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电工及电气测量技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电工及电气测量技术n n第一篇第一篇第一篇第一篇 电工基础及电气测量电工基础及电气测量电工基础及电气测量电工基础及电气测量n n第二篇第二篇第二篇第二篇 电气控制电气控制电气控制电气控制n n第三篇第三篇第三篇第三篇 复杂电路分析复杂电路分析复杂电路分析复杂电路分析上一页下一页返 回第 1 篇电工基础及电气测量篇上一页下一页返 回第一篇 电工基础及电气测量n n第一章第一章第一章第一章 电工基础知识电工基础知识电工基础知识电工基础知识 n n第二章第二章第二章第二章 直流电路直流电路直流电路直流电路n n第三章第三章第三章第三章 正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路正弦交流电路n n第四章第四章第四章第四章 三相电路三相电路三相电路三相电路n n第五章第五章第五章第五章 磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器磁路与变压器上一页下一页返 回第第1 1章章 电工基础知识电工基础知识n n1.11.1电力系统概述电力系统概述n n1.21.2电工安全基本知识电工安全基本知识n n1.31.3常用仪表与测量常用仪表与测量上一页下一页返 回1.1 1.1 电力系统概述电力系统概述n n1.1.11.1.1电力系统和电力网概述电力系统和电力网概述n n提问：提问：1.1.什么是电力系统？电力网？什么是电力系统？电力网？上一页下一页返 回图图1.2 电力的产生及传输分配电力的产生及传输分配上一页下一页返 回n n电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电电力系统：由发电、送电、变电、配电和用电组成的组成的“整体整体”n n电力网：输送、变换和分配电能的网络，分为电力网：输送、变换和分配电能的网络，分为输电网和配电网两大部分输电网和配电网两大部分n n电力网的电压等级：低压（电力网的电压等级：低压（1kV1kV以下）、中压以下）、中压（1kV10kV1kV10kV）、高压（）、高压（10kV330kV10kV330kV）、超高压）、超高压（330kV1000kV330kV1000kV）、特高压（）、特高压（1000kV1000kV）n n电能的质量指标：频率、电压电能的质量指标：频率、电压上一页下一页返 回1.1.2 1.1.2 电力的产生电力的产生n n发电厂：其它形式的能源（如水能、热能、风发电厂：其它形式的能源（如水能、热能、风能、核能等）能、核能等）电能电能n n电力的传输：电力的传输：发电厂发电厂变压器升压变压器升压高压输电高压输电线路线路变配电站变配电站上一页下一页返 回1.1.3 1.1.3 电力的传输电力的传输n n提问：提问：2 2为什么要升压供电？为什么要升压供电？n n因为：因为：因为：因为：电流电流，传输距离，传输距离，热能消耗，热能消耗，电能，电能损失损失 n n所以所以所以所以：在传输容量一定的条件下，输电电压在传输容量一定的条件下，输电电压，输电电流，输电电流，电能消耗，电能消耗 n n我国常用的输电电压等级：有我国常用的输电电压等级：有35kV35kV、110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV等多种等多种n n电力的传输线路：架空线路、电缆线路电力的传输线路：架空线路、电缆线路上一页下一页返 回1.1.4 1.1.4 电力的分配电力的分配n n输电线路输电线路配电线路配电线路分配给用户分配给用户n n常用的配电电压：高压：常用的配电电压：高压：10kV10kV或或6kV 6kV 低压：低压：380 380220V220V 上一页下一页返 回1.1.5 1.1.5 用户和用电负荷的分类用户和用电负荷的分类n n一类负荷：中断供电将造成人身伤亡者、一类负荷：中断供电将造成人身伤亡者、重大重大重大重大的政治经济影响应有两个或以上独立电源供电的政治经济影响应有两个或以上独立电源供电n n二类负荷：中断供电将造成二类负荷：中断供电将造成较大较大较大较大的政治经济影的政治经济影响尽可能要有两个独立的电源供电响尽可能要有两个独立的电源供电n n三类负荷：不属于一、二类电力负荷三类负荷：不属于一、二类电力负荷 对供电没对供电没有什么特别要求有什么特别要求上一页下一页返 回常用的低压供配电系统常用的低压供配电系统n n提问：提问：3.3.