電路基礎(chǔ)與實(shí)踐（第4版）課件：電路的基本概念與基本定律

電路的基本概念與基本定律

電路與電路模型電路的基本物理量線性電阻元件獨(dú)立源與受控源基爾霍夫定律實(shí)踐項(xiàng)目電位、電壓的測(cè)定及電位圖的繪制實(shí)踐項(xiàng)目基爾霍夫定律的驗(yàn)證電路的基本概念與基本定律

1.1電路與電路模型1.2電路的基本物理量1.3線性電阻元件1.4獨(dú)立源與受控源1.5基爾霍夫定律1.6實(shí)踐項(xiàng)目電位、電壓的測(cè)定及電位圖的繪制

1.7實(shí)踐項(xiàng)目基爾霍夫定律的驗(yàn)證小結(jié)引例：手電筒電路手電筒是最普遍使用也是大家最熟知的用電器。眾所周知，手電筒頭部有燈珠，筒內(nèi)有兩片金屬片，分別連接電池負(fù)極與連接燈珠負(fù)極，筒身有開(kāi)關(guān)，如圖1-1a）所示。手電筒內(nèi)部安裝電池之后，燈珠正極與電池正極接觸，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，兩片金屬片連接，電路導(dǎo)通小燈珠發(fā)光。圖1-1a）圖1-1b）可以用如圖1-1b）所示的電路圖來(lái)表示手電筒電路。在圖1-1b）中，電池的作用是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能；小燈泡則將電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和控制。因此該手電筒完成了能量的傳輸、轉(zhuǎn)換和控制等。依據(jù)以上分析，可以推廣到千差萬(wàn)別的實(shí)際電路。拋開(kāi)它們的外表，研究它們的電磁特性，保留主要特性，把千差萬(wàn)別的電路元器件理想化，把各個(gè)元器件的作用進(jìn)行分類。從而用電路模型來(lái)表示各種實(shí)際電路，并對(duì)各種電路模型進(jìn)行分析、計(jì)算等。2024/12/276:24培養(yǎng)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1）掌握電路的基本概念與基本物理量，認(rèn)識(shí)電路元器件符號(hào)。2）熟練掌握電路中電壓、電流的參考方向；基爾霍夫定律和電路元件的伏安特性。3）了解安全用電常識(shí)。1）能夠看懂電路圖，能夠根據(jù)要求搭建直流電路。2）會(huì)使用常用儀器儀表，測(cè)量電壓、電流等，會(huì)分析計(jì)算電功率。3）能夠按照規(guī)范要求撰寫(xiě)項(xiàng)目報(bào)告。1）具有良好的自主學(xué)習(xí)和自我管理能力。2）具有良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，樂(lè)于接受新概念，勇于嘗試新方法。3）具有安全意識(shí)，自覺(jué)遵守規(guī)章制度。4）具有良好的工程意識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，自覺(jué)遵守工程規(guī)范。5）具有社會(huì)責(zé)任心與節(jié)能和環(huán)境保護(hù)意識(shí)。1.1.1電路

電作為一種優(yōu)越的能量形式和信息載體已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)不可或缺的重要組成部分。而電的產(chǎn)生、傳輸和應(yīng)用又必須通過(guò)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由各種電氣器件按一定方式連接，并可提供電量傳輸路徑的總體，稱為電路或電網(wǎng)絡(luò)。

電路的作用是實(shí)現(xiàn)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換等。1.1電路與電路模型1.1.1電路

1．電路的組成

電源（信號(hào)源）：將其它形式的能量（如熱能、機(jī)械能、化學(xué)能等）轉(zhuǎn)換成電能。如各類發(fā)電機(jī)、干電池、蓄電池及各種傳感器等。

負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能量。如小燈泡、日光燈、電動(dòng)機(jī)、電爐等。

中間環(huán)節(jié)起連接、控制、分配等作用，包括連接導(dǎo)線、控制器件等。1.1電路與電路模型1.1.1電路

2．電路的狀態(tài)圖中若開(kāi)關(guān)合上，電路接通，小燈泡亮，為通路。若開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電流不通，小燈泡滅，為開(kāi)路(斷路)。電源不經(jīng)負(fù)載直接閉合形成回路時(shí)為短路，此時(shí)電流很大，常會(huì)損壞電氣器件。1.1電路與電路模型實(shí)際電路的分析方法:用儀器儀表對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)量，把實(shí)際電路抽象為電路模型，用電路理論進(jìn)行分析、計(jì)算。1、理想電路元件實(shí)際的電路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所組成，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電池、電阻器等，它們的電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。二、理想電路元件、電路模型請(qǐng)舉出實(shí)際電路的例子i例如：一個(gè)白熾燈在有電流通過(guò)時(shí)R

R

L消耗電能（電阻性）產(chǎn)生磁場(chǎng)儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量（電感性）忽略L為了便于分析與計(jì)算實(shí)際電路，在一定條件下常忽略實(shí)際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)，把它看成理想電路元件。理想電路元件電源負(fù)載連接導(dǎo)線實(shí)際電路電路模型

