《电工技术基础与技能》课件 模块二 任务二 基本物理量的测量

电工技术基础与技能任务二基本物理量的测量任务二基本物理量的测量【知识目标】★理解电流、电位、电压、电动势、电功率及电能等基本物理量；★能区分各物理量间的关系。【能力目标】★能用直流电流表和电压表对电流、电压进行相关的测量；★学会运用基本物理量解决现实生活中的相关问题。【素质目标】★培养一丝不苟的敬业精神；★养成勤奋、节俭、务实、守纪的职业素养；★树立安全第一职业意识；★具备一定分析问题、解决问题的能力。一、学习目标１.获取必要的信息，更深入地理解基本物理量。２.运用仪器仪表对基本物理量进行测量。３.正确进行常用仪表的读数。４.小组讨论，完成引导问题。５.和老师沟通，解决存在的问题。６.记录工作过程，填写相关任务。７.撰写汇报材料。８.进行小组汇报演示。二、工作任务任务二基本物理量的测量请同学们在３分钟内按7S现场管理的要求对自己的学习区域进行自检，不合格项进行整改。在表中做好相应的记录。三、实施过程任务二基本物理量的测量做一做１.将量程为0.5A和1.5A的电流表串联进图2-2-1所示电路。２.闭合开关，观察电流表的偏转情况，确定该量程是否合适，若不合适则立即更换。３.测出电路中的电流，并将结果填入表2-2-2。三、实施过程任务二基本物理量的测量电路分析中主要涉及的物理量包括电流、电压、电功率等，本任务学习过程中要学会分析和计算电路中的基本物理量。(一)电流电荷的定向移动形成电流。表示电流强弱的物理量称为电流强度，简称电流，通常用符号“Ｉ”表示，规定其方向为正电荷运动的方向。电流的大小为在单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。即式中，Ｑ———在时间ｔ内通过导体横截面的电荷量，库仑(Ｃ)；

ｔ

———电路中通过电荷量Ｑ所用的时间，秒(ｓ)；

Ｉ———电路中的电流，安培(Ａ)。知识链接任务二基本物理量的测量1A的含义:在1s的时间内通过导体横向截面的电荷量是1C，则电流就是1A。常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μＡ)、其换算关系为1kA＝1000Ａ1Ａ＝1000ｍA

１mA＝1000μＡ知识链接任务二基本物理量的测量

(二)电位和电压电路中每一点都应有一定的电位，就如同空间的每一点都应有高度一样。讲高度先要确定一个起点，即零点。计算电位也同样如此，首先应确定零电位点，所以某点的电位就是该点到零电位点的电压。电位用符号“Ｖ”表示，如ａ点的电位为Ｖａ，电位的单位为伏特，符号“Ｖ”。

参考电位(零电位)点可以根据电位分析的需要任意选定，在实际应用中，一般选大地或接地点作为参考点。而电压是产生电流的必要条件，两点间的电压就是电路中两点间的电位差，有时也称为电压降，用符号“Ｕ”表示，电压的单位为伏特，符号“Ｖ”。即式中，Ｕab———ａ、ｂ两点间的电压；Ｖａ———ａ点的电位；

Ｖｂ———ｂ点的电位。知识链接任务二基本物理量的测量电压的实际方向规定为由高电位点指向低电位点，即电压降的方向。与电流一样，为方便电路分析，需选定一个电压的参考方向。设定参考方向后，若计算所得电压为正值(Ｕ>０)，则实际方向与电压的参考方向一致；若电压为负值(Ｕ<０)，则电压的实际方向与电压的参考方向相反。电压参考方向可用箭头来表示；或用极性符号来表示，“＋”表示高电位，“-”表示低电位；也可用双下标表示，Ｕab表示“ａ”为高电位，“ｂ”为低电位。由此可见，电位与电压既有联又有区别:电位是相对的，根据参考点选择的不同而不同；电压是绝对的，其大小与参考点的选择无关。知识链接任务二基本物理量的测量１.关联参考方向和非关联参考方向一段电路或一个元件上的电压参考方向和电流参考方向可以分别独立地任意指定。当电流、电压的参考方向选得一致时，称之为关联参考方向，反之称为非关联参考方向。一般来说，对负载采用关联参考方向，对电源采用非关联参考方向。

