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维修电工应知应会 目录第一章电路的基本概念第一节电路的基本结构第二节电流与电压第三节电阻第四节电能和电功率第二章直流电路第一节欧姆定律第二节电阻的串联第三节电阻的并联第四节电阻的混联第五节 电路中各点电位的计算第六节基尔霍夫定律第七节支路电流法第八节戴维宁定理第九节两种电源模型的等效变换第三章常用低压电器第一节刀开关第二节熔断器第三节主令电器第四节接触器第五节继电器第六节：本章小结第四章：继电器一接触器控制电路第一节电气控制系统图概述第二节三相异步电动机直接起动控制电路第三节三相异步电动机正反转起动控制电路第四节 三相异步电动机降压起动控制电路第五节三相异步电动机制动控制电路第六节本章小结第五章安全用电第一节电流对人体的伤害第六章可编程序控制器第一节PLC的由来第二节PLC的定义第三节PLC的发展阶段第四节PLC的特点第五节PLC的分类第六节PLC的基本结构第七节PLC的工作原理第八节 三菱PLC硬体介绍第一章电路的基本概念本章主要介绍电流、电压、电能、电功率这些电学的基本物理量，讲述了一些基本电路 的结构，阅读材料中还介绍电阻器的基本知识。通过本章的学习，为学生学好电工技术课程 打好基础。第一节电路的基本结构学习目标：1.掌握电路的组成及三种基本状态2.理解电路图及图中常用符号一、电路的组成在日常生活或生产实践中人们广泛地接触着各种各样的电路，小至手电筒电路，大至复 杂的无线电电路.电路是电流通过的路径，构成电路的目的是转换、传输和分配电能或是传 递电信号。电路是由电源、负载、导线和开关等组成的闭合同路。电源把其他形式的能量转变为电能的装量叫做电源。例如 发电机把机械能转变为电能，电池把化学能转变成电能等。负载把电能转变成其他形式能量的装置称为负载。例如电动机是把电能转变为机械能的装 置，电炉是把电能转变为热能的装置。导线连接电源与负载的金属线，最常用的导线有铜线和铝线等，是用来输送及分配电能的。开关用来控制电路的接通或断开。二、电路图为了便于分析与计算电路，常用规定的图形符号表示电路连接的情况，这样画出的电 路图形称为电路图，其图形符号要遵守国家规定的统一标准。表11常用的电路元、器件图形符号名称图形符号名称图形符号电阻1_F电压表电感AA/%-电流表电容-II灯电池开关熔断器接地应指出的是，在电路图中，并不反映电源、负载等几何尺寸及其实际位置，仅仅表现 的是电路的本质和它们之间电的关系。三、电路的状态电路的状态有如下三种情况，如图1-1所示-0-（g图1-1第一种通路（闭路）：开关接通，电路各部分连接成闭合回路，有电流通过。第二种断路（开路）：开关断开，电路中没有电流通过。第三种短路（捷路）：若在图1-1中a、b两点用导线直接连通就叫做灯泡1被短路。若a、c两点直接连能 就叫做电源被短路。一般情况下，电源短路时，电流很大，会损坏电源和导线，应该尽量避 免。但有时，在维修或调试电路时，可将电路某一部分短路，这是为了使与维修过程无关的 部分无电流通过而采取的一种方法。第二节电流与电压学习目标：1.理解电流和电压的概念2.理解电流的方向及参考方向3.掌握电流和电压的定义公式一、电流电荷的定向移动形成电流。不同物质在导电时，参与形成电流的带电粒子是不同的。例 如，金属导体中自由电子的定向移动，电能液中正负离子沿着相反方向的移动等，都形成电 流。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在金属导体中电流的方向与自由电子定 向移动方向相反。在电解液中电流的方向与正离子移动的方向相同，与负离子移动的方向相 反。在实际计算电路时，如果无法确定电路中电流的真实方向，常常需要先假定一个电流方 向，这个方向叫做参考方向。如果计算的结果电流的正值，那么电流的真实方向与参考方向 一致；如果计算的结果电流为负值，那么电流的真实方向与参考方向相反。若不规定电流的 参考方向，电流的正负号是没有意义的。电流是一种物理现象，它表示带电粒子定向移动的强弱。电流的大小等于通过导体横截 面的电荷量与通过这些电荷量所用时间的比值。用公式表示为：1=土式中，夕一通过导体横截面的电荷量,单位库伦卜符号为Ct 一通过电荷量所用时间，单位秒,符号为s/一电流,单位安培，符号为/若在Is内通过导体横截面的电荷量是1。则导体中电流是14，在国际单位制中，常用 的电流单位还有毫安（加4）,微安（/）1mA=10-3/luA=1（）一6%电流的大小和方向都不随时间而变化的电流叫直流电流或稳性电流，如图1-2（a）所 示。电流的大小和方向随时间作周期性变化的电流叫交流电流，如图1-2（b）所示。例题有一根导线，在lOmin时间内，通过其横截面的电荷量为6。