把實(shí)際電路元件用理想電路元件（電阻、電感、電容等）等效之后，用特定的圖形符號(hào)表示，組成電路圖稱為理想電路模型，簡(jiǎn)稱電路模型。2.電路模型開(kāi)關(guān)SR–

+R0US表1.1部分電器圖形符號(hào)電路圖原理圖——用電路模型畫(huà)出的電路圖。方框圖——是一種用方框和連線來(lái)表示電路工作原理和構(gòu)成概況的電路圖。裝配圖——為了進(jìn)行電路裝配而采用的一種圖紙，圖上的符號(hào)往往是電路元件的實(shí)物的外形圖。印制板圖——它和裝配圖其實(shí)屬于同一類的電路圖，都是供裝配實(shí)際電路使用的。1.2電路的基本物理量1.電流及電流的參考方向1)電流：帶電粒子或電荷在電場(chǎng)力作用下的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的電荷量）電流的單位：A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、μA（微安）庫(kù)侖，C秒，S電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化時(shí)，稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱直流，用大寫(xiě)字母I表示；若大小和方向都隨時(shí)間變化的稱為交流，小寫(xiě)字母i表示2)電流的參考方向電流的實(shí)際方向：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向電流的參考方向：任意假定，但是一旦設(shè)定好了，在分析電路時(shí)就不能隨意更改。實(shí)際方向（2A）參考方向（參考方向與實(shí)際方向相同）實(shí)際方向（2A）參考方向（參考方向與實(shí)際方向相反）2)電流的參考方向【例1-1】已知電路和電流的參考方向如圖所示，且

，

，試指出電流的實(shí)際方向。

（a）

（b）

（c）

（d）的實(shí)際方向與參考方向相同，即由A指向B；的實(shí)際方向與參考方向相反，即由B指向A；的實(shí)際方向與參考方向相同，即由B指向A；的實(shí)際方向與參考方向相反，即由A指向B；1)電壓電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)所作的功，稱為a、b間的電壓，用uab表示。

電荷的單位是C（庫(kù)侖），功的單位為J（焦耳），電壓的單位為V（伏特）。常用單位還有kV（千伏）、mV（毫伏）等。2.電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)

實(shí)際方向規(guī)定為：由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)（電位降低的方向）。參考方向可任意選擇，可用+、-號(hào)或箭頭表示，也可用字母的雙下標(biāo)表示。UAB=VA－VB=2VUBA=VB－VA=－UAB=－2V2.電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)

2)電壓的參考方向當(dāng)電壓參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)U>0，電壓的實(shí)際方向由a指向b；反之U<0，電壓的實(shí)際方向b由指向a。由圖中U參考方向可知，U=Uab

=－Uba。電壓又叫電位差2.電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)3)電位（物理中的電勢(shì)）衡量電場(chǎng)力把單位正電荷從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)所做的功，引入電位的概念，一般用“V”表示。單位:V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）電路中的參考點(diǎn)可任意選擇。參考點(diǎn)的電位為0V。VO=0VVA=5V;VB=3VO5V+-RA3V+-B4）電動(dòng)勢(shì)

定義：衡量電源力把單位正電荷從“-”極板經(jīng)電源內(nèi)部移到“+”極板所做的功，引入電動(dòng)勢(shì)。

大?。?/p>

單位：伏特（同電壓）

方向：實(shí)際方向（低電位高電位）參考方向（任選）4.電動(dòng)勢(shì)與電壓的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)正方向表示電位升，電壓正方向表示電位降【例1-2】分別寫(xiě)出圖中的電動(dòng)勢(shì)E和電壓U、

的值。（a）

（b）解：電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)殡娢簧叩姆较?，則E=15V。而規(guī)定電位降低的方向?yàn)殡妷旱恼较颍瑒t有U=15V，=－15V，即U=E，=－E。在分析計(jì)算中，1)i、u、e的參考方向可任意假定。當(dāng)計(jì)算結(jié)果為正時(shí)，實(shí)際方向與參考方向一致；當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，實(shí)際方向與參考方向相反。但參考方向一經(jīng)選定，分析過(guò)程中不應(yīng)改變。2)電路中標(biāo)出的方向一律指參考方向。3)同一元件的