知识链接任务二基本物理量的测量２.认识直流电流表直流电流表是测量直流电流的仪表，它有安培表、毫安表和微安表之分。电流表的内阻一般很小，通常可以忽略不计。电流表在使用时要注意以下几点:１)电流表应串联于被测电路的低电位一侧，即靠近电源负极的一侧。２)电流表的量限应大于被测量，测量时应尽量使电流表指针指示在满刻度的1/3~2/3。３)测电流应从“＋”端钮流入电流表，由“－”端钮流出。４)要检查电表的指针是否指零。若不指零，则用螺钉旋具调节调零机构，使之指零。５)指针稳定后再读数，且尽量使视线与刻度盘垂直。如果刻度盘有反光镜，则应使指针和它在镜中的影像重合，以减小读数误差。知识链接任务二基本物理量的测量３.认识直流电压表直流电压表是用来测量直流电压的，如图2-2-9所示。电压表的内阻一般很大，接入电路后电压表中所通过的电流很小，通常可以忽略不计。电压表在使用中要注意以下几点:１)电压表应并联于被测电路中，测量时应先接低电位一端，后接高电位一端。２)电表的量限应大于被测量，测量时应尽量使电表指针指示在满刻度的1/3~2/3。若某次测量时电表的指针偏转的角度很小，则说明量限过大，应选用小一点的量限；反之若电表的指针偏转超过了最大刻度，则说明量限过小，应选用大一点的量限。

知识链接任务二基本物理量的测量３)被测电流应从“＋”端钮流入电压表，由“－”端钮流出。例如:要测量AB两点间的电压，即测量ＵAB则应将电压表的“＋”接线端与Ａ相接，“－”端或“∗”端与Ｂ相接，若电压表正向偏转，则说明Ａ点电位高于Ｂ点的电位，ＵAB为正，电表的示数即为其值。若电压表反偏，则说明Ａ点电位低于Ｂ点电位，ＵAB为负，此时应更换电表的极性重新测量，电表的示数仅为ＵAB的大小，记录时应在其值前加上负号。电位的测量亦是如此。若某点对零电位点的电压为正，则该点的电位就为正值；反之，若某点相对于零电位点的电位为负，则该点的电位即为负值。

４)使用前要检查电表的指针是否指零，若不指零，则用螺钉旋具调节调零机构，使之指零。５)待电表指针稳定后再读数，且尽量使视线与刻度盘垂直。如果刻度盘有反光镜，则应使指针和它在镜中的影像重合，以减小读数误差。

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(三)电动势为了维持水的循环，需要水泵将低处的水抽到高处，因为有了水泵，喷泉中才有源源不断的水流。在电路中，正电荷是从高电位流向低电位的，因此要维持电路中的电流，就必须也有这样一个“水泵”———电源。电源能把正电荷从低电位移至高电位，电源的内部存在非电场力。非电场力把单位正电荷从电源内部由低电位端移到高电位端所作的功，称为电动势，用字母“Ｅ”表示。其单位与电压相同，用伏特(Ｖ)表示。电动势Ｅ等于非静电力运送电荷所做的功Ｗ与所运送的电荷量ｑ的比值，即式中，Ｗ、ｑ的单位分别是焦耳(Ｊ)、库仑(Ｃ)。

电动势是衡量电源做功大小的物理量，存在于电源的内部，电动势的正方向规定为在电源内部自低电位端指向高电位端，也就是电位升高的方向。知识链接任务二基本物理量的测量

(四)电能和电功率１.电能电流流过负载时，负载将电能转化成其他形式的能。电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式的能的过程。例如:电流通过电炉时，将电能转化为热能；电流通过电动机时，将电能转机械能等。

那么，电能就是电流通过用电设备时所做的功，用符号“Ｗ”表示。在直流电路中，电流、电压均为恒值，在ｔ时间内电路消耗的电能为式中，Ｗ———用电设备所做的功，焦耳(Ｊ)；

Ｕ———用电设备两端的电压，伏特(Ｖ)；

Ｉ———通过用电设备的电流，安培(Ａ)；

ｔ———通电时间，秒(ｓ)。

知识链接任务二基本物理量的测量在日常生活中常用“度”来衡量使用电能的多少，功率为１kW的设备用电１h所消耗的电能为１度，即１度＝１kW×１ｈ＝3.6×10６焦耳电能表则是常用的电能计量仪表。２.电功率电功率简称功率，指的是单位时间内电场力做的功，用符号“Ｐ”表示。式中P、U、I的单位应分别为瓦特(Ｗ)、伏特(Ｖ)、安倍(Ａ)。由此可见，电路中的电功率，跟这段电路两端的电压和通过电路的电流成正比。

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(五)最大功率的获取请同学们按图2-2-12连接电路，要求:Ｅ为两节,1.5Ｖ的干电池，ＲＰ为100Ω的可调电阻，电压表和电流表根据实验情况，选择合适的量程。1.记录数据使用间接测量法测试电源的输出功率———利用Ｐ＝ＵＩ计算。需要多次改变外电阻ＲＰ，可以用ＲＰ＝Ｕ/Ｉ来确定外电阻。

连接好电路图，改变外电阻ＲＰ，在表中记录好测量数据。

知识链接任务二基本物理量的测量根据表中的数据，在图2-2-13中作出Ｐ－Ｒ线。２.数据处理根据图2-2-13所作Ｐ－Ｒ曲线，可以看出:当外电阻增大时，电源输出功先

(增大或减小)后

(增大或减小)。为什么会有这样的变化?３.结果分析实验证明:在电源电动势Ｅ及其