周紹敏版《電工基礎(chǔ)》第二章電子教案

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《電工基礎(chǔ)》 第二章　簡單直流電路 1. 理解電動(dòng)勢(shì)、端電壓、電位的概念。 2. 掌握閉合電路的歐姆定律。 3. 掌握電阻串聯(lián)分壓關(guān)系與并聯(lián)分流關(guān)系。 4. 了解萬用表的基本構(gòu)造和基本原理，掌握萬用表的使用方法。 5. 掌握電阻的測(cè)量方法。 6. 學(xué)會(huì)分析計(jì)算電路中各點(diǎn)電位。 　　 1. 運(yùn)用電阻串聯(lián)分壓關(guān)系與并聯(lián)分流關(guān)系解決電阻電路問題、掌握擴(kuò)大電壓表與電流表量程的原理。 2. 熟練分析計(jì)算電路中各點(diǎn)電位。 　 序號(hào) 內(nèi)　　　　　容 學(xué)　時(shí) 1 第一節(jié)　電動(dòng)勢(shì) 閉合電路的歐姆定律 2 2 第二節(jié)　電池組 3 第三節(jié)　電阻的串聯(lián) 2 4 第四節(jié)　電阻的并聯(lián) 5 第五節(jié)　電阻的混聯(lián) 6 第六節(jié)　萬用表的基本原理 2 7 實(shí)驗(yàn)2.1 練習(xí)使用萬用表 8 實(shí)驗(yàn)2.2 電流表改裝電壓表 2 9 第七節(jié)　電阻的測(cè)量 2 10 實(shí)驗(yàn)2.3 用惠斯通電橋測(cè)電阻 2 11 第八節(jié)　電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算 2 12 實(shí)驗(yàn)2.4 電壓和電位的測(cè)定 2 13 本章小結(jié)與習(xí)題 14 本章總學(xué)時(shí) 16 第一節(jié)　電動(dòng)勢(shì)　閉合電路的歐姆定律 一、 電動(dòng)勢(shì) 衡量電源的電源力大小及其方向的物理量叫做電源的電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)通常用符號(hào)E或e(t)表示，E表示大小與方向都恒定的電動(dòng)勢(shì)(即直流電源的電動(dòng)勢(shì))，e(t)表示大小和方向隨時(shí)間變化的電動(dòng)勢(shì)，也可簡記為e。電動(dòng)勢(shì)的國際單位制為伏特，記做V。 電動(dòng)勢(shì)的大小等于電源力把單位正電荷從電源的負(fù)極，經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力(電源力)把正電荷量q從負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功，則電動(dòng)勢(shì)大小為 電動(dòng)勢(shì)的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。 圖2-1 簡單的閉合電路 二、閉合電路的歐姆定律 圖中r表示電源的內(nèi)部電阻，R表示電源外部聯(lián)接的電阻(負(fù)載)。閉合電路歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 外電路兩端電壓U = RI = E - rI =，顯然， 負(fù)載電阻R值越大，其兩端電壓U也越大；當(dāng)R >> r時(shí)(相當(dāng)于開路)，則U = E；當(dāng)R << r時(shí)(相當(dāng)于短路)，則U = 0，此時(shí)一般情況下的電流(I = E/r)很大，電源容易燒毀。 【例2-1】 如圖2-2所示，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S合到位置1時(shí)，外電路的電阻R1 = 14 W，測(cè)得電流表讀數(shù)I1 = 0.2 A；當(dāng)開關(guān)S合到位置2時(shí)，外電路的電阻R2 = 9 W，測(cè)得電流表讀數(shù)I2 = 0.3 A；試求電源的電動(dòng)勢(shì)E及其內(nèi)阻r。 解：根據(jù)閉合電路的歐姆定律，列出聯(lián)立方程組 圖2-2 例題2-1 解得：r = 1 W，E = 3 V。本例題給出了一種測(cè)量直流電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的方法。 