什么是什么是零线、火线、地线、线电压、零线、火线、地线、线电压、相电压、三相四线制？相电压、三相四线制？n n直流电：方向不随时间变化直流电：方向不随时间变化n n交流电：电压大小和方向随着时间而变化，分交流电：电压大小和方向随着时间而变化，分单相、三相单相、三相上一页下一页返 回图图1.4 三相交流发电机绕组的星形接法三相交流发电机绕组的星形接法 与三相四线制供配电系统与三相四线制供配电系统上一页下一页返 回n n三相四线制系统：相电压：相线与中性线之间三相四线制系统：相电压：相线与中性线之间的电压的电压n n线电压：相线与相线即两根火线之间的电压线电压：相线与相线即两根火线之间的电压n n三相三线制系统：线电压三相三线制系统：线电压上一页下一页返 回图图1.5 无中线的三相三线制无中线的三相三线制上一页下一页返 回n n火线：分别从发电机绕组三个始端引出的线，火线：分别从发电机绕组三个始端引出的线，红、绿、黄红、绿、黄n n零线：中性点接地时的中性线，黑线零线：中性点接地时的中性线，黑线n n地线：地线：接地装置引出的线，对人身设备起保护接地装置引出的线，对人身设备起保护作用。黄绿双色线作用。黄绿双色线上一页下一页返 回图图1.6 三相四线制中性点接地三相四线制中性点接地上一页下一页返 回1.2 1.2 电工安全基本知识电工安全基本知识n n1.2.11.2.1人为什么会触电？人为什么会触电？n人体本身就是一个导体，有一定的电阻。n n1.2.21.2.2触电有哪几种？触电有哪几种？n单相触电n两相触电n跨步电压触电上一页下一页返 回单相触电单相触电两相触电两相触电跨步电压触电跨步电压触电上一页下一页返 回1.2.3 1.2.3 触电程度跟哪些因素有关触电程度跟哪些因素有关？n n与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、与通过人体电流强度、持续时间、电压频率、通过人体的途径以及人体状况都有关系。通过人体的途径以及人体状况都有关系。上一页下一页返 回1.2.4 1.2.4 怎样预防触电怎样预防触电?n n要有必要的安全知识要有必要的安全知识n n安装保护设备安装保护设备n n创造不导电环境：绝缘、屏护、间距创造不导电环境：绝缘、屏护、间距上一页下一页返 回1.2.5 1.2.5 发生了触电怎么办发生了触电怎么办?n n迅速切断电源迅速切断电源n n触电程度轻重的判断触电程度轻重的判断n n立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）立即采取相应的急救措施：口对口（或口对鼻）人工呼吸法、胸外心脏挤压法人工呼吸法、胸外心脏挤压法上一页下一页返 回图图1.11 触电者就地脱离电源的方法触电者就地脱离电源的方法上一页下一页返 回图图1.12 对触电者的检查对触电者的检查（a）检查瞳孔）检查瞳孔 （b）检查呼吸）检查呼吸 （c）检查心跳）检查心跳上一页下一页返 回图图1.13 口对口人工呼吸法口对口人工呼吸法（a）触电者平卧姿势）触电者平卧姿势 （b）急救者吹气方法）急救者吹气方法 （c）触电者呼气姿态）触电者呼气姿态上一页下一页返 回图图1.14 1.14 胸外心脏挤压法胸外心脏挤压法（a a）急救者跪跨位置）急救者跪跨位置 （b b）急救者压胸的手掌位置）急救者压胸的手掌位置（c c）挤压方法示意）挤压方法示意 （d d）突然放松示意）突然放松示意上一页下一页返 回图图1.15 1.15 对心跳和呼吸均停止者的急救对心跳和呼吸均停止者的急救（a a）单人操作法）单人操作法 （b b）双人操作法）双人操作法上一页下一页返 回1.3 1.3 常用仪表与测量常用仪表与测量n n万用表的使用万用表的使用万用表的使用万用表的使用n用途：不仅能测量电压、电流、电阻，还能测量其它电路参数如电容量等，n分类：指针式、数字式上一页下一页返 回图图1.18 MF-30型万用表的面板图型万用表的面板图上一页下一页返 回图1.19运用万用表测量电源插座及电池的电压（a）测量电源插座电压（）测量电源插座电压（ACV）(b)测量电池电压（测量电池电压（DCV）上一页下一页返 回图图1.20 测量灯泡的直流电流（测量灯泡的直流电流（ACA）上一页下一页返 回 图图1.21 测量灯泡测量灯泡 与插头导线的电阻与插头导线的电阻(a)转动调零电位器，使指针指零转动调零电位器，使指针指零 (b)读取最上面的电阻刻度，再乘以读取最上面的电阻刻度，再乘以10倍倍上一页下一页返 