u、i

“同方向”，即電流從電壓的高電位點(diǎn)流向低電位點(diǎn)，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。IRU+–IRU+–或IRU+–IRU+–或關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向UI當(dāng)元件電流和電壓的參考方向相關(guān)聯(lián)情況下，吸收的電功率為：P=UI，否則：P=－UIUI5.電功率與電能1)電功率電能對(duì)時(shí)間的變化率，稱電功率，簡(jiǎn)稱功率，用p（或P）表示。功率的單位：P=UI常用單位：W（瓦特）、kW（千瓦）、mW（毫瓦）AV瓦特W若P>0，電路實(shí)際吸收功率，元件為負(fù)載；若P<0，電路實(shí)際發(fā)出功率元件為電源。（U和I的實(shí)際方向相反，則是電源）（U和I的實(shí)際方向相同，是負(fù)載）5.電功率與電能1)電功率例：試判斷(a)、(b)中元件是吸收功率還是發(fā)出功率。I=-1AU=2V+–(a)U=-3V+–(b)I=2A解：(a)、(b)、是吸收功率。元件電流和電壓的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)是發(fā)出功率。元件電流和電壓的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)2)電能：電氣設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)所消耗的電能為當(dāng)功率的單位為W（瓦），時(shí)間的單位是s（秒）時(shí)，電能的單位為J（焦耳）。工程上常用千瓦時(shí)作為電能的單位，生活中稱作度。1度=1kW·h，相當(dāng)于功率為1kW的用電設(shè)備在1h內(nèi)消耗的電能。1度=1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J6.電氣設(shè)備的額定值額定值：電氣設(shè)備在給定的工作條件下正常運(yùn)行的容許值。額定電流IN：電氣設(shè)備在電路的正常運(yùn)行狀態(tài)下允許通過(guò)的電流。額定電壓UN：電氣設(shè)備在電路的正常運(yùn)行狀態(tài)下能承受的電壓。電壓超過(guò)額定之為過(guò)壓、低于額定值為欠壓。額定功率PN：電氣設(shè)備在電路的正常運(yùn)行狀態(tài)下吸收和產(chǎn)生功率的限額。三者之間的關(guān)系：額定值是使用者使用電氣設(shè)備的依據(jù)，使用時(shí)必須遵守。

如一個(gè)白熾燈上標(biāo)明220V，60W，這說(shuō)明額定電壓220V，在此額定電壓下消耗功率60W，當(dāng)外加電壓超過(guò)額定電壓時(shí)，功率大于60W，可能會(huì)因電流過(guò)大而燒毀，低于額定值時(shí)，功率低于60W，燈泡變暗。1.3線性電阻元件二端元件：有兩個(gè)端鈕與外部相連的元件。二端電阻元件的u、i

關(guān)系可由u–i

平面的一條曲線（伏安特性曲線）確定。電阻元件的電壓與電流的約束關(guān)系，簡(jiǎn)稱VCR分類時(shí)不變電阻時(shí)變電阻或線性電阻（過(guò)原點(diǎn)的直線）非線性電阻1.線性電阻關(guān)聯(lián)參考方向：R

u或0uiR—電阻，單位：歐姆（Ω

）G—電導(dǎo)，單位：西門(mén)子（S）非關(guān)聯(lián)參考方向：i伏安特性2.線性電阻元件吸收的功率關(guān)聯(lián)方向：非關(guān)聯(lián)方向：電阻元件是消耗能元件，一般把吸收的電能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，因此功率不會(huì)小于零。電阻元件在一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為：在直流電路中有：電源的輸出電壓與外界電路無(wú)關(guān),即電壓源輸出電壓的大小和方向與流經(jīng)它的電流無(wú)關(guān),

輸出電壓總保持為某一給定值或某一給定的時(shí)間常數(shù)。理想電壓源的電流和功率由外電路確定。可以吸收或發(fā)出功率1)理想電壓源1.獨(dú)立電壓源1.4獨(dú)立源和受控源理想電壓源(交流)電路符號(hào)us+-Us+-理想電壓源(直流)Us+-或u0i特點(diǎn)：電流及電源的功率由外電路確定，輸出電壓不隨外電路變化。Us伏安特性Us+-IRU理想電壓源伏安特性2)實(shí)際電壓源理想電壓源是不存在的,電源在對(duì)外提供功率時(shí),不可避免的存在內(nèi)部功率損耗。即實(shí)際電源存在內(nèi)阻,帶載后,端電壓下降。干電池在帶負(fù)載后,端電壓將低于定值電壓Us,負(fù)載電流越大,端電壓越低。電源+-ui實(shí)際電源(i為負(fù)載電流,u端電壓)例:實(shí)際電壓源(交流)電路符號(hào)實(shí)際電壓源(直流)或us+-RSRSUs+-Us+-RS特點(diǎn)：輸出電壓隨外電路變化。伏安特性IRUu0iUs理想電壓源伏安特性U=US–RSIUs+-RS實(shí)際電壓源伏安特性U0

=US實(shí)際電壓源與理想電壓源的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)阻RS時(shí)，實(shí)際電壓源就成為理想電壓源。當(dāng)Us+-RS實(shí)際電壓源Us+-理想電壓源實(shí)際工程中，當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電源內(nèi)阻時(shí)，實(shí)際電源可用理想電壓源表示。IRUUs+-RSUs+-IRU近似實(shí)際電壓源的兩種特殊情況:⑴開(kāi)路:實(shí)際電源不接負(fù)載時(shí),端電壓等于Us,內(nèi)阻Rs不消耗功率,電壓降為零,稱為開(kāi)路狀態(tài)。Us+－RsI+-Uoc開(kāi)路時(shí),端電壓為Uoc=Us(可直接測(cè)得),電流I=0。Us+－RsIabIsc+-U⑵短路:實(shí)際電源被短路時(shí),端電壓U=0,短路電流Isc=Us/