，求通过导线的电流多 少安，合多少毫安？多少微安？解：根据电流的定义公式：q 6 4I=-A=O.O1 A=10mA=1 x 10 uAt 10 x 60二.电压当导体中有电流通过时，电荷在电场力的作用下移动了一段距离，电场力就做了功，为了衡量电场力作功的大小，我们引入了电压这个物理量。我们把电场力将正电荷从电场中a点移到b点时，电场力作的功臣与正电荷q的比值,定义为该两点间的电压。如图1-3所示。电压是表示电场力作功本领的一个物理量，A其定义式是：+q f-r f广电场力作的功，单位焦耳卜符号为J 一正电荷量，单位为库仑卜符号为c U一隈b两点的电压，单位伏特卜符号为V在国际单位制中，常用的电压单位还有千伏(g 毫伏(mP)lKV=103V=106mV必须明确的是，电压的方向是电场力移动正电荷的方向，正电荷移动的方向也是电流的 方向。所以在分析电路时，常把电压方向和电流方向取为一致。如。表示电压方向以a指 向b,也可在图中直接标出，如图1-4所示。之 二-0 I b图1-4第三节电阻学习目标：1.了解电阻的概念和电阻与温度的关系2.掌握电阻定律一、电阻金属导体中的自由电子在电场力的作用下形成电流。在定向移动过程中；自由电子 要跟金属正离子发生碰撞、摩擦，从而阻碍了自由电子的定向移动。因此，电阻是表示 物体对电流阻碍作用的物理量，用字母K表示。不但金属导体有电阻，其他物体也有电 阻。在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号为Q o常用的还有千欧（KQ）、兆欧（/O）,它们之间的关系是：1MQ=1。3长。1KO=1（）3q二、电阻定律导体的电阻是由它本身物理条件决定的。因此，对于导体来说，它的电阻是由导体的长 短、材料和温度决定的。实验结果表明，在保持温度（20）不变条件下，导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比，即LR p一S上式称为电阻定律。式中，L为导体的长度，单位为米（加）；S为导体的横截面积，单位为平方米（加2）；为材料的电阻率，单位是欧.米（Q.m）。电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏，通常将电阻率小于10。.根的材料称 为导体，如各种金属材料；电阻率大于IO,的材料称为绝缘体，如塑料、陶瓷等；而电 阻率的大小介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体，如硅、竹等。不同的材料有不同的电阻率。实际应用中，不同的用途，用不同的材料。例如，通电的 导线，电阻要尽可能地小，因而各种导线都用铜、铝等电阻率小的金属制成。一些电工用具 上的绝缘，都用橡胶、木头等电阻很大的绝缘体，这样更安全。几种常见材料的电阻率见表1_2例题有一捆铜芯电线，导线长L=1000加，横截面积S=2根相，导线的电阻是多少；解：查表1-2可知20时铜的电阻率p-1.69 x IO-8 Q-m由电阻定律可求得L g 1000R=夕一=1.69x10-8 x-Q=8.450S 2x10-6三、温度对电阻的关系导体的电阻不仅和材料性质、几何形状有关，还会随温度变化而变化。当温度升高时，物 质分子热运动加居U,自由电子移动受到的阻碍增加，电阻值增大，但温度升高时,物质中带电质 点数因也增多，更容易导电，电阻减小了。究竟温度升高时电阻值是增大还是减小，要看哪一 种因素占主要地位，这一般与材料有关。金属材料中，如银、铜、铝、铁等，当温度升高时，它们的电阻值增大；另一类材料，如某些半导体材料、电解液等，当温度升高时，这它们的电阻值减小；还有一些材料，如康 铜、镒铜等，电阻值几乎不受温度的影响。当温度降低到某一数值（接近于绝对零度）时，有些金属（一些合金和金属的化合物）电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象。目前世界各国都致力于超导材料的研究，超导材 料在工业生产、科研等方面应用范围日益广泛，有很大的发展前途。电阻随温度的变化关系可表示为4=与1+。（%2-式中号导体在温度4时的电阻；r2导体在温度G时的电阻；a导体的温度系数，单位。一二不同材料的电阻值受温度的影响是不同的；同一导体在不同的温度下有不同的电阻，也 就有不同的电阻率。表12列出20时的电阻率。必须指出，电阻随温度的变化关系式只是近似表达式。