回图图1.22 电压电流挡刻度线与欧姆挡刻度线电压电流挡刻度线与欧姆挡刻度线（a）电压电流挡刻度线）电压电流挡刻度线 (b)欧姆挡刻度线欧姆挡刻度线上一页下一页返 回图1.25兆欧表上一页下一页返 回图1.23DT890型数字万用表的面板图1-显示器显示器 2开关开关3电容插口电容插口 4电容调零器电容调零器 5插孔插孔6选择开关选择开关 7h hFEFE插口插口上一页下一页返 回图图1.24 钳形电流表的使用钳形电流表的使用上一页下一页返 回第第2 2章章 直流电路直流电路n n2.12.1电路的基本物理量电路的基本物理量n n2.22.2欧姆定律欧姆定律n n2.32.3电流与电压测量电流与电压测量n n2.42.4电路工作状态电路工作状态n n2.52.5电路元件特性方程电路元件特性方程n n2.62.6基尔霍夫定律基尔霍夫定律n n2.72.7电路中电位的计算电路中电位的计算n n2.82.8电路中功率的平衡电路中功率的平衡上一页下一页返 回图图2.1 电路示意图电路示意图(a)手电筒电路手电筒电路 (b)扩音机扩音机上一页下一页返 回实例引入：手电筒电路实例引入：手电筒电路图图2.22.2 手电筒的电路模型手电筒的电路模型上一页下一页返 回n n电路是电流的通路，它的基本作用：电路是电流的通路，它的基本作用：n（1）能量的传输和转换；n（2）信号的传递和处理。n n电路主要由四要素：电路主要由四要素：电源、负载、控制元件、电源、负载、控制元件、回路回路上一页下一页返 回2.1 2.1 电路的基本物理量电路的基本物理量n n2.1.12.1.1电流电流图图2.32.3 导体中的电流导体中的电流 图图2.42.4 电流的正方向电流的正方向上一页下一页返 回n n电流：由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成电流：由电荷（带电粒子）有规则的定向运动而形成的的n n交流：交流：n n直流：直流：n n实际方向：正电荷运动的方向实际方向：正电荷运动的方向n n参考方向、正方向：任意选定某一方向参考方向、正方向：任意选定某一方向n n电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值；电流的实际方向与其正方向一致时，则电流为正值；n n电流的实际方向与其正方向相反时，则电流为负值电流的实际方向与其正方向相反时，则电流为负值上一页下一页返 回2.1.2 2.1.2 电压和电位电压和电位n n电压：绝对值，不随参考点的改变而改变；电压：绝对值，不随参考点的改变而改变；n n电位：相对值，随参考点的改变而变化电位：相对值，随参考点的改变而变化图图2.5 电压示意图电压示意图上一页下一页返 回电压电压n n电压：电场力将单位正电荷沿外电路中的一点电压：电场力将单位正电荷沿外电路中的一点推向另一点所作的功推向另一点所作的功n n实际方向：规定从高电位实际方向：规定从高电位(“(“”)”)指向低电位指向低电位(“(“”)”)n n电压的实际方向与其正方向一致时，则电压为电压的实际方向与其正方向一致时，则电压为正值；正值；n n电压的实际方向与其正方向相反时，则电压为电压的实际方向与其正方向相反时，则电压为负值。负值。上一页下一页返 回2.2.电位电位n n电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间电路中某点的电位实质是这一点与参考点之间的电压，或者说，电路某两点的电压等于这两的电压，或者说，电路某两点的电压等于这两点之间的电位差。点之间的电位差。n nU UABABV VA A-V-VB B上一页下一页返 回 n n 例例例例2-1 2-1 在图在图2.62.6所示的电路中，所示的电路中，已知已知U U1 1=3V=3V，U U2 2=-2V=-2V，求，求U=U=？图图2.6 例例2-1的电路图的电路图上一页下一页返 回解：解：解：解：因为因为UUABAB+U+UBCBC=(V=(VA A-V-VB B)+(V)+(VB B-V-VC C)=V)=VA A-V-VC C=U=UACAC所以所以U=UU=UACAC=U=UABAB+U+UBCBC=U=U1 1-U-U2 2=3-(-2)=5V=3-(-2)=5V上一页下一页返 回2.1.3 2.1.3 电动势电动势图图2.7 手电筒电路原理图手电筒电路原理图上一页下一页返 回n n电动势电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所作的功。