Rs。(Rs一般很小,所以短路電流很大,以至損壞電源)。測(cè)內(nèi)阻Rs

:將實(shí)際電源接上適當(dāng)負(fù)載測(cè)出端電壓U和電流I,可得:Rs

=(Us-U)/I=(Uoc-U)/I2.獨(dú)立電流源1)理想電流源

電源的輸出電流與外界電路無(wú)關(guān),即電源輸出電流的大小和方向與它兩端的電壓無(wú)關(guān),也就是說(shuō)無(wú)論接什么樣的外電路,輸出電流總保持為某一給定值或某一給定的時(shí)間常數(shù)。理想電流源(交流)電路符號(hào)理想電流源(直流)u+-is+-UIsu0i特點(diǎn)：電源的端電壓及電源的功率由外電路確定，輸出電流不隨外電路變化。伏安特性IR理想電流源伏安特性+-UIsIs理想電流源是不存在的,電源在對(duì)外提供功率時(shí),不可避免的存在內(nèi)部功率損耗。即實(shí)際電源存在內(nèi)阻,帶載后,輸出電流下降。2)實(shí)際電流源u0i理想電流源伏安特性Is實(shí)際電流源(交流)電路符號(hào)實(shí)際電流源(直流)特點(diǎn)：輸出電流隨外電路變化。伏安特性實(shí)際電流源伏安特性RSisu+-RSIsU+-IR+-UIsRSIO實(shí)際電流源與理想電流源的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)阻RS時(shí)，實(shí)際電流源就成為理想電流源。當(dāng)實(shí)際電流源理想電流源實(shí)際工程中，當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電源內(nèi)阻時(shí)，實(shí)際電源可用理想電流源表示。近似RSIsU+-IR+-UIsRSIOIR+-UIs+-UIs3.受控源受控源的電壓或電流是電路中其它部分電壓或電流的函數(shù)類型有：i2+u1–+u2–i1=0

u1電壓控電壓源(VCVS)u2=

u1

—轉(zhuǎn)移電壓比(無(wú)量綱常數(shù))

+u1=0–i1i2+u2–

i1電流控電壓源(CCVS)u2=

i1

—轉(zhuǎn)移電阻(電阻量綱)3.受控源i2+u1–g

u1+u2–i1=0電壓控電流源(VCCS)i2=–

g

u1g—轉(zhuǎn)移電導(dǎo)(電導(dǎo)量綱)i2i1

+u1=0–

i1+u2–電流控電流源(CCCS)i2=–

i1

—轉(zhuǎn)移電流比(無(wú)量綱常數(shù))含受控源的實(shí)際電路舉例R4+–+–IyIx+–

Ix

IyUs2Us1R2R3R5獨(dú)立電壓源獨(dú)立電壓源受控電流源受控電壓源(理想)(實(shí)際)

每個(gè)電路元件的伏安特性反映元件本身的電壓電流關(guān)系，稱為電路的元件約束。各支路的電壓和各支路的電流之間應(yīng)遵循的規(guī)律，稱為電路的結(jié)構(gòu)約束?；鶢柣舴蚨桑?/p>

研究的是集中參數(shù)電路的拓?fù)浼s束關(guān)系，是分析計(jì)算電路的基本定律。電路的元件約束：電路的結(jié)構(gòu)約束：1.5基爾霍夫定律1.專用名詞1)支路：電路中的任意分支為一支路。同一支路上各個(gè)元件流過(guò)同一電流。含電源的支路稱為有源支路。不含電源支路稱為無(wú)源支路。Us2+－R2Us3+－R3Us1+－R5R1R42)節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的交點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)3)回路：由支路組成的閉合路徑稱為回路4)網(wǎng)孔：平面電路的自然孔稱為網(wǎng)孔本圖中有?條支路本圖中有5條支路(b=5)例:本圖中有?個(gè)節(jié)點(diǎn)本圖中有3個(gè)節(jié)點(diǎn)(n=3)本圖中有?個(gè)回路本圖中有6個(gè)回路本圖中有?個(gè)網(wǎng)孔本圖中有3個(gè)網(wǎng)孔①②③5)網(wǎng)絡(luò)：一般把包含較多元件的電路稱為網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)就是電路，兩個(gè)名詞可以通用。6)二端網(wǎng)絡(luò)：與外部連接只有兩個(gè)端點(diǎn)的電路稱為二端網(wǎng)絡(luò)，也叫一端口網(wǎng)絡(luò)。如右圖所示。實(shí)際上，每一個(gè)二端元件，如電阻、電感、電容等，就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的二端網(wǎng)絡(luò)。二端網(wǎng)絡(luò)7)等效二端網(wǎng)絡(luò)：如圖所示的兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)N1與N2，若它們接相同的外電路時(shí)，產(chǎn)生的非零電壓、電流對(duì)應(yīng)相等，即u1=u2，i1=i2，則N1與N2互為等效二端網(wǎng)絡(luò)。