表12几种常见材料的电阻率1才料名称电阻率p/Om(20)电阻温度系数 a1(1/)银1.6*10-83.6乂10-3铜1.7x10-84.110-3铝2.8x10-84.2x10-3钙5.5*10-84.4x10-3导银7.3x106.2x10-3铁9.8x10-86.2x10-3体锡1.14x10-74.4x10-3钳1.05乂10-74.0*10-3镒铜(4.24.8)xlO-7X 0.6x10-5康铜(4.85.2)xlO-7x 0.510-5银铭丝(1.01.2)xlO-6x 15 xlO-5半碳3.5*10-5导 体错硅0.602300-0.5x10-3塑料1()15 1()16绝陶瓷1012 013缘体云母10“10”玻璃IO1。1014第四节电能和电功率学习目标：1、了解电能和电功率的概念2、掌握电能、电功率的计算及焦耳定律一、电能导体中产生电流的原因是导体两端的电压，在导体内建立了电场。电场力在推动自由电 子定向移动中要做动。若导体两端电压为。，通过导体横截面的电荷量为,电场力所做 的力就是电路所消耗的电能少=，由于0=所以w=QU=UIt电能的单位是焦耳上符号在实际应用中常以上（千瓦时，俗称度）作为电能单 位。1 度=1 左叶=3.6x1061电能做功的过程实际上是电能转化为其它形式能的过程。例如，电流通过电炉，电能转化为热能；电流通过电动机做功，电能转化为机械能；电流通过电解槽做功，电能转化为化学能。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的 能。电能可以直接测量，图1-5所示为家用电度表，它是 记录负载消耗电能的仪表。由图1-5可见，表面板上计数量示5个数字，最后一位是小数，其它分别是个位、十位、百位、千位。“2500左少字样，表示负载每消耗1度 电时，转盘转过2500转。如记录下转盘转数和时间，也可粗略测出用电设备的功率。二、电功率为描述电流做功的快慢程度，引入电功率这个物理量 我们把单位时间内所做的功叫做电功率。如果在时间/内，电流通过导体所做的功为沙，那么电功率为w p=在国际单位制中，功率的单位是瓦特卜符号为少。常用的单位还有千瓦（左沙）和 毫瓦（机少）IkW=103W 1W=103mW通常用电设备上为了正确使用，都标明其电功率和电压，叫做用电设备的额定功率 和额定电压。如果给它加上额定电压，它的功率就是额定功率，这时用电设备正常工作。根 据额定功率和额定电压，可以容易算出额定电流。例如，“220。，40少”灯炮的额定电流40_/0 18/是220 .o当用电设备上的电压改变时，功率也随着改变。例题某机关办公楼，平均每个办公室有40W日光灯4只，整个楼有40个房间，若每天 节约用电30min，问一月（30天）某机关共节约多少电能？解：办公楼总功率P=（40 x 4）x40FT=6400 W=6AkW30天节约小时数30t=-x 30=156030天节约用电为W=Pt=6 Ax l5kW-h=96kW-h三、焦耳定律电流通过金属导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞。由于这 种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断转递给金属正离子，使金属正离子的 热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高，这就是电流的热效应。英国物理学家焦耳（1818-1889年），用实验研究了这个问题，实验结果表明：电流通 过导体产生的热量，跟电流的平方，导体的电阻和通电时间成正比。这就是焦耳定律。可以 写成如下公式Q=KRft式中，K是比例恒量，若。用/作单位，R、/、/分别用、Q、s作单位，例K 的数值取1,公式可表示为：Q=RI2t例题2有一个电炉，电阻值为100Q,工作时通过的电流是2.54,问当工作lOmin时,产生的热量为多少焦耳？解：工作时间为=10 x 60s=6 0 G产生的热量。=制 2%=00 X 2 52 X 6001=3.75 X 1()5/阅读材料一电阻器一、电阻器的分类电阻器通常称为电阻，是一种最常见、广泛应用的电子元器件之一，它体现了导体的一 种基本性质。了解电阻的制造工艺特点对我们学习、理解电阻的主要参数，正确选择、使用 电阻有重要的帮助作用。电阻器一般用电阻率较大的材料制成，它在电路中起着稳定或调节 电流、电压的作用。电阻的种类很多，一般电阻器可根据阻值、材料和用途来分类。(1)按阻值是否变化分有固定电阻器、可变电阻器两大类。阻值固定的电阻称为固定电阻;阻值连续可变的电阻称为可变电阻(包括微调电阻和电位器)。(2)按制造材料分有碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器等。(3)按用途不同分有通用电阻器、精密电阻器、高频电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、压敏电阻器等。