符号到正极所作的功。符号E E，单位，单位V Vn nE=W/qE=W/qn n电动势的方向：规定为电源力推动正电荷运动电动势的方向：规定为电源力推动正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向，也就是电的方向，即从负极指向正极的方向，也就是电位升高的方向位升高的方向n n形成持续的电流必须有两个条件：一是要有电形成持续的电流必须有两个条件：一是要有电源，二是要有一条能够使电荷移动的闭合路径。源，二是要有一条能够使电荷移动的闭合路径。上一页下一页返 回 例例例例2-2 2-2 在图在图在图在图2.92.9所示的电路中，求所示的电路中，求所示的电路中，求所示的电路中，求E=E=？图图2.9 例例2-2的图的图上一页下一页返 回 解：解：解：解：因为因为U UABAB=U=U1 1-U-U2 2=E-U=E-U2 2所以所以E=UE=UABAB+U+U2 2上一页下一页返 回实训三：元器件识别及线性电阻实训三：元器件识别及线性电阻伏安特性测试伏安特性测试n n一、实训目的一、实训目的n n1.1.掌握电阻、电容、电感的识别方法。掌握电阻、电容、电感的识别方法。n n2.2.掌握直流稳压电源使用方法。掌握直流稳压电源使用方法。n n3.3.掌握磁电式安培计、伏特计使用方法并正确掌握磁电式安培计、伏特计使用方法并正确读数。读数。n n4.4.掌握万用表使用方法及注意事项。掌握万用表使用方法及注意事项。n n5.5.掌握电流、电压测量方法。掌握电流、电压测量方法。n n6.6.掌握线性电阻伏安特性测试方法。掌握线性电阻伏安特性测试方法。上一页下一页返 回二、原理说明二、原理说明n n电阻器电阻器n电阻器：对通过它的电流呈现一定的阻碍作用，具有消耗能量的性质n用途：是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还有限制电路电流、降低电压、分配电压等功能n分类：按电阻材料和结构特征可分为线绕、膜式（碳膜和金属膜）、实芯和敏感电阻；n按用途可分为通用、精密、高压、高阻电阻器。n主要技术参数：标称阻值、阻值误差、额定功率、额定电压：n识别方法：数值法和色码标示法上一页下一页返 回图图2.10 通用电阻色码标示法通用电阻色码标示法上一页下一页返 回表表2-1 2-1 通用电阻色码与数字的对应表通用电阻色码与数字的对应表色码棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银数字12345678905%10%例如：某一电阻色标为例如：某一电阻色标为“棕黑橙金棕黑橙金”，则其标称值为，则其标称值为10k10k，误差为，误差为5%5%。上一页下一页返 回2.2.电容器电容器n n电容器：是由两个金属电极中间夹一层绝缘体电容器：是由两个金属电极中间夹一层绝缘体（又称电介质）所构成，可以储存电场能量（又称电介质）所构成，可以储存电场能量n n用途：具有用途：具有“隔直通交隔直通交”的特点，常用于滤波、的特点，常用于滤波、旁路、信号调谐等方面旁路、信号调谐等方面n n主要技术参数：电容量、允许误差、额定电压主要技术参数：电容量、允许误差、额定电压n n识别方法：数值法和色标法识别方法：数值法和色标法上一页下一页返 回n n例：某一瓷介电容上标有例：某一瓷介电容上标有104104，其标称电容量，其标称电容量为为101010104 4pFpF，即，即0.10.1 F Fn n有极性的电解电容器上标有负号的一端（一般有极性的电解电容器上标有负号的一端（一般为短脚）是负极，另一端是正极。在直流电路为短脚）是负极，另一端是正极。在直流电路中，电解电容器正负极不能接反，否则会爆炸。中，电解电容器正负极不能接反，否则会爆炸。上一页下一页返 回3.3.电感器电感器n n镇流器、电机、变压器的线圈都是电感线圈，镇流器、电机、变压器的线圈都是电感线圈，可以储存磁场能量。可以储存磁场能量。n n用途：用途：LCLC滤波器，调谐放大电路或谐振均衡，滤波器，调谐放大电路或谐振均衡，去耦电路去耦电路n n分类：按结构特点可分为单层、多层、蜂房、分类：按结构特点可分为单层、多层、蜂房、带磁芯及可变电感线圈。带磁芯及可变电感线圈。n n主要技术参数：电感量主要技术参数：电感量L L和品质因数和品质因数Q Q。n n电感量是指电感器通入电流后储存磁场能量的电感量是指电感器通入电流后储存磁场能量的大小，其单位是大小，其单位是H H、mHmH和和 H H。