电工技术基础与技能课件 项目二 测量简单直流电路参数

电工技术基础与技能项目2测量简单直流电路的参数1、通过解剖手电筒电路，认识电路的各部分组成及作用；2、认识电压、电流、电阻等电工量，能够利用直流电压表和直流电流表测量简单直流电路中的电压、电流；3、认识部分电路欧姆定律和全电路欧敏定律，能运用欧姆定律进行简单计算；4、认识指针式万用表的基本结构，能正确使用万用表测量简单直流电路的电流和电压。项目2

测量简单直流电路的参数一、训练目的1、解剖手电筒；2、测量电路中的电压和电流。项目2

测量简单直流电路的参数二、训练重点及难点（1）电路的组成电路（ElectricalCircuit）：是指电流流过的回路，又称导电回路。如图2－1所示的手电筒实物电路图，一个小灯泡通过电线和开关连接到两节干电池上，当开关闭合后，小灯泡就会发光。手电筒电路是最简单的电路，是由电源（干电池或蓄电池），负载（小灯珠），连接导线和辅助设备（开关）四部分组成，相关说明见表2－1所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识表2－1电路组成及各部分说明项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识电路组成相应说明电源（）电源是能够提供电能的装置，电源的功能是把非电能转变成电能。生产生活中的所用的电源是把其他形式的能转换为电能。手电筒电路中的电池就是手电筒电路的电源。导线（Traverse）导线在电路中用来疏导或者是导热，一般由铜或铝制成，也有用银线所制。负载（Load

）负载是指连接在电路中消耗电能的电子元件，也称为用电设备或用电器。他们是把电能转换成其他形式的能量而为我们服务的装置。如电灯泡、节能灯、电动机、电炉等。辅助设备辅助设备辅助设备是用来实现对电路的控制、分配、保护及测量等作用的。辅助设备包括各种开关、、、及测量仪表等。（2）电路的作用1）电路能实现电能的传输、分配与转换。例如：电力系统将发电厂产生的电能通过输电电路和配电电路分配导各用电户。2）电路能实现电信号的传递、存储和处理。功放电路将话筒接收到的声音信号放大后通过扬声器传递出去。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－2电路的作用示意图项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（3）电路的三种工作状态组成电路的四个部分需要按相关规律连接才能正常工作，否则用电器不能正常工作，甚至会出现更严重的后果，电路通常有三种工作工作状态，如表2－2所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识表2－2电路的三种状态项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识电路状态定义图例通路能构成电流的流通，能形成闭合回路的电路(也就是电流能从电源正极流出，再从负极流进)称之为通路。

断路（开路）当电路没有闭合开关，或者导线没有连接好，或用电器烧坏或没安装好时，即整个电路在某处断开。处在这种状态的电路叫做断路

短路电流不通过电器直接接通电源叫做短路。此时，电源提供的电流比正常通路时的电流大许多倍，严重时，会损坏电源、烧毁输电线路，甚至引起火灾。因此，电源严禁短路。（4）电路图与电路图符号电路图(CircuitDiagram)：用导线将电源、开关（电键）、用电器、电流表、电压表等电路元器件连接起来组成电路，再按照统一的符号将它们表示出来，这样绘制出的就叫做电路图。电路图是人们为研究、工程规划的需要服务的，几种常用的电路元件及其符号如图2－3所示，常见原理图符号如表2－3所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－3几种常用的电路元件及其符号项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识表2－3常见原理图符号项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（二）测量电路中的电流和电压1、电流（ElectricCurrent）图2－4车流、水流和电流项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（1）电流：路上的行人、车辆按照一定的方向运动，形成“人流”和“车流”，山上的水定向移动，形成水流，如图2－4所示。与此类似，导体中的电荷向一定方向移动，形成电流。电流强度：我们把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值，叫做电流强度（也称电流）。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识它表征了电流这一物理现象的强弱，用I表示，则：式中：I—电流，单位是A（安［培］）；