下面一些电阻进行简单介绍:碳膜电阻碳膜电阻是用结晶碳沉积在磁棒上或瓷管上制成的。改变碳膜的厚度和用刻擦的办法变更碳膜长度可以得到不同、的 点是高频特性比较好，阻值范围宽，价格便宜，但精度差。是我国目前生产量最大，用途最广的通用电阻器。它广泛用于收录机、电视机等电子产品中。金属膜电阻金属膜电阻是在真空条件下，在瓷质基体上沉积一层合金粉制成。通过改变金属膜的厚 度或长度可得到不同的阻值。金属膜电阻主要有金属薄膜电阻（CN）金属氧化膜电阻（RS）及金属釉膜电阻（RK）。由于金属膜电阻功率大、噪音小、温度系数小、精度高、高频特性 好、阻值范围宽等优点温度系数小、精度高、高频特性好、阻值范围宽等优点，被广泛应用 于高级音响、计算机、测试仪器、自动化控制等高档设备中。线绕电阻用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成，外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高，稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率 电阻使用，缺点是高频性能差，时间常数大。水泥电阻水泥电阻也是一种绕线电阻，是将电阻线绕 于耐热瓷件上，外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀材 料保护固定而成。水泥电阻通常是把电阻体放入 方形瓷器框内，用特殊不燃性耐热水泥充填密封 而成，由于其外形像是一个白色长方形水泥块，故称水泥电阻。水泥电阻具有高功率、散热性好、稳定性高、耐湿、耐震等特点。主要用于大功率电路中，如电源电路的过流检测、保护电路，音频功率放大器的功率输出电 路。熔断电阻器熔断电阻器又名保险丝电阻器，时一种具有熔断丝及电阻器作用的双功能元件。在正常 情况下具有普通电阻器的电器功能;一旦电路出现故障时该电阻器因过负荷会在规定的时间 内熔断开路，从而起到保护其它元件的作用。熔断电阻多为灰色，用色环会或数字表示电阻。熔断电阻的熔断时一般为10秒。熔断电阻器的常用型号有RF10、RF11、RRD0910、RRD0911等RF10型表面涂有灰色不燃涂料，其电阻值用色环表示。RF11的阻值用字母表示例如：1 W 10 C 2 W 1 C等也有的只标功率不标阻值。电位器电位器是一种机电元件，一种连续可调的电阻器,其滑动臂（动接触点）的接触刷在电阻体上滑动，可获得 与电位器外加和可动臂转角成一定角度关系如图所示就是 说通过调节电位器的转轴，使它的输出电位发生改变。光敏电阻光敏电阻器大多数是由半导体材料制成的，它利用半导体的光导电特性使电阻器的阻值 随入射光线强弱发生变化。当入射光线增强时它的电阻值会明显减小；当入射光减弱时，它 的阻值会显著增大。热敏电阻NTC热敏电阻是一种具有负温度系数变化的热敏元件，其阻值随温度升高而减小，可用于稳定电路的工作点。PTC 热敏电阻是一种具有正温度系数变化的热敏元件。在达到某 一特定温度前，电阻值随温度升高而缓慢下降，当超过这个 温度时，其阻值急剧增大。这个特定温度点称为居里点。PTC 热敏电阻的居里点可通过改变其材料中各成分的比例而变化。它在家电产品中被广泛应用，如彩电的消磁电阻、电饭煲的 温控器等。二、常用电阻器的符号-c=i-电醒ts 0用号-3-碑今（一）任电”度卷依,电电-(30-0 I25W 立-o 25w eea-0 5W-C3C3-IW 电（XF IW 用内”的 数平海，0式总阳“J=L-,个足务门电SU三、电阻器的型号命名法第一部分第二部分第三部分第四部分用字母表示主称用字母表示材料用数字或字母表示特征序号符号意义符号意义符号意义R电阻器T碳膜1,2普通包括：RP电位器P金属膜3超iWj频额定功率U合成膜4高阻阻值C沉积膜7高温允许误差H合成膜8密精度等级1玻璃釉膜9电阻器-高精压J金属膜G电位器-特殊函数Y氧化膜T特殊S有机实芯X高功率N无机实芯L可调X线绕W小型R热敏D测量用G光敏微调M压敏多圈四、电阻器主要特性参数标称阻值：电阻器上面所标注的阻值。允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电 阻器的精度。允许误差与精度等级对应关系如下：0.5%-0.05、1%-0.1（或00）、2%-0.2（或 0）、士5%级、土io%-n级、20%-in级额定功率：电阻的额定功率使指在规定的气压和温度条件下，电阻常期工作所允许承受 的最大功率。额定功率的单位是瓦W电阻按功率可分为1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50等。一般额定功率越大，电阻的体积越大。