1H=101H=103 3mHmH，1mH=101mH=103 3 H H。上一页下一页返 回三、操作步骤三、操作步骤n n（一）常用元器件识别（一）常用元器件识别n1.用色码标示法识别电阻器标称阻值，并用万用表测出其实际值，计算误差大小。n2.识别电解电容、瓷介电容标称电容量。n3.识别色码电感的电感量。上一页下一页返 回（二）线性电阻伏安特性测试（二）线性电阻伏安特性测试n n1.1.按图按图2.112.11接线，以定值电阻接线，以定值电阻R=1kR=1k（1W1W）为被测线）为被测线性电阻。性电阻。n n2.2.调节直流稳压电源，使输出为调节直流稳压电源，使输出为1V1V、5V5V、9V9V、13V13V、17V17V、21V21V、25V25V，分别测出电路中电流大小，记录在，分别测出电路中电流大小，记录在表表2-22-2中。中。图图2.11 线性电阻伏安特性测试电路图线性电阻伏安特性测试电路图上一页下一页返 回表表2-2 2-2 线性电阻伏安特性测试记录表线性电阻伏安特性测试记录表n n3.3.根据表根据表2-22-2中的实验数据，作出线性电阻元件中的实验数据，作出线性电阻元件R R的伏安的伏安特性曲线。特性曲线。U（V）15913172125I（mA）上一页下一页返 回四、分析思考四、分析思考n n安培计和伏特计应怎样接在电路中？安培计和伏特计应怎样接在电路中？n n若安培计并联在被测负载两端，会出现什么现若安培计并联在被测负载两端，会出现什么现象？为什么？象？为什么？上一页下一页返 回2.2 2.2 欧姆定律欧姆定律n n欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比成正比n n当电压和电流的正方向一致时：当电压和电流的正方向一致时：U=IRU=IR（2-2-6 6）n n当电压和电流的正方向相反时：当电压和电流的正方向相反时：U=-IRU=-IR（2-2-7 7）上一页下一页返 回 例例例例2-32-32-32-3 已知已知R=3R=3，应用欧姆定律对图，应用欧姆定律对图2.122.12的电的电路列出式子，并求电流路列出式子，并求电流I I。图图2.12 例例2-3的图的图上一页下一页返 回解解解解：在图：在图2.12(a)2.12(a)中：中：在图在图2.12(b)2.12(b)中：中：在图在图2.12(c)2.12(c)中：中：在图在图2.12(d)2.12(d)中：中：上一页下一页返 回 例例例例2-42-42-42-4 计算图计算图2.132.13中的电阻中的电阻R R值，已知值，已知U Uabab=-12V=-12V。图图2.13 例例2-4的电路的电路上一页下一页返 回解解解解：U Uabab=U=Uanan+U+Unmnm+U+Umbmb=-E=-E1 1+U+Unmnm+E+E2 2U Unmnm=U=Uabab+E+E1 1-E-E2 2=-12+5-3=-10V=-12+5-3=-10VR=UR=Unmnm/I=-10/-2=5/I=-10/-2=5上一页下一页返 回图图2.14 线性电阻的伏安特性曲线线性电阻的伏安特性曲线 图图2.152.15 白炽灯丝的的伏安特性曲线白炽灯丝的的伏安特性曲线上一页下一页返 回图图2.16 2.16 半导体二极管伏安特性曲线半导体二极管伏安特性曲线 图图2.17 2.17 非线性电阻的符号非线性电阻的符号上一页下一页返 回2.3 2.3 电流与电压测量电流与电压测量n n2.3.12.3.1电阻串并联电阻串并联n1.电阻的串联（a a）串联电阻）串联电阻 （b b）等效电阻）等效电阻图图2.18 2.18 电阻的串联电阻的串联上一页下一页返 回n n等效电阻等效电阻R R等于各个串联电阻之和，即：等于各个串联电阻之和，即：R=RR=R1 1+R+R2 2+R+R3 3+n n两个串联电阻上的电压分别为：两个串联电阻上的电压分别为：（2-92-9）（2-102-10）上一页下一页返 回2.2.电阻的并联电阻的并联（a a）并联电阻）并联电阻 （b b）等效电阻）等效电阻图图2.19 2.19 电阻的并联电阻的并联上一页下一页返 回n n等效电阻等效电阻R R为：为：n n由式（由式（2-112-11）得图）得图2.192.19的并联等效电阻的并联等效电阻R R为：为：n n两个并联电阻上的电流分别为：两个并联电阻上的电流分别为：上一页下一页返 回n n负载增加（例如并联的负载数目增加）时，负负载增加（例如并联的负载数目增加）时，负载所取用的总电流和总功率都增加，即电源输载所取用的总电流和总功率都增加，即电源输出的功率和电流都相应增加。