等效二端網(wǎng)絡(luò)示意圖需要指出的是，等效網(wǎng)絡(luò)指的是對(duì)外等效，對(duì)內(nèi)一般是不相等的，即內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可以不同，但對(duì)外部電路的作用（影響）是完全相同的。若兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外電路作用效果相同，即有相同的外特性時(shí)，這兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)等效。2.基爾霍夫電流定律（KCL)

在任一時(shí)刻，流出任一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和：若規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，流出的電流為負(fù)，則:任意節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零：(Kirchhoff’sCurrentLaw

)例：在任一時(shí)刻，流出一封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和。KCL推廣應(yīng)用把以上三式相加得：封閉面例：求i解：i=0R3Us1+-R1Us2+-R2isUs3+-i①②③例：對(duì)節(jié)點(diǎn)①列方程i1+i3-i4=0對(duì)節(jié)點(diǎn)②列方程i2+i4+is=0對(duì)節(jié)點(diǎn)③列方程-i1-i2-i3-is=0④對(duì)封閉面④列方程i1+i2+i3+is=0Us1+-R1Us2+-R2isUs3+-R3R4i1i2i3i43.基爾霍夫電壓定律（KVL)選定回路的繞行方向，電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零：(Kirchhoff’sVoltageLaw

)Us1–

Us2=U1–

U2U1U2U3U4U1-U3-U2+

U4=0IR2Us1Us2+-+-R1U1U2或者：沿任一繞行方向，回路中電勢(shì)升之和恒等于電壓降之和：例：Us1=10V，Us2=4V，R1=3Ω,

R2=6Ω，求I。

Us1–

Us2=U1–

U2IR2Us1Us2+-+-R1U1U2可將該電路假想為一個(gè)回路列KVL方程：u=us+u1

電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)間沿任意路徑各段電壓的代數(shù)和。KVL推廣應(yīng)用+-u+-us+-ROu1根據(jù)

U=0UAB=UA

UB

UA

UB

UAB=0ABCUA+_UAB+_UB+_對(duì)回路①列回路電壓方程：-Us1+

U1+

U2+

Us2=0對(duì)回路②列回路電壓方程：-Us1+

U1+U4+U3+

Us3=0例：①②Us2+－R2Us3+－R3Us1+－R5R1R4+U1-+U2-

+U5-

+U3-

+U4-

①例：對(duì)回路①列方程對(duì)回路

列方程UCCRCRE+–ICUCEIEIB對(duì)封閉面列方程Us1+-R1Us2+-R2Us3+-R3R4I1I2I3

2V+-R11AR22AR3R4I1B例：如圖所示電路，各個(gè)電阻均為1

，求：I1、B點(diǎn)電位、電壓源及2A電流源的功率。解：電壓源吸收的功率：（吸收）2A電流源吸收的功率：U（供出）1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法項(xiàng)目目的

熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上儀器儀表的使用和布局，熟悉恒壓源與恒流源的使用和布局，掌握電壓表、電流表的使用方法；會(huì)測(cè)量電壓和電流，會(huì)計(jì)算電工儀表的測(cè)量誤差。設(shè)備材料1）直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL-06組件或EEL系列主控制屏）2）恒壓源（均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，配置：雙路0-30V可調(diào)。）3）恒流源（0-500mA可調(diào)）4）掛箱（含電阻箱、固定電阻、電位器）本實(shí)驗(yàn)使用的電壓表和電流表采用表頭組件的表頭（1mA、160Ω）及其由該表頭串、并聯(lián)電阻所形成的電壓表（1V、10V）和電流表（1mA、10mA）。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法1.6.1任務(wù)1電路測(cè)量的基本知識(shí)本實(shí)踐項(xiàng)目使用的儀表為萬(wàn)用表，主要用來(lái)測(cè)量交直流電壓、電流、直流電阻及晶體管電流放大倍數(shù)等。

在測(cè)量直流電壓電流時(shí)，萬(wàn)用表的正極端（紅筆）要接外電路正極，公共端（黑筆）要接外電路負(fù)極。測(cè)交流電壓電流時(shí)則不用區(qū)分極性。

在測(cè)量直流電阻時(shí)，萬(wàn)用表的紅表筆對(duì)應(yīng)表內(nèi)電池負(fù)極，而黑表筆則對(duì)應(yīng)電池正極，這在測(cè)量半導(dǎo)體元器件時(shí)尤為重要。