三、負(fù)載獲得最大功率的條件 圖2-3 電源輸出功率與外電路(負(fù)載)電阻的關(guān)系曲線 容易證明：在電源電動(dòng)勢(shì)E及其內(nèi)阻r保持不變時(shí)，負(fù)載R獲得最大功率的條件是R = r，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為 電源輸出的最大功率是 【例2-2】如圖2-4所示，直流電源的電動(dòng)勢(shì)E = 10 V、內(nèi)阻r = 0.5 W，電阻R1 = 2 W，問：可變電阻RP調(diào)至多大時(shí)可獲得最大功率Pmax？ 圖2-4 例題2-2 解：將(R1 + r)視為電源的內(nèi)阻，則RP = R1 + r = 2.5 W 時(shí)，RP獲得最大功率 第二節(jié)　電 池 組 圖2-5 串聯(lián)電池組 一、電池的串聯(lián) 如圖2-5所示串聯(lián)電池組，每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)均為E、內(nèi)阻均為r。 圖2-6 并聯(lián)電池組 如果有n個(gè)相同的電池相串聯(lián)，那么整個(gè)串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)與等效內(nèi)阻分別為 E串 = nE ，　r串 = nr 串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)是單個(gè)電池電動(dòng)勢(shì)的n倍，額定電流相同。 　 二、電池的并聯(lián) 如圖2-6所示并聯(lián)電池組，每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)均為E、內(nèi)阻均為r。 如果有n個(gè)相同的電池相并聯(lián)，那么整個(gè)并聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)與等效內(nèi)阻分別為 E并 = E ， r并 = r/n。 并聯(lián)電池組的額定電流是單個(gè)電池額定電流的n倍，電動(dòng)勢(shì)相同。 第三節(jié)　電阻的串聯(lián) 一、電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn) 圖2-7 電阻的串聯(lián) 設(shè)總電壓為U、電流為I、總功率為P。 1. 等效電阻: 　R =R1 + R2 + … + Rn 2. 分壓關(guān)系： 3. 功率分配： 　　特例：兩只電阻R1、R2串聯(lián)時(shí)，等效電阻R = R1 + R2 , 則有分壓公式 二、應(yīng)用舉例 【例2-3】有一盞額定電壓為U1 = 40 V、額定電流為I = 5 A的電燈，應(yīng)該怎樣把它接入電壓U = 220 V照明電路中。 圖2-8 例題2-3 解：將電燈(設(shè)電阻為R1)與一只分壓電阻R2串聯(lián)后，接入U(xiǎn) = 220 V電源上，如圖2-8所示。 解法一：分壓電阻R2上的電壓為 U2 =U－U1 = 220 - 40 = 180 V，且U2 = R2I，則 解法二：利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式，可得 即將電燈與一只36 W 分壓電阻串聯(lián)后，接入U(xiǎn) = 220V電源上即可。 【例2-4】有一只電流表，內(nèi)阻Rg = 1 kW，滿偏電流為Ig = 100 mA，要把它改成量程為Un = 3 V的電壓表，應(yīng)該串聯(lián)一只多大的分壓電阻R？ 　 圖2-9 例題2-4 解：如圖2-9所示。 該電流表的電壓量程為Ug = RgIg = 0.1 V，與分壓電阻R串聯(lián)后的總電壓Un = 3 V，即將電壓量程擴(kuò)大到n = Un/Ug = 30倍。 利用兩只電阻串聯(lián)的分壓公式，可得，則 　　上例表明，將一只量程為Ug、內(nèi)阻為Rg的表頭擴(kuò)大到量程為Un，所需要的分壓電阻為R = (n - 1) Rg，其中n = (Un/Ug)稱為電壓擴(kuò)大倍數(shù)。 第四節(jié)　電阻的并聯(lián) 一、電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn) 設(shè)總電流為I、電壓為U、總功率為P。 圖2-10 電阻的并聯(lián) 1. 等效電導(dǎo):　 G = G1 + G2 + … + Gn 即 　 2. 分流關(guān)系： R1I1 = R2I2 = … = RnIn = RI = U 3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = … = RnPn = RP = U2 特例：兩只電阻R1、R2并聯(lián)時(shí)，等效電阻 ，則有分流公式 二、應(yīng)用舉例 【例2-5】如圖2-11所示，電源供電電壓U = 220 V，每根輸電導(dǎo)線的電阻均為R1 = 1 W，電路中一共并聯(lián)100盞額定電壓220 V、功率40 W的電燈。