就是说，电源输出的功率和电流都相应增加。就是说，电源输出的功率和电流决定于负载的大小。出的功率和电流决定于负载的大小。上一页下一页返 回2.3.2 2.3.2 电流的测量电流的测量n n测量直流电流通常都用磁电式安培计，测量交测量直流电流通常都用磁电式安培计，测量交流电流主要采用电磁式安培计流电流主要采用电磁式安培计（a）安培计的接法）安培计的接法 （b）分流器的接法）分流器的接法图图2.20 安培计和分流器安培计和分流器上一页下一页返 回 （2-142-14）n n即即（2-152-15）上一页下一页返 回 例例例例2-52-52-52-5 有一磁电式安培计，当使用分流器时，表头的满有一磁电式安培计，当使用分流器时，表头的满标值电流为标值电流为5mA5mA。表头电阻为。表头电阻为2020。今欲使其量程（满。今欲使其量程（满标值）为标值）为1A1A，问分流的电阻应为多大？，问分流的电阻应为多大？解：解：解：解：上一页下一页返 回2.3.3 2.3.3 电压的测量电压的测量n n测量直流电压常用磁电式伏特计，测量交流电测量直流电压常用磁电式伏特计，测量交流电压常用电磁式伏特计。压常用电磁式伏特计。（a）伏特计的接法）伏特计的接法 （b）分压器的接法）分压器的接法图图2.21 伏特计和分压器伏特计和分压器上一页下一页返 回n n由图由图2.21(b)2.21(b)可得：可得：（2-162-16）即即（2-172-17）上一页下一页返 回 例例例例2-62-62-62-6 有一伏特计，其量程为有一伏特计，其量程为50V50V，内阻为，内阻为20002000。今欲使其量程扩大到。今欲使其量程扩大到360V360V，问还需串，问还需串联多大电阻的分压器？联多大电阻的分压器？解：解：解：解：上一页下一页返 回2.4 2.4 电路工作状态电路工作状态图图2.22 直流电路直流电路上一页下一页返 回2.4.1 2.4.1 有载工作状态有载工作状态n nU=E-IRU=E-IR00图图2.23 电源的外特性曲线电源的外特性曲线 上一页下一页返 回2.4.2 2.4.2 开路开路n n电路开路时的特征可用下列各式表示：电路开路时的特征可用下列各式表示：I=0I=0U=UU=U0 0=E=E图图2.24 电路开路的示意图电路开路的示意图上一页下一页返 回2.4.3 2.4.3 短路短路n n电源短路时的特征可用下列各式表示：电源短路时的特征可用下列各式表示：U=0U=0I=II=IS S=E/R=E/R0 0图图2.25 电路短路的示意图电路短路的示意图上一页下一页返 回n n 例例例例2-7 2-7 图图2.262.26所示的电路可用来测量电源的电所示的电路可用来测量电源的电动势动势E E和内阻和内阻R R0 0。图中，。图中，R R1 1=2.6=2.6，R R2 2=5.5=5.5。当开关当开关S S1 1闭合、闭合、S S2 2断开时，安培计读数为断开时，安培计读数为2A2A；当开关当开关SS1 1断开、断开、S S2 2闭合时，安培计读数为闭合时，安培计读数为1A1A。试求试求E E和和R R。上一页下一页返 回图图2.26 例例2-7的电路的电路上一页下一页返 回解：解：解：解：E=IE=I1 1(R(R1 1+R+R0 0)E=IE=I2 2(R(R2 2+R+R0 0)联立以上两式可得：联立以上两式可得：所以：所以：E=2(2.6+0.3)=5.8VE=2(2.6+0.3)=5.8V上一页下一页返 回2.5 2.5 电路元件特性方程电路元件特性方程n n直流电路中，直流电路中，U=IRU=IRn n交流电路中，交流电路中，u=iRu=iR图图2.27 电阻负载电路电阻负载电路上一页下一页返 回2.5.2 2.5.2 电容元件特性方程电容元件特性方程n n图图2.282.28中电容元件的元件特性方程为：中电容元件的元件特性方程为：图图2.28 电容负载电路电容负载电路上一页下一页返 回2.5.3 2.5.3 电感元件特性方程电感元件特性方程n n图图2.292.29中电感的元件特性方程为：中电感的元件特性方程为：图图2.29 电感负载电路电感负载电路上一页下一页返 回实训四：基尔霍夫定律的验证实训四：基尔霍夫定律的验证n n一、实训目的一、实训目的一、实训目的一、实训目的n1.掌握万用表测量电流、电压方法。n2.掌握基尔霍夫定律。n n二、原理说明二、原理说明二、原理说明二、原理说明上一页下一页返 回图图2.30 实训电路原理图实训电路原理图上一页下一页返 回三、操作步骤n n1.1.调节稳压电源，使其输出电压为调节稳压电源，使其输出电压为9V9V，关断电，关断电源待用。