常見(jiàn)的萬(wàn)用表主要有指針式和數(shù)字式兩種。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法1）指針式萬(wàn)用表指針式萬(wàn)用表上有個(gè)表盤(pán)，表盤(pán)上有多條弧形刻度尺，用來(lái)讀取指針?biāo)傅臄?shù)值。標(biāo)有標(biāo)記的是測(cè)電阻值的刻度尺，左起為∞，右端為0。標(biāo)有""標(biāo)記的是測(cè)交直流電壓、電流的刻度尺，左起為0，右端為檔位值。很多表上還會(huì)有一條"～"刻度，專用于測(cè)量交流檔位的最低一檔。標(biāo)有"HFE"標(biāo)記的是測(cè)三極管電流放大倍數(shù)的刻度尺。標(biāo)有"DB"標(biāo)記的是測(cè)量電平的刻度尺。指針式萬(wàn)用表使用前必須先檢查調(diào)零，儀表按規(guī)定放置平穩(wěn)，若指針不停在起點(diǎn)零位置，要用螺絲刀調(diào)節(jié)表頭校正螺絲，使指針指在刻度起點(diǎn)零位。調(diào)好以后，一般在使用時(shí)不必每次調(diào)整。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法2）數(shù)字式萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換旋鈕：旋鈕所指的是測(cè)量的檔位：A～：測(cè)量交流電流，測(cè)量時(shí)，要根據(jù)電流大小適當(dāng)選擇檔位，選擇檔位小會(huì)超量程，檔位過(guò)大會(huì)影響測(cè)量精度。V~：測(cè)量交流電壓的檔位V-：測(cè)量直流電壓的檔位A-：測(cè)量直流電流的檔位Ω(R)：測(cè)量電阻的檔位HFE：測(cè)量晶體管電流放大倍數(shù)1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法3）使用數(shù)字萬(wàn)用表的注意事項(xiàng)（1）用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量電阻時(shí)，切記不要帶電測(cè)量，而且被測(cè)電阻不能有并聯(lián)支路。（2）測(cè)量電阻值比較大的電阻時(shí)(比如10M的電阻)應(yīng)先將兩支表筆短路，此時(shí)顯示的值時(shí)可能為1M。每次測(cè)量完畢需把測(cè)量結(jié)果減去此值，才是實(shí)際電阻值。(電阻檔高時(shí)，誤差會(huì)比較大)。（3）剛開(kāi)始測(cè)量時(shí)儀表會(huì)出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，應(yīng)等待顯示值穩(wěn)定之后再去測(cè)量。（4）在事先無(wú)法估計(jì)被測(cè)電壓（或電流）的大小時(shí)，應(yīng)先撥至最高量程試測(cè)一次，再根據(jù)情況選擇合適的量程。（5）若測(cè)試時(shí)萬(wàn)用表最高位顯示數(shù)字"1"，其他位消隱，證明儀表已發(fā)生過(guò)載，應(yīng)選擇更高的量程。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法3）使用數(shù)字萬(wàn)用表的注意事項(xiàng)（6）測(cè)量電流時(shí)當(dāng)輸入電流超過(guò)2A時(shí)，應(yīng)將紅表筆改接至“20A"插孔，該孔一般未加保護(hù)裝置，因此測(cè)量大電流時(shí)間不得超過(guò)10~15s，以免錳銅分流電阻發(fā)熱后改變電阻值，影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性。（7）避免操作上的誤動(dòng)作，如用電流檔去測(cè)電壓，用電阻去測(cè)電壓或電流，用電容擋去測(cè)帶電的電容器等，以免損壞儀表。嚴(yán)重避免在測(cè)量大電壓時(shí)（比如220V)，紅表筆接在電流端，可能會(huì)燒毀萬(wàn)用表。（8）測(cè)量電阻、二極管、檢查線路通斷時(shí)，紅表筆應(yīng)接V/Ω插孔，此時(shí)紅表筆帶正電，黑表筆接COM插孔帶負(fù)電，這與模擬表的電阻擋恰好相反。檢測(cè)二極管、晶體管、發(fā)光二極管(LED)、電解電容器等有極性的元器件時(shí)，必須注意表筆的極性。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法2.電工測(cè)量?jī)x表的分類主要根據(jù)作用原理和用途來(lái)劃分。按用途不同：可分為電壓表、電流表、功率表、電度表等；還可根據(jù)電流種類，分為直流表、交流表和交直流兩用表等三種，還有能聚測(cè)量電流、電壓、電阻等功能的萬(wàn)用表。按作用原理：常用的有磁電式、電磁式、電動(dòng)式和感應(yīng)式四種，其它還有振動(dòng)式、熱電式、熱線式、靜電式、整流式、光電式和電解式等。按測(cè)量方法：可分為直讀式和比較式兩種。直接指示被測(cè)量數(shù)值的儀表，稱為直讀式儀表，例如電壓表、電流表、功率表等；被測(cè)量數(shù)值用“標(biāo)準(zhǔn)量”比較出來(lái)的儀表，稱為比較式儀表，如平衡電橋、補(bǔ)償器等。按準(zhǔn)確度：可分為0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.5級(jí)、和5.0級(jí)七種。1.6實(shí)踐項(xiàng)目電路測(cè)量的基本知識(shí)與方法3.電工常用的測(cè)量方法1）直接測(cè)量法2）間接測(cè)量法3）比較測(cè)量法1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別1）電阻電阻在電路中用“R”加數(shù)字表示，例如‘R7’就表示編號(hào)為7的電阻，電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置、濾波（與電容器組合使用）和阻抗匹配等。電阻的識(shí)別主要有兩種方法：數(shù)標(biāo)法和色標(biāo)法。數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如：103表示10000Ω(10后面加3個(gè)0）也就是10K。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別1）電阻色標(biāo)法通常用于色環(huán)電阻器，其表示方法如圖：1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別2）電容