假設(shè)電燈在工作(發(fā)光)時(shí)電阻值為常數(shù)。試求：(1) 當(dāng)只有10盞電燈工作時(shí)，每盞電燈的電壓UL和功率PL；(2) 當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，每盞電燈的電壓UL和功率PL。 解：每盞電燈的電阻為R = U2/P = 1210 W，n盞電燈并聯(lián)后的等效電阻為Rn = R/n 圖2-11 例題2-5 根據(jù)分壓公式，可得每盞電燈的電壓 ， 功率 (1) 當(dāng)只有10盞電燈工作時(shí)，即n = 10， 則Rn = R/n = 121 W，因此 (2) 當(dāng)100盞電燈全部工作時(shí)，即n = 100，則Rn = R/n = 12.1 W， 【例2-6】 有一只微安表，滿偏電流為Ig = 100 mA、內(nèi)阻Rg = 1 kW，要改裝成量程為In = 100 mA的電流表，試求所需分流電阻R。 圖2-12　例題2-6 解：如圖2-12所示，設(shè) n =In/Ig(稱為電流量程擴(kuò)大倍數(shù))，根據(jù)分流公式可得In，則 本題中n = In/Ig = 1000， 。 上例表明，將一只量程為Ig、內(nèi)阻為Rg的表頭擴(kuò)大到量程為In，所需要的分流電阻為R =Rg /(n - 1)，其中n = (In/Ig)稱為電流擴(kuò)大倍數(shù)。 第五節(jié)　電阻的混聯(lián) 一、 分析步驟 在電阻電路中，既有電阻的串聯(lián)關(guān)系又有電阻的并聯(lián)關(guān)系，稱為電阻混聯(lián)。對(duì)混聯(lián)電路的分析和計(jì)算大體上可分為以下幾個(gè)步驟： 1. 首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，必要時(shí)重新畫出串、并聯(lián)關(guān)系明確的電路圖； 2. 利用串、并聯(lián)等效電阻公式計(jì)算出電路中總的等效電阻； 3. 利用已知條件進(jìn)行計(jì)算，確定電路的總電壓與總電流； 4. 根據(jù)電阻分壓關(guān)系和分流關(guān)系，逐步推算出各支路的電流或電壓。 二、解題舉例 【例2-7】如圖2-13所示，已知R1 = R2 = 8 W，R3 = R4 = 6 W，R5 = R6 = 4 W，R7 = R8 = 24 W，R9 = 16 W；電壓U = 224 V。試求： (1) 電路總的等效電阻RAB與總電流IS； (2) 電阻R9兩端的電壓U9與通過它的電流I9。 解：(1) R5、R6、R9三者串聯(lián)后，再與R8并聯(lián)，E、F兩端等效電阻為 REF = (R5 + R6 + R9)∥R8 = 24 W∥24 W = 12 W REF、R3、R4三者電阻串聯(lián)后，再與R7并聯(lián)，C、D兩端等效電阻為 RCD= (R3 + REF + R4)∥R7 = 24 W∥24 W = 12 W 總的等效電阻 RAB =R1 + RCD + R2 = 28 W 總電流 IS = U/RAB = 224/28 = 8 A 圖2-13 例題2-7 (2) 利用分壓關(guān)系求各部分電壓： UCD =RCD IS = 96V， 【例2-8】如圖2-14所示，已知R = 10 W，電源電動(dòng)勢(shì)E = 6 V，內(nèi)阻r = 0.5 W，試求電路中的總電流I。 圖2-15 例題2-8的等效電路 圖2-14 例題2-8 解:首先整理清楚電路中電阻串、并聯(lián)關(guān)系，并畫出等效電路，如圖2-15所示。 四只電阻并聯(lián)的等效電阻為 Re = R/4 = 2.5 W 根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的總電流為 第六節(jié)　萬用電表的基本原理 一、萬用表的基本功能 萬用電表又叫做復(fù)用電表，通常稱為萬用表。它是一種可以測(cè)量多種電量的多量程便攜式儀表，由于它具有測(cè)量的種類多，量程范圍寬，價(jià)格低以及使用和攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于電氣維修和測(cè)試中。 一般的萬用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、電阻、交流電壓等，有的萬用表還可以測(cè)量音頻電平、交流電流、電容、電感以及晶體管的 b 值等。 