源待用。n n2.2.按图按图2.302.30实训电路原理图接线。实训电路原理图接线。n n3.3.经教师检查后接通电源，用万用表测电压及经教师检查后接通电源，用万用表测电压及各支路电流，并将结果填入表各支路电流，并将结果填入表2-32-3中。中。表表2-3 2-3 实训电路测量结果记录表实训电路测量结果记录表UAB（V）UBC（V）UAC（V）I（mA）I1（mA）I2（mA）上一页下一页返 回四、分析思考n n1.1.分析实训电路中各段电压的关系。分析实训电路中各段电压的关系。n n2.2.分析实训电路中各电流的关系。分析实训电路中各电流的关系。上一页下一页返 回2.6 2.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律图图2.31 多回路直流电路多回路直流电路上一页下一页返 回n n图图2.312.31中有三条支路：中有三条支路：abab、acbacb和和adbadb；两个节；两个节点：点：a a和和b b；三个回路：；三个回路：adbcaadbca、abcaabca和和abdaabda。n1.支路(Branch)无分支的一段电路。支路中各处电流相等，称为支路电流。n2.节点(Node)三条或三条以上支路的联接点。n3.回路(Loop)由一条或多条支路所组成的闭合电路。上一页下一页返 回2.6.1 2.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）在图在图2.312.31所示的电路中，对节点所示的电路中，对节点a a可以写出：可以写出：II1 1+I+I2 2=I=I3 3或将上式改写成：或将上式改写成：II1 1+I+I2 2-I-I3 3=0=0即即 I=0I=0上一页下一页返 回 例例例例2-8 2-8 图图2.322.32所示的闭合面包围的是一个三角形所示的闭合面包围的是一个三角形电路，它有三个节点。求流入闭合面的电流电路，它有三个节点。求流入闭合面的电流I IA A、I IB B、I IC C之和是多少？之和是多少？图图2.32 2.32 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律应用于闭合面应用于闭合面上一页下一页返 回解：解：解：解：应用基尔霍夫电流定律可列出应用基尔霍夫电流定律可列出IIA A=I=IABAB-I-ICACAIIB B=I=IBCBC-I-IABABIIC C=I=ICACA-I-IBCBC上列三式相加可得上列三式相加可得IIA A+I+IB B+I+IC C=0=0或或 I=0I=0可见，在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代可见，在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和也恒等于零。数和也恒等于零。上一页下一页返 回 例例例例2-92-9 一个晶体三极管有三个电极，各极电流一个晶体三极管有三个电极，各极电流的方向如图的方向如图2.332.33所示。各极电流关系如何？所示。各极电流关系如何？图图2.33 晶体管电流流向图晶体管电流流向图上一页下一页返 回解：解：解：解：晶体管可看成一个闭合面，则：晶体管可看成一个闭合面，则：I IE E=I=IB B+I+IC C上一页下一页返 回 例例例例2-102-10 两个电气系统若用两根导线联接，如图两个电气系统若用两根导线联接，如图2.34(a)2.34(a)所示，电流所示，电流I I1 1和和I I2 2的关系如何？若用一根导线联接，如的关系如何？若用一根导线联接，如图图2.34(b)2.34(b)所示，电流所示，电流I I是否为零？是否为零？图图2.34 两个电气系统联接图两个电气系统联接图上一页下一页返 回解：解：解：解：将将A A电气系统视为一个广义节点，对图电气系统视为一个广义节点，对图2.34(a)2.34(a)：I I1 1=I=I2 2，对图，对图2.34(b)2.34(b)：I=0I=0。上一页下一页返 回2.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压定律是用来确定构成回路中的各段电基尔霍夫电压定律是用来确定构成回路中的各段电基尔霍夫电压定律是用来确定构成回路中的各段电基尔霍夫电压定律是用来确定构成回路中的各段电压间关系的。对于图压间关系的。对于图压间关系的。对于图压间关系的。