q—通过导体横截面的电荷量，单位是C（库［仑］）；t—电荷量通过导体横截面所需时间，单位是S（秒）。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识在国际单位制中，电流的单位是安［培］，简称安，用符号A表示。如果在1S内通过导体横截面的电荷量是1C，导体中的电流就是1A。电流的常用单位还有mA(毫安)，μA（微安），它们之间的换算关系为：1A=103mA=106μA项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（2）电流的方向习惯上规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。在电池内部，电流从电池的负极流到正极，在电池外部，电流从电池正极流经用电器再流回电池负极。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（3）电流产生的条件1）电路中保持有恒定的电动势（电力场）。2）电路连接好，闭合开关，处处相通的电路叫做通路（也称为闭合电路）。（4）电流的类型电流的大小和方向都不随时间变化的电流或电压称直流电，如图2－5（a）所示，图形符号是“-”；电流的大小随时间变化，但方向不随时间变化的电流或电压称脉动直流电，如图2－5（b）所示。直流电或脉动直流电的文字符号是“DC”。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－5直流电、脉动直流电和交流电项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识电流的大小和方向都随时间做周期性变化，且一个周期内的平均值为零（不含直流分量）这样的电压或电流称交流电，如图2－5（c）所示，交流电的图形符号是“～”，交流电的文字符号是“AC”。2、电势（ElectricPotential）俗话说“水往低处流”,水能从高山奔向大海,是因为有着高水位和低水位之间的差别，因为这个差别而产生了水压，有了水压，水才能从高处流向低处。因而，我们可以从水位来理解电位。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识电势即电位，是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量。在数值上，电路中某点的电位，等于正电荷在该点所具有的能量与电荷所带电荷量的比。电势只有大小，没有方向，是标量，其数值不具有绝对意义，只具有相对意义。电路中某点电势的高低(大小)通常用符号“V”表示，电位的单位是V(伏特)。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识3、电压（Voltage）（1）电压的形成导体中有电流，是因为在导体两端存在电位的高低差别，导体中的电流是从电源高电位点流向电源低电位点的，这种高低电位的差值叫电位差，也叫电压。换句话说。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常电压用符号“U”表示。假如A点电位为VA，B点电位为VB，“UAB”表示A、B两点的电压，则项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识UAB=VA-VB在国际单位制中，电压的单位是伏［特］，简称伏，用字符"V"表示。电压的常用单位还有KV（千伏）和mV（毫伏），它们之间的关系为1KV（千伏）=1000V（伏）1V（伏）=1000mV（毫伏）常见电源及电压值如表2－5所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识表2－5

