单位为伏特（V）。电动势先设定一个基准点，取该点为0V（一般以大地为0V），各点对基准点的电压称为电位。电位如果选取a点为参考点，

那么，a、b、c各点的电位分别为：大地：－1.5V，a点：0V，

b点：1.5V，c点：3V上图中：a、b、c各点的电位分别为：

a点：1.5V，b点：3.0V，c点：4.5V电位是对基准点的电压，任意两点间电位的差称为电位差，也就是两点间的电压。结论1.电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；2.电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。1.3电压和电流的方向

物理中对基本物理量规定的方向一、实际方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E

(电位升高的方向)

电压U(电位降低的方向)高电位

低电位

单位kA、A、mA、μA低电位

高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV表示方法电流：Uab

双下标电压：IE+_

在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab

双下标二、参考方向aRb箭标abRI正负号+–abUU+_实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。3.实际方向与参考方向的关系注意：

在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。练习与思考在图（a）中，Uab=－5V，试问a、b两点哪点电位高？在图（b）中，U1=－6V，U2=4V，试问Uab等于多少伏？Uab是否表示a端的电位高于b端的电位？电阻和欧姆定律用来测量物体导电的能力称为电阻（R），单位：欧姆（Ω）

1MΩ=1000kΩ=106Ω

导电能力强的物体电阻小，导电能力差的物体电阻大。电压U（V）01.53.04.56.0电流I（mA）00.51.01.52.0U/I=R（kΩ）——3333欧姆定律当电阻不变时，电流与电压成正比。这就是电路中最重要的定律——欧姆定律。可用数学表达式表示为或者

将实验数据用曲线图表示，就得到图1.4.1(b)中的直线，称为伏安特性曲线。

遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，伏安特性是一条过原点的直线。欧姆定律U、I参考方向相同时U、I参考方向相反时RU+–IRU+–I式前的正负号由U、I

参考方向的关系确定；

通常取

U、I

参考方向相同。U=IR

U=–IR解：图（a）有，U=IR例：已知R=3

，应用欧姆定律对图中的电路列出式子，并求电流I。

图（b）有，U=–IR图（c）有；图（d）有：例1.4.2

计算图1.4.4所示电路在开关S闭合与断开两种情况下的电压Uab和Ucd。解：开关S闭合时，电路形成闭合回路，在电源的作用下将有电流流过。先选定电流的参考方向，并在电路图上画出。

I由于开关的电阻很小，可以忽略不计，则Rab≈0电路的总电阻为

R=0.5+0+5.5=6(Ω)

当开关S断开时，电路断开，没有电流产生。I=0根据欧姆定律，电压的方向与电流的方向一致，电路中的电流I为【例1.7】用图所示的直流电源、电表及电阻，构成测量流入电阻的电流以及电阻两端电压的电路图，并适当选择仪表的量程。

解：计算出电流的大小为：所以，选择电压表量程为5V、电流表量程为3mA比较合适。连接电路图如下。【例1.8】在图中，求出闭合开关S时的电流I，然后求出开关S打开时的电流大小。解：开关S闭合时，一个电阻2KΩ处于短路状态，开关S打开后，电阻是S闭合时的2倍。根据图中给定的电源及电流的参考方向，闭合开关S时：打开开关S时：

本章小结

一．电路常用物理量 电流、电压、电动势、电位。二．电路常用元件： 电阻、电容、电感三．电压和电流的方向 电压和电流是有方向的，分为实际方向和参考方向，一般在分析计算时不去考虑它们的实际方向，只需要标出电流和电压的参考方向，然后根据参考方向计算出相应的物理量。电流的方向可以用双下标法和箭头法表示，电压的方向可以用双下标法和+、—符号表示。四．电压和电位的关系：

两点间的电压等于两点电位的差：

电压值是绝对的，而电位值是相对的。五．欧姆定律

根据元件上的电压和电流的方向不同，欧姆定律的公式也有所不同。如果元件上的电压和电流的方向相同时，则如