二、萬用表的基本原理 萬用表的基本原理是建立在歐姆定律和電阻串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律基礎(chǔ)之上的。 萬用表的表頭是進(jìn)行各種測(cè)量的公用部分。表頭內(nèi)部有一個(gè)可動(dòng)的線圈(叫做動(dòng)圈)，它的電阻Rg稱為表頭的內(nèi)阻。動(dòng)圈處于永久磁鐵的磁場(chǎng)中，當(dāng)動(dòng)圈通有電流之后會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。固定在動(dòng)圈上的指針隨著動(dòng)圈一起偏轉(zhuǎn)的角度，與動(dòng)圈中的電流成正比。當(dāng)指針指示到表盤刻度的滿標(biāo)度時(shí)，動(dòng)圈中所通過的電流稱為滿偏電流Ig。Rg與Ig是表頭的兩個(gè)主要參數(shù)。 1. 直流電壓的測(cè)量 圖2-16 簡單的直流電壓表 將表頭串聯(lián)一只分壓電阻R，即構(gòu)成一個(gè)簡單的直流電壓表，如圖2-16所示。 測(cè)量時(shí)將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電壓Ux的兩端，通過表頭的電流與被測(cè)電壓Ux成正比 在萬用表中，用轉(zhuǎn)換開關(guān)分別將不同數(shù)值的分壓電阻與表頭串聯(lián)，即可得到幾個(gè)不同的電壓量程。 【例2-9】如圖2-17所示某萬用表的直流電壓表部分電路，五個(gè)電壓量程分別是U1 = 2.5 V，U2 = 10 V，U3 = 50 V，U4 = 250 V，U5 = 500 V，已知表頭參數(shù)Rg = 3 kW，Ig = 50 mA。試求電路中各分壓電阻R1、R2、R3、R4、R5 。 解:利用電壓表擴(kuò)大量程公式R = (n - 1) Rg，其中n = (Un/Ug)，Ug = RgIg = 0.15 V。 (1)求R1： n1= (U1/Ug) = 16.67，R1 = (n - 1) Rg = 47 kW (2)求R2：把Rg2 = Rg + R1 = 50 kW 視為表頭內(nèi)阻，n2 = (U2/U1) = 4，則 R2 = (n - 1)Rg2 = 150 kW (3) 求R3：把Rg3 = Rg + R1 + R2 = 200 kW 視為表頭內(nèi)阻，n3 = (U3/U2) = 5，則 圖2-17 例題2-9 R3 = (n - 1)Rg3 = 800 kW (4) 求R4：把Rg4 = Rg + R1 + R2 + R3 = 1000 kW 視為表頭內(nèi)阻，n4 = (U4/U3) = 5，則 R4 = (n - 1)Rg4 = 4000 kW = 4 MW (5)求R5：把Rg5 = Rg + R1 + R2 + R3 + R4 = 5 MW 視為表頭內(nèi)阻，n5 = (U5/U4) = 2，則 R5 = (n - 1)Rg5 = 5 MW 2. 直流電流的測(cè)量 將表頭并聯(lián)一只分流電阻R，即構(gòu)成一個(gè)最簡單的直流電流表，如圖2-18所示。 設(shè)被測(cè)電流為Ix ，則通過表頭的電流與被測(cè)電流Ix成正比，即 圖2-19 多量程的直流電流表 圖2-18 簡單的直流電流表 分流電阻R由電流表的量程IL和表頭參數(shù)確定 實(shí)際萬用表是利用轉(zhuǎn)換開關(guān)將電流表制成多量程的，如圖2-19所示。 3. 電阻的測(cè)量 萬用表測(cè)量電阻(即歐姆表)的電路如圖2-20所示。 可變電阻R叫做調(diào)零電阻，當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)(相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx = 0)，調(diào)節(jié)R的阻值使指針指到表頭的滿刻度， 即 萬用表電阻檔的零點(diǎn)在表頭的滿度位置上。而電阻無窮大時(shí)(即紅、黑表筆間開路)指針在表頭的零度位置上。 當(dāng)紅、黑表筆間接被測(cè)電阻Rx時(shí)，通過表頭的電流為 可見表頭讀數(shù)I與被測(cè)電阻Rx是一一對(duì)應(yīng)的，并且成反比關(guān)系，因此歐姆表刻度不是線性的。 圖2-20 歐姆表原理 三、萬用表的使用 1．正確使用轉(zhuǎn)換開關(guān)和表筆插孔　 萬用表有紅與黑兩只表筆(測(cè)棒)，表筆可插入萬用表的“+”、“-”兩個(gè)插孔里，注意一定要嚴(yán)格將紅表筆插入“+”極性孔里，黑表筆插入“-”極性孔里。測(cè)量直流電流、電壓等物理量時(shí)，必須注意正負(fù)極性。