身边常见的电源（2）电压的方向：规定电压的方向由高电位指向低电位，即电位降低的方向。因此，电压常称为电压降。电压的方向标示法：用“+”表示高电位，用“-”表示低电位。如图2－6所示。图2－6电压方向的表示项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识3、电阻（Resistance）电阻是在物理学中用来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是Ω（希腊字母，读作Omega)。1欧表示如果某段导体两的电压是1V，通过它的电流是1A时，这段导体的电阻就是1Ω,即1Ω=1V/A。比较大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）（兆=百万，即100万）。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识它们之间的换算关系如下：1MΩ=1000KΩ1KΩ=1000Ω更大的单位是TΩ（太欧）和（吉欧）：1TΩ（太欧）=GΩ（吉欧）=MΩ（兆欧）项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（三）欧姆定律（OhmLaw）1、部分电路欧姆定律（1）部分电路欧姆定律概述在试验中我们发现力一个规律：导体中的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比，这就是部分电路的欧姆定律，相关参数如图2－7所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识欧姆定律可以定成如下公式：或式中的比例恒为1，在应用欧姆定律时，要注意U、R、I的单位。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识想一想：有人根据公式R=U/I跟公式I=U/R在形式上相似，说“电阻R跟电压成正比，跟电流成反比。”你认为这种说法对吗？为什么？（2）电阻的伏安特性如图2－8所示，电阻元件的伏安特性曲线是过原点的直线时，叫做线性电阻。即此电阻元件的电阻值R可以认为是不变的常数，直线斜率的倒数表示该电阻元件的电阻值。如果不是直线，则叫做非线性电阻（比如：二极管），它的伏安特性就不再是过原点的直线。通常，在本教材中所说的电阻都是线性电阻。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－8伏安特性曲线2、闭合电路欧姆定律（1）电动势（ElectromotiveForce缩写EMF）电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用E表示。单位是伏（V）。电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（2）闭合电路的欧姆定律项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－9简单闭合回路图（2）闭合电路的欧姆定律项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－9简单闭合回路图由图2－9所示是最简单的闭合电路。闭合电路由两部分组成，一部分是由电源外部的用电器和导线构成的电路，叫做外电路；另一部分是电源的内部电路，叫做内电路，如发电机的线圈、配电变压器的线圈绕组、电池内的溶液等。外电路的电阻通常叫做外电阻，通常用R表示；内电路的电阻，通常叫做电源的内电阻（简称内阻），通常用r（R0）表示。而接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压（路端电压），即外电阻上电势的降落。观察图2－10，当开关S闭合时，电路中就产生了电流，因此外电路两端也就是负载R就有了端电压，内电路中内阻r的电压，电源电动势由此得出闭合电路欧姆定律数学表达式：上式表示：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内外电路中的电阻之和正反比。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识3、电能与电功率（1）电能的单位电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦耳(J)。通常电能用千瓦时(kW·h)来表示大小，也叫做度(电)，它们的关系是：项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识电能的计算公式为W=Pt=UIt根据欧姆定律（I=U/R）可以进一步推出：项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（2）电功率电流在单位时间内做的功叫做电功率。作为表示电流做功快慢的物理量，用P表示，一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。用电器的电功率就是P=W/t（定义式）电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。国际单位制单位为瓦特(W)，简称瓦，符号是W。常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(KW)，它们与W的换算关系是：1mW=1000000W1KW=1000W项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式和，表2－6是常见用电器的功率和电能消耗。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（四）用万用表测量直流电流和电压1、认识万用表（multimeter）万用表又称为多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。多用表按显示方式分为指针多用表和数字多用表。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般多用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）等。万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－11万用表项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（1）万用表表头万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。它表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，它的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好，万用表表头如图2－12所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－12万用表表头表头上有四条刻度线，它们的功能如下：第一条（从上到下）标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆挡时，即读此条刻度线。第二条标有∽和VA，指示的是交、直流电压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流挡，量程在除交流10V以外的其它位置时，即读此条刻度线。第三条标有10V，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在交、直流电压挡，量程在交流10V时，即读此条刻度线。第四条标有dB，指示的是音频电平。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识刻度盘上表示的意义：①∽表示交直流；②V－2.5KV4000Ω/V表示对于交流电压及2.5KV的直流电压挡，其灵敏度为4000Ω/V；③A－V－Ω表示可测量电流、电压及电阻；④45－65－1000Hz表示使用频率范围为1000Hz以下，标准工频范围为45－65Hz；⑤2000Ω/VDC表示直流挡的灵敏度为2000Ω/V。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（2）万用表测量线路测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成，它能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量，万用表测量线路如图2－13所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－13万用表测量线路3.万用表转换开关其作用是用来选择各种不同的测量线路，以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般有两个，分别标有不同的档位和量程，如图2－14所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－14万用表转换开关4、万用表测量直流电压与电流（1）万用表测量直流电压将万用表的一个转换开关置于交、直流电压挡，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“+”表笔（红表笔）接到高电位处，“-”表笔（黑表笔）接到低电位处，即让电流从“+”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针，测量方法如图2－15（a）所示。项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识LOREMIPSUMDOLORLOREMIPSUMDOLOR项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识图2－15万用表测量直流电压与直流电流测量读数方法：实际值=指示值×量程/满偏（2）万用表测量直流电流测量直流电流时，将万用表的转换开关置于直流电流挡50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧毁仪表，测量方法如图2－15（b）所示。其读数方法如下：实际值=指示值×量程/满偏项目2测量简单直流电路的参数三、测量简单直流电路参数的相关理论知识（五）检测与排除直流电路故障在维修检测电子电器设备的各种方法中，电压测量法是一种最常用、最基本的方法。在业余条件下，一般使用电压表的交流电压和直流电压挡