惠斯通電橋電路測量分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項目1任務(wù)2任務(wù)導入學習目標知識鏈接練習思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導入

電力系統(tǒng)中基本元件有哪些？這些元件兩端的電壓和流過這些元件的電流有什么關(guān)系？發(fā)生短路時電源正負極之間的電阻變成連接導線電阻和接頭處接觸電阻的和，這些電阻的和很小，此時電路中電流怎么計算？一個1億歐姆的電阻和一個1歐姆電阻并聯(lián)后總電阻是大于1歐姆還是小于1歐姆？把變電站或者發(fā)電廠中110V直流電的正極直接用金屬和大地相連，會發(fā)生短路事故嗎？任務(wù)2惠斯通電橋電路測量分析返回學習目標1掌握歐姆定律應(yīng)用。2345知道電壓源、電流源的特點。了解電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點。掌握分析計算等效電阻的方法。掌握分析計算電源串并聯(lián)等效電源的方法。返回工作任務(wù)雙電源供電電路圖返回左圖為惠斯通電橋電路，電源電壓為10V，當電阻R1、R2、R3、R4滿足什么關(guān)系時，電流表的讀數(shù)為零，請同學們不斷調(diào)整四個電阻阻值進行嘗試；使R1=R2=100Ω，R3=R4=200Ω，請同學們測量I5的值，并用電源電壓求出A、C兩點間電阻值，比較這個電阻和200Ω大小關(guān)系；用一根金屬導線把電源正極和大地接觸，觀察是否會發(fā)生短路事故。工作任務(wù)返回時，電流表的讀數(shù)是否為零。電阻越并聯(lián)越小。工作任務(wù)返回時，電流表的讀數(shù)是否為零。電阻越并聯(lián)越小。返回元件串聯(lián)后接入電路，流過各元件的電流相同，各元件兩端的電壓與元件的阻值成正比；元件并聯(lián)后接入電路，各元件兩端的電壓相同，流過各元件的電流與元件的電阻成反比?；菟雇姌螂娐樊旊姌蚱胶鈺r，輸出電壓為零，當電橋不平衡時，輸出電壓不為零。實際電壓源可以開路，不可以短路，帶的負載和電壓源內(nèi)阻相比越大，輸出電壓越接近電源電壓；實際電流源可以短路，不可以開路，帶的負載和電流源內(nèi)阻相比越小，輸出電流越接近電源電流。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---1.2電路基本元件及連接方式在同一電路中，流過某一導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。用公式表示為：1.2.1歐姆定律返回當電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)時：

當電壓和電流的參考方向非關(guān)聯(lián)時：1.2.1歐姆定律返回解：由歐姆定律可知：U=RI=800Ω×0.05A=40V，即此人的安全工作電壓應(yīng)不高于40V。【例題】假設(shè)某人人體最小電阻為800Ω，該人體通過電流為50mA時，會感到呼吸困難，不能自主擺脫電源，試求此人人體安全工作電壓。人是否安全與人體電阻大小、觸電時間長短、工作環(huán)境、人與帶電體的接觸面積和接觸壓力等都有關(guān)系，所以即使在規(guī)定的安全電壓下工作，也不可粗心大意。1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件電阻具有阻礙電流（或電荷）流動的能力，具備這種行為的電路元件稱為電阻，用符號R來表示。式中，R為電阻值，其基本單位為歐姆（?），常用單位還有千歐（k?）及兆歐（M?）；l為導線的長度，單位為米（m）；S為導線的截面積，單位為平方米（m2）；ρ是導線材料的電阻率，單位為歐·米（?·m）；

是材料的電導率，單位為西門子/米（S/m）。1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件電阻R的倒數(shù)稱為電導，用G表示，即：電導的單位為西門子（S）。同一個電阻元件既可用電阻R表示，也可用電導G表示。無論是關(guān)聯(lián)還是非關(guān)聯(lián)情況下電阻的功率P總是正值，即總是在消耗功率，所以電阻元件是耗能元件。電阻元件功率計算公式為：1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件解：（a）