根據(jù)測(cè)量對(duì)象，將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至所需位置，在被測(cè)量大小不詳時(shí)，應(yīng)先選用量程較大的高檔試測(cè)，如不合適再逐步改用較低的檔位，以表頭指針移動(dòng)到滿刻度的三分之二位置附近為宜。 2．正確讀數(shù)　 萬用表有數(shù)條供測(cè)量不同物理量的標(biāo)尺，讀數(shù)前一定要根據(jù)被測(cè)量的種類、性質(zhì)和所用量程認(rèn)清所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺。 3．正確測(cè)量電阻值 在使用萬用表的歐姆檔測(cè)量電阻之前，應(yīng)首先把紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)指針到歐姆標(biāo)尺的零位上，并要正確選擇電阻倍率檔。測(cè)量某電阻Rx時(shí)，一定要使被測(cè)電阻不與其它電路有任何接觸，也不要用手接觸表筆的導(dǎo)電部分，以免影響測(cè)量結(jié)果。當(dāng)利用歐姆表內(nèi)部電池作為測(cè)試電源時(shí)(例如判斷二極管或三極管的管腳)，要注意到：黑表筆接的是電源正極，紅表筆接的是電源負(fù)極。 4．測(cè)量高電壓時(shí)的注意事項(xiàng) 在測(cè)量高電壓時(shí)務(wù)必要注意人身安全，應(yīng)先將黑表筆固定接在被測(cè)電路的地電位上，然后再用紅表筆去接觸被測(cè)點(diǎn)處，操作者一定要站在絕緣良好的地方，并且應(yīng)用單手操作，以防觸電。在測(cè)量較高電壓或較大電流時(shí)，不能在測(cè)量時(shí)帶電轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)旋鈕改變量程或檔位。 5．萬用表的維護(hù) 萬用表應(yīng)水平放置使用，要防止受震動(dòng)、受潮熱，使用前首先看指針是否指在機(jī)械零位上，如果不在，應(yīng)調(diào)至零位。每次測(cè)量完畢，要將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于空檔或最高電壓檔上。在測(cè)量電阻時(shí)，如果將兩只表筆短接后指針仍調(diào)整不到歐姆標(biāo)尺的零位，則說明應(yīng)更換萬用表內(nèi)部的電池；長期不用萬用表時(shí)，應(yīng)將電池取出，以防止電池受腐蝕而影響表內(nèi)其它元件。 第七節(jié)　電阻的測(cè)量 一、電阻的測(cè)量方法 　　電阻的測(cè)量在電工測(cè)量技術(shù)中占有十分重要的地位，工程中所測(cè)量的電阻值，一般是在10-6 W ~ 1012 W 的范圍內(nèi)。為減小測(cè)量誤差，選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電阻方法，通常是將電阻按其阻值的大小分成三類，即小電阻(1 W 以下)、中等電阻(1 W ~ 0.1 MW)和大電阻(0.1 MW 以上)。測(cè)量電阻的方法很多，常用的方法分類如下： 　　1. 按獲取測(cè)量結(jié)果方式分類 　　(1) 直接測(cè)阻法　采用直讀式儀表測(cè)量電阻，儀表的標(biāo)尺是以電阻的單位(W、kW 或MW)刻度的，根據(jù)儀表指針在標(biāo)尺上的指示位置，可以直接讀取測(cè)量結(jié)果。例如用萬用表的 W 檔或MW 表等測(cè)量電阻，就是直接測(cè)阻法。 　　(2) 比較測(cè)阻法　采用比較儀器將被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行比較，在比較儀器中接有檢流計(jì)，當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)，可以根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，獲取被測(cè)電阻的阻值。 　　(3) 間接測(cè)阻法　通過測(cè)量與電阻有關(guān)的電量，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算，求出被測(cè)電阻的阻值。例如得到廣泛應(yīng)用的、最簡單的間接測(cè)阻法是電流、電壓表法測(cè)量電阻(即伏安法)。它是用電流表測(cè)出通過被測(cè)電阻中的電流、用電壓表測(cè)出被測(cè)電阻兩端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律即可計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值。 　　