電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示，例如‘C160’就表示編號(hào)為160的電容。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開(kāi)而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

常見(jiàn)的是電解電容，如圖所示。它的體積比普通固定電容器要大許多。它有兩根引腳，一長(zhǎng)一短，長(zhǎng)的引腳為正極。電解電容器的容量一般均較大，在1μF以上（有些進(jìn)口電解電容器的容量小于這一值），這種電容器絕大多數(shù)采用直標(biāo)法，即將電容值直接標(biāo)于外觀上，如1000μF/16V。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別3）電感

電感在電路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L10表示編號(hào)為10的電感，電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。電感的識(shí)別也分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。

直標(biāo)法是直接將電感的標(biāo)稱電感量用數(shù)字和文字符號(hào)直接標(biāo)在電感體上面，電感量單位后面的字母表示偏差。例如插件工字電感和UU型共模電感，及一些小功率電感，單位一般是nH或pH，分別用“R”和“n”表示小數(shù)點(diǎn)。如右圖所示，這里1R5表示電感量為1.5μH。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別3）電感

數(shù)標(biāo)法與電容類似。多見(jiàn)于小功率貼片式電感上面,用三位數(shù)字表示容量大小，其中前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率,單位是微亨（μH）。例如右圖所示：100表示，10×100μH=10μH

色標(biāo)法也與電阻類似。如：棕、黑、金、金表示1μH(誤差5%)的電感。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別4）二極管

二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如：D9表示編號(hào)為9的二極管。二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很小；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。

二極管有鍺管和硅管之分。鍺管正向壓降比硅管小，正向壓降0.1-0.3V為鍺二極管，正向壓降0.5-0.8V則為硅二極管。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別4）二極管

二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如：D9表示編號(hào)為9的二極管。二極管的主要特性是單向?qū)щ娦裕簿褪窃谡螂妷旱淖饔孟拢瑢?dǎo)通電阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。

二極管有鍺管和硅管之分。鍺管正向壓降比硅管小，正向壓降0.1-0.3V為鍺二極管，正向壓降0.5-0.8V則為硅二極管。

二極管的識(shí)別比較容易，可以直接通過(guò)符號(hào)標(biāo)志“P”、“N”來(lái)確定二極管的極性；發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別5）三極管

三極管在電路中常用“Q”加數(shù)字表示，如：Q3表示編號(hào)為3的三極管。三極管是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。三極管引腳的排列方式具有一定的規(guī)律，平面朝向自己的狀態(tài)下，從左到右依次是e、b、c三個(gè)腳，容易識(shí)別。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量1.元器件的識(shí)別6）電位器