额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。最高工作电压：允许的最大连续工作电压。在低气压工作时，最高工作电压较低。温度系数：温度每变化所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小，电阻的稳定性 越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。电压系数：在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相对变化量。老化系数：电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器 寿命长短的参数。五、电阻器阻值标示方法（1）.直标法用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为20%。（2）.文字符号法用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来 表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。符号 仪 前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一:m位小数阻值和第二位小数阻值。01 w 10010文字符号法，将5.7kQ电阻器标注成5k7,四心口河用其中k既作单位，又作小数点。R,表示允许误差的文字符号（你文字符号DFGJKM允许偏差 0.5%1%2%5%10%zu7d U腮渊时W.M KL.色标法用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采用色 标法。黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、银-10%、无色-20%当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字，第三位为乘 方数，第四位为偏差。当电阻为五环时，最后一环与前面四环距离较大。前三位为有效数 字，第四位为乘方数，第五位为偏差。下面是色环电阻的颜色一数码对照图标称值第一位有效数字标称位第一位有效数了标称值第位行效数字标称做第位有效收字林称值有效数后0的个数标称值第:位有效数字允许偏差标称依有效效后0的个数=n 1=：允许偏”U.f-flr1 xI i：_崎他 第第值宏允iT 陵色有效数有效数倍率偏洋黑 0 0 101L 1 I熊色忠敢离敝能数倍率然株11 to1黑 00 0 10纥 22 10-惊 1 !01 1、橙 33 10322 2 10 2%ft 44 10，梅 33 3 I01绿 35 10s黄 14 4 S前 66 10s绿 55 5 i(T 5紫 77 10:故 66 6 10*一小灰!88 101紫i 77 7 10-土 0 骋(99 10e 班灰 88 8 101金10 1 白99 9 10*保1 o I 金10 1七色土2仙嵌10第二章直流电路本章以欧姆定律、基尔霍夫定律为核心，研究了一些基本电路的性质，以及复杂电路 的解法。介绍了电压表、电流表和万用表等基本仪表的原理和使用方法。这些基本概念、基本定理是后续内容的重要基础，起到承前启后的作用。阅读材料里介绍了万用表的使用，便于同学们掌握常用的测量工具。第一节欧姆定律学习目标：1.理解电动势的概念2.握欧姆定律，会应用欧姆定律解题一、电动势要使电路中有持续电流通过，需要电源给电路提供电能，电源种类很多。如：干电池、蓄电池、发电机等。图2 1所示是一个简化电源示意图。虚线内是电源，A是电源的正极，B是电源 的负极，R是用电器。电源外部的电路叫做 外电路，电源内部的电路叫做内电路。外电 路和内电路统称为全电路。图2-1 电源示意图电动势是用来衡量电源内部非电场力（化学力、电磁、热力等）做功的一个物理量，我 们把非静电力把正电荷从负极经电源内部移送到正极所做的功与被移送的电荷量的比值，叫 做电源电动势，用字母石表示。如果被移送的电荷量为4,非静电力做的功为沙，则Wq式中：少一非静电力移动正电荷做的功。单位是焦耳,符号为/；4一移动的电荷量，单位是库仑,符号为。；石一电源电动势，单位是伏特,符号为忆。在电源内部，非静电力的方向，由负极指向正极，因此，规定自负极通过电源内部到正 极的方向为电动势的方向。需要指出的是每个电源的电动势是由电源本身性质决定的，跟外电路的情况没有关系0 例如，常见干电池的电动势是1.5%,铝蓄电池的电动势是2%。二、部分电路的欧姆定律在导体两端加上电压后，导体中才有持续的电流，那么所加的电压与导体中的电流有什 么关系呢？