2．按被測(cè)電阻的阻值的大小分類 　　(1) 小電阻的測(cè)量　是指測(cè)量1 W 以下的電阻。測(cè)量小電阻時(shí)，一般是選用毫歐表。要求測(cè)量精度比較高時(shí)，則可選用雙臂電橋法測(cè)量。 　　(2) 中等電阻的測(cè)量　是指測(cè)量阻值在1 W ~ 0.1 MW 之間的電阻。對(duì)中等電阻測(cè)量的最為方便的方法是用歐姆表進(jìn)行測(cè)量，它可以直接讀數(shù)，但這種方法的測(cè)量誤差較大。中等電阻的測(cè)量也可以選用伏、安表測(cè)阻法，它能測(cè)出工作狀態(tài)下的電阻值。其測(cè)量誤差比較大。若需精密測(cè)量可選用單臂電橋法。 　　(3) 大電阻的測(cè)量　是指測(cè)量阻值在0.1 MW 以上的電阻。在測(cè)量大電阻時(shí)可選用兆歐表法，可以直接讀數(shù)，但測(cè)量誤差也較大。 二、伏安法測(cè)電阻 　　圖2-21(a)是電流表外接的伏安法，這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是電流表讀數(shù)I包含被測(cè)電阻R中的電流I與電壓表中的電流IV，所以電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值應(yīng)是被測(cè)電阻R與電壓表內(nèi)阻RV并聯(lián)后的等效電阻，即(R//RV) = U/I，所以被測(cè)電阻值為 如果不知道電壓表內(nèi)阻RV的準(zhǔn)確值，令，則該種測(cè)量方法適用于R << RV情 況，即適用于測(cè)量阻值較小的電阻。 圖2-21 伏安法測(cè)電阻 　　圖2-21(b)是電流表內(nèi)接的伏安法，這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是電壓表讀數(shù)U包含被測(cè)電阻R端電壓U與電流表端電壓UA，所以電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值應(yīng)是被測(cè)電阻R與電流表內(nèi)阻RA之和，即R + RA = U/I，所以被測(cè)電阻值為 如果不知道電流表內(nèi)阻的準(zhǔn)確值，令，則該種測(cè)量方法適用于R >> RA的情 況，即適用于測(cè)量阻值較大的電阻。 三、惠斯通電橋 圖2-22 惠斯通電橋法測(cè)量電阻 惠斯通電橋法可以比較準(zhǔn)確的測(cè)量電阻，其原理如圖2-22所示。 R1、R2、R3、為可調(diào)電阻，并且是阻值已知的標(biāo)準(zhǔn)精密電阻。R4為被測(cè)電阻，當(dāng)檢流計(jì)的指針指示到零位置時(shí)，稱為電橋平衡。此時(shí)，B、D兩點(diǎn)為等電位，被測(cè)電阻為 惠斯通電橋有多種形式，常見的是一種滑線式電橋。 第八節(jié)　電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算 一、電位參考點(diǎn)(即零電位點(diǎn)) 　　在電路中選定某一點(diǎn)A為電位參考點(diǎn)，就是規(guī)定該點(diǎn)的電位為零， 即UA= 0。電位參考點(diǎn)的選擇方法是： 　　(1) 在工程中常選大地作為電位參考點(diǎn)； 　　(2) 在電子線路中，常選一條特定的公共線或機(jī)殼作為電位參考點(diǎn)。 　　在電路中通常用符號(hào)“⊥”標(biāo)出電位參考點(diǎn)。 二、電位的定義 　　電路中某一點(diǎn)M的電位UM就是該點(diǎn)到電位參考點(diǎn)A的電壓，也即M、A兩點(diǎn)間的電位差，即 UM = UMA 計(jì)算電路中某點(diǎn)電位的方法是： (1) 確認(rèn)電位參考點(diǎn)的位置； (2) 確定電路中的電流方向和各元件兩端電壓的正負(fù)極性； (3) 從被求點(diǎn)開始通過一定的路徑繞到電位參考點(diǎn)，則該點(diǎn)的電位等于此路徑上所有電壓降的代數(shù)和：電阻元件電壓降寫成 RI形式，當(dāng)電流I的參考方向與路徑繞行方向一致時(shí)，選取“+”號(hào)；反之，則選取“-”號(hào)。電源電動(dòng)勢(shì)寫成 E形式，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)的方向與路徑繞行方向一致時(shí)，選取“-”號(hào)；反之，則選取“+”號(hào)。 【例2-10】 如圖2-23所示電路，已知：E1 = 45 V，E2 = 12 V，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)；R1 = 5 W，R2 = 4 W，R3 = 2 W。