【例題】應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出歐姆定律公式，并求出電阻R。

（b）

（c）

（d）

1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件解：全部電燈的功率為：

；使用2小時的電能為：

=40度；應(yīng)付的費用為：40×0.56=22.4（元）?！纠}】某學校教室共有200盞電燈，每盞燈的功率為100W，那么全部燈使用2小時，總共消耗多少電能？若每度電費為0.56元，應(yīng)付多少電費？1.2.2電路基本元件返回2．電容元件把單位電壓下聚集的電荷量定義為電容器的電容量，簡稱為電容C，即：由具有一定間隙、中間充滿介質(zhì)（如空氣、蠟紙、云母片、滌綸薄膜、陶瓷等）的金屬極板構(gòu)成。國際單位制中，C的基本單位是法拉（F），常用的單位還有微法（μF）和皮法（pF）。1.2.2電路基本元件返回2．電容元件電容的充放電1.2.2電路基本元件返回2．電容元件當電容電壓和電流關(guān)聯(lián)情況下電容元件伏安關(guān)系：有上式可知電容器具有“隔直流、通交流”的作用，但必須明確，這里所指的交流電流是電容器反復充電、放電所形成的電流，并非電荷直接通過電容器中的絕緣介質(zhì)。1.2.2電路基本元件返回2．電容元件從能量的觀點看，電容器是一個儲能元件，儲存的能量與u2成正比，也與C成正比。【例題】一電容器，C=2μF，充電后，電壓變?yōu)?00V，求此時電容器儲存的電能？解：和動能公式是不是很像1.2.2電路基本元件返回3．電感元件電感器就是常說的電感線圈，使用電阻忽略為零的導線繞制的電感線圈，稱為電感元件。1.2.2電路基本元件返回3．電感元件當線圈中通以電流i，在線圈中就會產(chǎn)生磁通量Φ，并將電能轉(zhuǎn)換成磁場能儲存起來，是一種儲能元件。電感量L：表征電感元件產(chǎn)生磁通，存儲磁場能的能力，國際單位是亨利（H）。1.2.2電路基本元件返回3．電感元件在交變電作用下，當電感兩端的電壓與流過電感的電流關(guān)聯(lián)情況下，電感元件感應(yīng)電動勢和電感的電壓與流過電感的電流的伏安關(guān)系為：只有通過電感線圈的電流變化時，電感兩端才有電壓；在直流電路中，電感相當于短路。1.2.2電路基本元件返回3．電感元件從能量的觀點看，電感器是一個儲能元件，儲存的能量與i2成正比，也與L成正比：【例題】一電感線圈，其電感L=3.82

，當通過的電流為1600A時，試求此時線圈中儲存的磁場能量？解：1.2.2電路基本元件返回3．電感元件電感的充放電1.2.2電路基本元件返回電感電容電容C，單位F；電感L，單位H。兩者都是儲能元件。1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（1）理想電壓源直流理想電壓源端電壓U恒等于電壓US或電動勢E，交流理想電壓源端電壓按正弦規(guī)律變化，無論是直流理想電壓源還是交流理想電壓源其內(nèi)阻都為零。直流理想電壓源的符號及其輸出電壓與輸出電流的關(guān)系（伏安特性）如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（1）理想電壓源理想電壓源內(nèi)阻為零，輸出電流隨負載變化而變化，可以大到∞。理想電壓源等價為可變電流源。1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（1）理想電壓源【例題】一個負載RL接于10V的恒壓源上，如右圖所示，求：當①RL=10?，②RL=100?，③RL=∞時，通過恒壓源的電流大小及恒壓源輸出電壓Uab大小。解：①當RL=10?時，