德国科学家欧姆，在1827年，通过实验证明：在一段不含电动势只有电阻的电 路中，通过电阻的电流大小和加在电阻两端的电压成正比，而与电路中的电阻成反比。这个 结论叫做部分电路的欧姆定律。可用下列公式表示UI R上式中，V、/、K的单位分别为忆、/、Q。如果加在导体两端的电压为1%，通 过它的电流是1/时，则导体的电阻就是1Q。电阻值不随电压、电流变化而改变的电阻叫做线性电阻，由线性电阻组成的电路叫做线 性电路。电阻值随电压、电流变化而改变的电阻叫做非线性电阻，含有非线性电阻的电路叫 做非线性电路。欧姆定律只适用于线性电路。例题1某段电路的两端电压是定值，当接上10Q的电阻时，电路中产生的电流是2%,则 两端电压为多少？若接上5Q电阻时，电路中的电流为多少？解：电阻为10Q,由欧姆定律得U=RI=10 x2*20/电阻为5Q时，电流为U-R20=A=4/5三、全电路欧姆定律一个由电源和负载组成的闭合电路叫做全电路，如图2-2所示火为负载的电阻、石为电源电动势、E为电源内阻。那么，在全电路里，电流是由哪些因素决定的呢？根据能量的守恒定律，电流通过电阻K和r做的 功，全部转化为热能。设在，时间内，电流做的功少=助。热能由焦耳定律可得，Q=RI2trI2t两者相等，即少=。，所以 图2-2全电路Elt RI2t+rI2t则ER+r式中。E、I、R、/单位应分别为忆、/、Q、Q。上式说明，闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（内电阻和外电阻 之和）成反比，这一规律叫做全电路欧姆定律。根据全电路欧姆定律/=-则E=RI+rI=U+U,这就是说电源电动势等于内外R+r电路电压之和。U为外电路两端电压，又称端电压。电源电动势不随外电路的电阻而改变，但外电路两端的电压一端电压却不是这样。当人增大时，/减小，”减小，。增大。当&-00（断路），/fOO则。二石，断路时 端电压等于电源电动势；当K减小时，/增大，UI增大，U减小。当A=0时（短路），U=0,短路时端电压等于零，此时短路/很大，可能烧毁电源，甚至引起火灾，为此电路中必须有 短路保护装置。例题2在图2-3中，当单刀双掷开关S扳到位置1时，外电路的电阻&为14。，测得电 流为0.2/,当S扳到位置2时，外电路的电阻尺？，测得电流为0.3/。求电源电动势和内电阻。解：根据全电路的欧姆定律。可以列出E=/.+/E 火 2+消去石，可得IlRl+Ixr-I2R2+12r/&-/2K2r=-0.2x14-0.3x9-Q0.3-0.2二IQ把值代入中石=,可得E=3V这道题是一种测量电源电动势和内电阻的实验方法。第二节电阻的串联学习目标：1.掌握串联电路的性质2.了解串联分压、功率分配的特点3.掌握电压表扩大量程的原理和方法一、并联电路的特点把几个电阻依次连接起来，就组成了串联电路。图2-4所示，是Ri、R2、R3组成的串 联电路。I Ri R2 R3II II I-V1 V2 V3图2-4 串联电路串联电路的基本特点是：电路中各处的电流相等；电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。我们从这两个基本特点出发，来研究串联电路的几个重要性质。(1)串联电路的总电阻用R代表串联电路的总电阻，I代表代表电流，根据欧姆定律，在图2-4中U=IR,U、=/&,U2=I2R2,U3=I3R3根据串联电路的基本特点，代入。=。1+。2+4可得R=R、+R2+R3同理，如果有几个电阻串联，那么，=&+火2+J这就是说，串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。(2)串联电路的电压分配在串联电路中由于U _uR、R这就是说，串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。可以看出，串联电路中串联电阻各自产生一定的电压，串联电阻的这种作用叫分压 作用，作这种用途的电阻叫分压电阻。当只有两个电阻串联时，可得Ri+RR、U二典二-URi+(=IR2以上两式，为串联电路的分压公式。(3)串联电路的功率分配串联电路中某个电阻此消耗的功率R 而。二”所以匕二尸七因此，各个电阻消耗的功率分别是P1=/2%,p2=i2R2,.=二匕Ri R这就是说，串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比。例题1在图2-5所示的分压器电路中，设&=200。，火2=100。，当输入电压。=12%试计算号、火2上的分压。1、。2。解：根据分压公式U=12V&+R2 200+100图2-5R.200U.=-U=-12K=iorR+R2 200+100、电压表常用的电压表是用微安表或毫安表改装而成的。