電位器是一種阻值可調(diào)的電阻，阻值可以從零連續(xù)變到標(biāo)稱阻值，它有三個(gè)引出接頭，兩端接頭的阻值就是標(biāo)稱阻值。中間接頭可隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使其與兩端頭間的阻值改變。電位器的型號(hào)、標(biāo)稱阻值，功率等都印在電位器外殼上。電位器標(biāo)稱值讀數(shù)：第一、第二位數(shù)值表示電阻的第一、第二位，第三位表示倍乘數(shù)10n。例如：204，表示20×104=200KΩ、105，表示10×105=1000KΩ。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量1）電阻的測(cè)量電阻的測(cè)量比較簡(jiǎn)單，將數(shù)字萬(wàn)用表的紅表筆插入“V/Ω”插孔中，黑表筆插入“COM”插孔，根據(jù)電阻的大小選擇適當(dāng)?shù)碾娮铏n，紅、黑兩表筆分別接觸電阻兩端，觀察讀數(shù)即可。需要特別注意是，測(cè)量在路電阻時(shí)（在電路板上的電阻)，應(yīng)先把電路的電源關(guān)斷，以免引起讀數(shù)抖動(dòng)。禁止用電阻檔測(cè)量電流或電壓（特別是交流220V電壓)，否則容易損壞萬(wàn)用表。在路檢測(cè)時(shí)注意電阻不能有并聯(lián)支路。電阻檔選的比較大時(shí)（比如測(cè)量10MΩ的電阻)應(yīng)先將兩支表筆短路，顯示的值可能為1M。每次測(cè)量完畢需把測(cè)量結(jié)果減去此值，才是實(shí)際電阻值（電阻檔高時(shí)，誤差會(huì)比較大)。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量2）電容的測(cè)量檢測(cè)電容有專用的電容表來(lái)測(cè)量電容容量，也可用萬(wàn)用表測(cè)量。用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)電容好壞：將電解電容兩個(gè)管腳搭接，使電解電容短路放電。用萬(wàn)用表R×1K檔紅、黑表筆接電容正、負(fù)極。接上萬(wàn)用表瞬間，電容充電，表針向右擺動(dòng)，表針?lè)仍絹?lái)越大，電解電容容量越大。隨著電容的放電，表針又向左擺回，最后停在某一位置。若表針停在∞處，說(shuō)明電容漏電很小，測(cè)不出來(lái)。一般應(yīng)大于幾KΩ。漏電電阻極小，說(shuō)明電容質(zhì)量越好。在測(cè)試中，若表針始終停在∞位置，表明電容內(nèi)部已開(kāi)路斷開(kāi)。若在0處，表明電容被擊穿，內(nèi)部短路。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量2）電容的測(cè)量某些數(shù)字萬(wàn)用表具有測(cè)量電容的功用，其量程分為200μ和20μ兩檔。測(cè)量時(shí)先將紅表筆接到mA電流端孔，黑表筆接到COM端孔，功能檔位選擇電容檔位，再用紅黑表筆接已放電的電容兩引腳（紅表筆接電容正極，黑表筆接電容負(fù)極)，選取適當(dāng)?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)。200μ檔，適于測(cè)量20μF至200μF之間的電容；20u檔，適于測(cè)量2μF至20μF之間的電容。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量3）電感器的檢測(cè)將萬(wàn)用表置于電阻檔，紅、黑表筆各接色碼電感器的任一引出端，此時(shí)指針應(yīng)向右擺動(dòng)。根據(jù)測(cè)出的電阻值大小，可具體分下述情況進(jìn)行鑒別：a）被測(cè)色碼電感器電阻值為零，其內(nèi)部有短路性故障。b）被測(cè)色碼電感器直流電阻值的大小與繞制電感器線圈所用的漆包線徑、繞制圈數(shù)有直接關(guān)系，只要能測(cè)出電阻值，則可認(rèn)為被測(cè)色碼電感器是正常的。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量4）二極管好壞的判斷萬(wàn)用表選用R×1K檔(R×1檔電流太小，R×10K電壓太高，易損壞二極管)，兩表筆分別接于二極管兩端，測(cè)得一阻值，再對(duì)調(diào)兩筆，測(cè)得另一阻值。二極管正向電阻很小(大約幾十歐-幾百歐姆)，反向電阻很大(幾十KΩ-幾百KΩ)。若正、反向電阻值相差很大，說(shuō)明管子單向?qū)щ娦阅芎?，若兩次值均很小或很大，則管子質(zhì)量有問(wèn)題(很小說(shuō)明內(nèi)部擊穿短路，很大說(shuō)明內(nèi)部開(kāi)路)。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量5）三極管的檢測(cè)a）三極管好壞的檢測(cè)可以借助萬(wàn)用表來(lái)進(jìn)行判斷。將萬(wàn)用表調(diào)至電阻檔，對(duì)三極管的三個(gè)管腳兩兩進(jìn)行測(cè)量，共測(cè)量六次，若其中兩次可以測(cè)到電阻值則說(shuō)明三極管是好的，其他情況是壞的。b）三極管類型的檢測(cè)三極管有兩種類型，即PNP型和NPN型。判別時(shí)只要知道基極是P型材料還N型材料即可。當(dāng)用萬(wàn)用電表R×1k擋時(shí)，黑表筆代表電源正極，如果黑表筆接基極時(shí)導(dǎo)通，則說(shuō)明三極管的基極為P型材料，三極管即為NPN型。如果紅表筆接基極導(dǎo)通，則說(shuō)明三極管基極為N型材料，三極管即為PNP型。1.6.2任務(wù)2元器件識(shí)別和測(cè)量2.元器件的測(cè)量6）電位器的檢測(cè)首先根據(jù)被測(cè)電位器阻值的大小，選擇好萬(wàn)用表的合適電阻檔位，測(cè)量一下阻值，即兩端片之間的電阻值，與標(biāo)稱阻值比較，看二者是否一致。同時(shí)旋動(dòng)滑動(dòng)觸頭，其值應(yīng)固定不變。如果阻值無(wú)窮大，則此電位器已損壞。然后再測(cè)量其中心端與電阻體的接觸情況，即中心端與末端之間電阻值。方法是萬(wàn)用表歐姆檔打在適當(dāng)量程，測(cè)量過(guò)程中，慢慢旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，注意觀察萬(wàn)用表的讀數(shù)，正常情況，讀數(shù)平穩(wěn)地朝一個(gè)方向變化，若出現(xiàn)跳動(dòng)、跌落或不通等現(xiàn)象，說(shuō)明活動(dòng)觸點(diǎn)有接觸不良的故障。當(dāng)中心端滑到首端或末端，理想狀態(tài)下中心端與重合端的電阻值為0，在實(shí)際測(cè)量中，會(huì)有一定的殘留值（一般視標(biāo)稱而定，一般小于5Ω），屬正?，F(xiàn)象。1.6.3任務(wù)3數(shù)據(jù)的處理及誤差的計(jì)算分析1.電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理1）有效數(shù)字由于存在誤差，因此測(cè)量的數(shù)據(jù)總有近似值，它通常由可靠數(shù)字和欠準(zhǔn)數(shù)字兩部分組成。例如，由電壓表測(cè)得的電壓24.3V就是