，Uab=10V；

②當RL=100?時，

，Uab=10V；

③當RL=∞時，

，Uab=10V。

1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（2）實際電壓源1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（2）實際電壓源實際電壓源在對外提供功率時，不可避免地存在內(nèi)部功率損耗。實際電壓源內(nèi)阻越大，內(nèi)部功率損耗越大，實際電壓源帶負載后端電壓下降越快，負載得到的電壓越小。實際直流電壓源帶負載電路模型及伏安特性曲線如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（2）實際電壓源實際電壓源內(nèi)阻不為零，輸出電流隨負載變化而變化，有一個最大值。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（1）理想電流源直流理想電流源電流I恒等于電流Is，交流理想電流源電流是按正弦規(guī)律變化，無論是直流理想電流源還是交流理想電流源其內(nèi)阻都為無窮大。直流理想電流源的符號及其伏安特性如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（1）理想電流源理想電流源內(nèi)阻為∞，輸出電壓隨負載變化而變化，可以大到∞。理想電流源等價為可變電壓源。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實際電流源1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實際電流源實際電流源可以用一個理想電流源Is和內(nèi)阻Ri相并聯(lián)的模型來表示，內(nèi)阻Ri表明電源內(nèi)部的分流效應(yīng)。實際電流源內(nèi)阻越大，實際電流源內(nèi)部電阻Ri分流作用越小，也就越接近理想電流源。實際直流電流源帶負載電路模型及伏安特性曲線如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實際電流源實際電流源內(nèi)阻不為∞，輸出電壓隨負載變化而變化，有一個最大值。當R=3Ω時電流源的端電壓為：

；當R=5Ω時電流源的端電壓為：

。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實際電流源【例題】計算右圖所示電路中R分別為3Ω和5Ω時電阻上的電壓及電流源的端電壓。

解：根據(jù)恒流源的基本性質(zhì)，其電流為定值且與外電路無關(guān)，故知流過電阻R上的電流為恒流源的電流，即1A。當R=3Ω時電阻兩端的電壓為：

；當R=5Ω時電阻兩端的電壓為：

。1.2.2電路基本元件返回電源理想電壓源實際電壓源理想電流源實際電流源內(nèi)阻為0，可變電流源內(nèi)阻不為0，可變電流源內(nèi)阻無窮大，可變電壓源內(nèi)阻非無窮大，可變電壓源1.2.2電路基本元件返回電路的5個基本元件基本元件電阻電容電感電壓源電流源物理量符號：R單位符號：Ω物理量符號：C單位符號：F物理量符號：L單位符號：H物理量符號：US單位符號：V物理量符號：IS單位符號：A1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回若干元件依次連接，中間沒有分岔支路的連接方式，稱為元件的串聯(lián)。1．元件串聯(lián)電路I=I1=I2=I3U=U1+U2+U3R=R1+R2+R3P=P1+P2+P3特點有：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回【例題】一個繼電器的線圈電阻為

，允許流過的電流為30mA?，F(xiàn)要接到24V的直流電壓上去，需要多大的限流電阻？1．元件串聯(lián)電路解：因串聯(lián)電路中電流處處相等，所以總電流最大只能為30mA，據(jù)此可以求出串聯(lián)電路的總電阻，然后用總電阻減去繼電器線圈電阻即可得到限流電阻大小，計算過程如下：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回將若干元件的一端共同連在電路的一點上，把它們的另一端共同連在另一點上，這種連接方式稱為元件的并聯(lián)。2．元件并聯(lián)電路U=U1=U2I=I1+I2P=P1+P2+P3特點有：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回【例題】有一個磁電系儀表，其表頭滿偏電流

Ig=100μA，內(nèi)阻Rg=1.6k?，若將該表頭擴大成量程為1mA的電流表，需要并聯(lián)多大分流電阻？2．元件并聯(lián)電路解：設(shè)上圖中的電流I最大值為1mA，則根據(jù)滿偏電流可得表頭的滿偏電壓為：

，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，根據(jù)歐姆定律可得分流電阻：

1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回電路