求B、C、D三點(diǎn)的電位UB、UC、UD 。 圖2-23 例題2-10 解:利用電路中A點(diǎn)為電位參考點(diǎn)(零電位點(diǎn))，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向： B點(diǎn)電位：UB = UBA = - R1I = -15V C點(diǎn)電位：UC = UCA = E1 - R1I = 45 - 15 = 30 V D點(diǎn)電位：UD = UDA = E2 + R2I = 12 + 12 = 24 V　 必須注意的是，電路中兩點(diǎn)間的電位差(即電壓)是絕對(duì)的，不隨電位參考點(diǎn)的不同發(fā)生變化，即電壓值與電位參考點(diǎn)無關(guān)；而電路中某一點(diǎn)的電位則是相對(duì)電位參考點(diǎn)而言的，電位參考點(diǎn)不同，該點(diǎn)電位值也將不同。 例如，在上例題中，假如以E點(diǎn)為電位參考點(diǎn)，則 B點(diǎn)的電位變?yōu)閁B = UBE = - R1I - R2I = - 27 V； C點(diǎn)的電位變?yōu)閁C = UCE = R3I + E2 = 18 V； D點(diǎn)的電位變?yōu)閁D = UDE = E2 = 12 V。 本　章　小　結(jié) 一、閉合電路的歐姆定律 負(fù)載R獲得最大功率的條件是R = r，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為。 二、電池組 n個(gè)相同的電池相串聯(lián)，那么整個(gè)串聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)E串 = nE，等效內(nèi)阻r串 = nr。 n個(gè)相同的電池相并聯(lián)，那么整個(gè)并聯(lián)電池組的電動(dòng)勢(shì)E并 = E，等效內(nèi)阻r并= r/n。 三、電阻的串聯(lián) 1. 等效電阻:　 R = R1 + R2 + … +Rn 2. 分壓關(guān)系： 3. 功率分配： 四、電阻的并聯(lián) 1. 等效電導(dǎo):　 G =G1 + G2 + … + Gn 即　 2. 分流關(guān)系： R1I1 =R2I2 = … = RnIn = RI = U 3. 功率分配： R1P1 = R2P2 = … = RnPn = RP = U2 五、萬用表 萬用表的基本原理是建立在歐姆定律和電阻串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律基礎(chǔ)之上的。一般的萬用表可以測(cè)量直流電壓、直流電流、電阻、交流電壓等。 六、電阻的測(cè)量 1．直接測(cè)阻法　采用直讀式儀表測(cè)量電阻，儀表的標(biāo)尺是以電阻的單位(W、kW 或MW)刻度的，可以直接讀取測(cè)量結(jié)果。例如用萬用表的 W 檔測(cè)量電阻，就是直接測(cè)阻法。 　　2．比較測(cè)阻法　采用比較儀器將被測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行比較，在比較儀器中接有檢流計(jì)，當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)，可以根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻值，獲取被測(cè)電阻的阻值。 3．間接測(cè)阻法　通過測(cè)量與電阻有關(guān)的電量，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算，求出被測(cè)電阻的阻值。例如得到廣泛應(yīng)用的、最簡單的間接測(cè)阻法是伏安法。它是用電流表測(cè)出通過被測(cè)電阻中的電流、用電壓表測(cè)出被測(cè)電阻兩端的電壓，然后根據(jù)歐姆定律即可計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值。 惠斯通電橋法可以比較準(zhǔn)確的測(cè)量電阻，電橋平衡時(shí)，被測(cè)電阻為。惠斯通電橋有多種形式，常見的是一種滑線式電橋，被測(cè)電阻為。 七、電路中各點(diǎn)電位的計(jì)算 在電路中選定某一點(diǎn)A為電位參考點(diǎn)，就是規(guī)定該點(diǎn)的電位為零，即UA= 0。電路中某一點(diǎn)M的電位UM就是該點(diǎn)到電位參考點(diǎn)A的電壓，也即M、A兩點(diǎn)間的電位差，即UM = UMA。 21