每个电流表都有它的勺值和心值。勺为电流表的电阻，一般为几百到几千欧；心为满偏电流，是电流表允许通过的最大电流,一般为几十微安到几毫安。如果用电流表来测量电压，当被测电压。大于Ag/g时,电流将超过心而把电流表烧毁。如果利用串联电阻的分压作用，给电流表串联-电阻，分担一部分 电压，就可以用来测量较大的电压了。如图2-6所示例题2如图2-6所示，假设有一电流表，电阻Kg=600。,满偏电流心=400。，要把它改装成量程是4%的电压表，应该,串联多大的电阻？+图2-6解：电流表指针偏转到满刻度时，通过电流表的电流是右，它两端电压。g=Kg/g=0.24,现要量程为4%,分压电阻A必经分担3.76/的电压。根据串联电路的分压特点4RgR则UR 3.76R=R=-x6 0(D=9.4KOUg 8 0.24即应串联9.4KO的电阻，才能使电流表改装成量程为4%的电压表。应当注意的是使用电压表测量电压时，必须并联在待测电路中。第三节电阻的并联学习目标：1.掌握并联电路的性质2.理解并联分流，功率分配的特点3.掌握电流表扩大量程的原理和方法一、并联电路的特点把两个或两个以上电阻的两端分别的连 在一起，就构成了电阻的并联。图27所示三 个电阻的并联电路。并联电路的基本特点是：电路中各支路两端的电压相等；电路的总电流等于各支路的电流之和。图2-7我们从这两个基本特点出发，来研究并联电路的几个重要特质。并联电路的总电阻根据欧姆定律，在图27中U u U UR,&,&，&.并联电路中,+可得U U U U-J-|R&R2 火则1 1 1 1-=1-1-+R 与 旦结论：并联电路的总电阻R的倒数等于各支路电阻的倒数之和。如果有个电阻并联，每个电阻均相等，则它们的总电阻仅是每个电阻的1/。如果两个已知电阻&、&并联，根据公式可得总电阻并联电路中的电流分配在并联电路中由于=4=02=03所以结论：并联电路中电流的分配和电阻是成反比。可以看出并联电路中并联电阻各自分担一部分电流，并联电阻的这种作用叫分流作 用，作这种用途的电阻叫分流电阻。当只有两个电阻并联时可得K 十尺2,所以I RR2/_ R+R?_ R?R?R、+R?I RR2R+R)RI=i-L=i-1R R+R?以上两式是并联电路的分流公式一 并联电路的功率分配U U2I-P-.并联电路中某个电阻&消耗的功率乙二8一而 R,所以，Rx 因此，各个电阻消耗的功率分别是u2 U2 U2P、=P,=P=&R?.R1，2,，n所以=尸2夫2=匕此结论：并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。例题1三个电阻并联，号=20Q,2=300,&=60Q。如果电路两端所加的电压是 220F,试求并联电路总电阻是多少？通过每个电阻的电流是多少？每个电阻所消耗的功率 各是多少：解：并联电路总电阻为尺1111二-F H-R为R?段1111 1=-1-H-=-R203060 10R=10Q各个电阻的电流为_U_220人=-A=11A一刀20U22012-二A x 7.3/30U220-二A=3.7 A460各个电阻消耗的功率为u22202P、=-=W=242郎20u22202P2-=-W x 1613 FK30uz 2202P.=-W 807 WR3 60由计算结果可知：并联电路的总电阻的比任一支路的电阻都小，或者说并联电路总 电阻比条支路最小的电阻还要小；电阻&=20Q在电路中阻值最小，所分得电流,1=11/最大，所消耗的功率片=2420少最大；电阻&=60Q在电路中阻值最大，所分得电流 4=3.7/最小,所消耗的功率.=807%最小。二、电流表利用并联电阻的分流作用，在微安表或毫安表上并联一个分流电阻，则构成一个电 流表，如图28所示。ig Rg例题2有一微安表，电阻*g=60Q。满偏电流 4=400/，现要改装成量程为1%的电流表，应并联多大的分流电阻？解：在测量1机/电流时，分流电阻R的电流 1 R 1IR=I-Ig=0.9996L由于并联电路中&g/g=必火所以4 0.0004R=R =600 x-020.24。g 1口 0.9996即应并联0.24。的分流电阻，才能使微安表改装成量程的1/的电流表。应当注意的是使用电流表测量电流时，必须串联在待测电路中。第四节电阻的混联学习目标：1、理解混联电路的概念2、掌握简单混联电路的计算、混联电路即有电阻串联又有电阻 并联的电路叫电阻的混联。混联电路在实际工作和生活中有着广泛 的应用，图2-9所示的电路就是混联电路图2-9二、混联电路的计算对于混联电路的计算，只要按照串联和并联电路的性质，一步一步地把电路化简，最 后求出总的等效电阻。而后进行计算。混联电路计算的一般步骤为：(1)应用电阻串联和并联的公式把电路化简，然后求出电路总的等效电阻。