对于图2.352.35所示的电路，如果从回路所示的电路，如果从回路所示的电路，如果从回路所示的电路，如果从回路adbcaadbca中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循中任意一点出发，以顺时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降行一周，则在这个方向上的电位升之和应该等于电位降之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变之和，回到原来的出发点时，该点的电位是不会发生变化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结化的。此即电路中任意一点的瞬时电位具有单值性的结果。果。果。果。上一页下一页返 回图图2.35 回路回路上一页下一页返 回以图以图2.352.35所示的回路所示的回路adbcaadbca（即为图（即为图2.312.31所所示电路的一个回路）为例，图中电源电动势、示电路的一个回路）为例，图中电源电动势、电流和各段电压的正方向均已标出。按照虚线电流和各段电压的正方向均已标出。按照虚线所示方向循行一周，根据电压的正方向可列出：所示方向循行一周，根据电压的正方向可列出：UU1 1+U+U4 4=U=U2 2+U+U3 3或将上式改写为：或将上式改写为：UU1 1-U-U2 2-U-U3 3+U+U4 4=0=0即即 U=0U=0（2-252-25）上一页下一页返 回就是在任一瞬时，沿任一回路循行方向就是在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电（顺时针方向或逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零。如果规定电位升取正号，压的代数和恒等于零。如果规定电位升取正号，则电位降就取负号。则电位降就取负号。上一页下一页返 回图图2.352.35所示的所示的adbcaadbca回路是由电源电动势和回路是由电源电动势和电阻构成的，上式可改写为：电阻构成的，上式可改写为：EE1 1-E-E2 2-I-I1 1R R1 1+I+I2 2R R2 2=0=0或或EE1 1-E-E2 2=I=I1 1R R1 1-I-I2 2R R2 2即即 E=E=(IR)(IR)上一页下一页返 回图图2.36 基尔霍夫电压定律的推广应用基尔霍夫电压定律的推广应用上一页下一页返 回对图对图2.36(a)2.36(a)所示电路（各支路的元件是任意的）可列出所示电路（各支路的元件是任意的）可列出 U=UU=UABAB-U-UA A+U+UB B=0=0或或UUABAB=U=UA A-U-UBB（2-272-27）对图对图2.36(b)2.36(b)的电路可列出的电路可列出U=E-IRU=E-IR0 0（2-282-28）列电路的电压与电流关系方程时，不论是应用基列电路的电压与电流关系方程时，不论是应用基尔霍夫定律或欧姆定律，首先都要在电路图上标出电尔霍夫定律或欧姆定律，首先都要在电路图上标出电流、电压或电动势的正方向。流、电压或电动势的正方向。上一页下一页返 回 例例例例2-112-11 在图在图2.372.37所示电路中，已知所示电路中，已知U U1 1=10V=10V，E E1 1=4V=4V，E E2 2=2V=2V，R R1 1=4=4，RR2 2=2=2，R R3 3=5=5，1 1、2 2两点间处于开路状态，试计算开路电压两点间处于开路状态，试计算开路电压U U2 2。上一页下一页返 回图图2.37 例例2-11的电路图的电路图上一页下一页返 回解：解：解：解：对左回路应用基尔霍夫电压定律列出：对左回路应用基尔霍夫电压定律列出：EE1 1=I(R=I(R1 1+R+R2 2)+U)+U1 1得得再对右回路列出：再对右回路列出：EE1 1-E-E2 2=IR=IR1 1+U+U2 2得得UU2 2=E=E1 1-E-E2 2-IR-IR1 1=4-2-(-1)4=6V=4-2-(-1)4=6V上一页下一页返 回2.7 2.7 电路中电位的计算电路中电位的计算 例例例例2-122-12 在图在图2.382.38所示的电路中，已知所示的电路中，已知C C点接地点接地,R,R1 1=R=R2 2=R=R3 3=1=1，E E1 1=E=E2 2=2V=2V，I I1 1=-1A=-1A，I I3 3=3A=3A，求，求V VA A、V VB B的值。的值。图图2.382.38 例例2-122-12的电路图的电路图