(2)应用欧姆定律求出总电流。(3)根据电阻串联分压关系和电阻并联分流关系，逐步求出各部分电压和电流。例题如图2-10所示，总电压为12%,三个电阻&=4.8。，火2=2。，&=3。求：(1)电路的总电压(2)各个电阻流过的电流及电压 解：从电路结构看，是一个混联电路冬和&并联，然后再与与串联。解：仁和&并联的电阻U+图2-10R=+尺32x3-Q=1.2Q2+3电路总电阻R=R+Ri=4.80+1.20=60号上流过的电流12UUR-=-A 2A R+Ri 4.8+1.2根据分流公式2R2 十 尺 3I=-x 2/=1.2/2+33R2 十 尺 32I=-x2A=0.8A2+3（、勺、&上的电压分别为U、=AR=2x4.8/=9.6/U2=4火 2=1.2义2/=2.4%。3=八火3=0.8x3/=2.4/以上例题比较简单，以后分析较复杂的混联电路时，可先将串联或并联支路的等效电 阻计算出来，进行电路的等效变换，这样依次化简就可以把电路简化成一个总电阻与一个电 源组成的单回路。图2-10所示是例题1的化简过程。图2-11第五节 电路中各点电位的计算学习目标：1、理解零电位点的意义2、掌握电路中各点电位计算的方法和步骤一、零电位点在分析电路时，常用到电位的概念，电路中每一点都有一定的电位。电位的变化反映 电路工作状态的变化，检测电路中各点的电位是分析电路与维修设备的重要手段。讲空间中 的高度需要确定一个计算高度的起点，讲电位也要先确定一个电位的起点，称为零电位点。选择零电位点，从原则上讲是任意的，但习惯上，常规定大地的电位为零。有些设备 是需要接地的，这时与机壳连接的各点均为零电位用符号“工”表示；有些设备的机壳虽然 不一定真的和大地连接，但为了方便，可把许多元件都要汇集到一个共同点，规定这一公共 点为零电位，用符号“工”表示。二、计算方法和步骤电路中任一点与零电位点之间的电压就是该点的电位。在计算电路中某点的电位时，只要从这一点通过一定的路径绕到零电位点，该点的电位即等于此路径上全部电压的代数 和。下面通过对例题的分析、归纳、总结电路中各点电位的计算方法和步骤。例题在图 212 中，已知&=20。，&=40。，1=20，E2=10K,求A、B两点的电位解：选择C点为零电位点（接地），回路中的电流方向及其电阻两端 电压的正负极已标在图中。电流的大小为2.E InAE11/二生+吗R+R?20+1020+40A=0.5/D所以VA=-Ei=-20 r图2-12或匕=吗次2=10 0.5 x40-0.5 x 20K=-20KVB=-IR.=-0.5 x 20K=-10K或VbIR.-E.-E.=0.5 X 40-20-10/=-10K n 2 2 1上例中，从A、B两点到参考点有两条路径可走，一条是顺时针，另一条是逆时针。由于电路中两点的电位与路径无关，所以求某点电位时，尽量选最方便的路径计算。如图在图211中，选D为参考点，贝UVA=石2=10/嗔=IR=20/可见，当参考点改变时，各点的电位也发生了变化，说明电位是相对的。但电路中任 意两点间的电压不会改变，如上例中，以C为参考点，。加=-10%以D为参考点。刈=-10，说明电压是绝对的。通过以上的分析，可以归纳出电位的计算方法和步骤：（1）确定电路的零电位点。（2）确定电路中的电流方向和各元件两端电压的正负（3）从某计算点开始，通过一定的路径（捷径）绕到零电位点，则该点的电位即等 于此路径的全部电压的代数和。（4）列出选定路径的全部电压代数和的方程，求出该电位。需要注意，每一项电压的正、负值，如果在绕行过程中从正极到负极，此电压 便是正的，反之，从负极到正极，此电压则负的，电阻上电压正负极则是根据电路中 电流方向来确定的，电源电压的正负极是直接给出的。第六节基尔霍夫定律学习目标：1.掌握基尔霍夫第一、第二定律2.能够应用基尔霍夫定律列一般复杂电路的节点电流方程和回路电压方 程、复杂电路一个电路的结构，不能用串、并联分析方法化简成无分支单回路的电路，叫做复杂电路。复杂电路可以包含任意数目的电阻和电源。图2-13就是两个复杂电路。E A DR3-Ei Ri=2R2R2E2F B C(a)图2-13 复杂电路在计算简单电路时，应用欧姆定律就能解决问题，但是，对于复杂电路来说，仅仅应用 欧姆定律是不够的。基尔霍夫定律是分析复杂电路的最基本的定律。下面先介绍电路中的几个名称。(1)支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路，同一支路中电流处相同。在同2-12(a)中，不和&、玛和&2、&都构成一条支路。(2)节点：三条或三条以上支路的连接点叫做节点。在图2-12(a)中有A和B两个 节点。(3)回路：电路中任意的闭合电路叫做回路。在图2-1