模块一
测量分析电阻电路
教学要求 l 掌握简单电阻电路的连接方法，建立理想电路模型概念。 l 掌握测量电阻电路中电流、电压的方法。 l 正确使用基尔霍夫定律分析电阻电路。 l 掌握受控源分析方法。 l 能进行实际电压源和实际电流源的等效变换。 实际电气装置种类繁多，如自动控制设备、移动通信设备、卫星接收设备等。实际电路的几 何尺寸也相差很大，如通信系统可跨省、跨国界，而集成电路的芯片有的小如指甲。为了分析研究 的需要和方便，常采用理想模型化的方法。本模块讲述电路的基本概念和基本定律，是电路的基础 的理论知识。任务一 测量分析简单的电阻电路
任务描述 任务目标 l 建立理想的电路模型 l 掌握电路中主要物理量 任务实施方法 ①教师通过对电路概念的介绍，引入正题，提出本课时的任务；②学生看书，采取分组讨论， 提出需要解决的问题、完成本任务的思路和方案；③小组发言交流，教师对知识具体讲解，最后通 过例题的分析，学生对习题的掌握，总结点评分析任务的完成情况。 一、电路模型的建立 现实生活中遇到的各种实际电路都是由一些电子元器件按一定方式相互连接组成的。如常用模块一
的手电筒，它内部的电路由灯泡、开关、电池相互连接而成。收音机由一定数量的集成电路器件、 电容器、电感器、扬声器和电源等元器件组成。说明不同的电路实现的任务不同，其电路的具体形 式也各不相同，所采用的元器件也多种多样，一个实际的元器件往往呈现多种物理性质。 由此可见，电路基础分析是以实际电路为研究对象，则电路中的每个器件都可能同时出现好 几种电磁现象， 而这些电磁现象往往是交织在一起的。 直接分析实际电路比较复杂， 而且没有必要。 电路基础的目标就是分析计算电路中各种部件的电流、电压及其对应的伏安特性。因此，必须在一 定的条件下对实际的电路部件进行抽象、加以理想化，用一个足以表征该电路部件主要性能的元件 模型来替代实际电路部件，我们把这种模型称为电路的理想元件。如图 111 所示，分别表示电阻、 电容、电感、电压源和电流源的模型符号。 图 111 理想元件图 电路理论分析的是电路模型，而不是实际电路。如图 112（a）所示为手电筒实际电路，图 112（b）所示为手电筒电路模型。 （a）实际电路 （b）电路模型 图 112 手电筒实际电路及电路模型 本书只讨论集总参数电路。集总参数电路是指一个实际电路的几何尺寸远小于电路工作时电 路中电磁波的波长。 二、分析电流、电压、电功率 （一）电流 电荷的定向移动就形成了电流。通常规定正电荷运动的方向为电流的方向。电流的大小用电 流强度来表示。电流强度是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度简称为电流，用符号 i 表示，即 d d q i t = （111） 式中，q 为通过导体横截面的电荷量。如果电流的大小和方向不随时间变化，则称此电流为直 流电流，简称直流（DC），用符号 I 表示，其电流强度为 I = Q T / 。 在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安（A）。有时也用毫安（mA）和微安（mA）等。 电流的实际方向习惯上指正电荷运动的方向，但在实际电路中，电流的真实方向往往难以预
先确定。为此，可以在电路图中预先任意设定电流的参考方向，用箭头标示。并规定：如果电流的 参考方向与实际方向相同，电流为正值（ I > 0 ）；反之，如果电流的参考方向与实际方向相反，电 流为负值 （ I < 0 ）。 这样就可以利用电流有正有负， 再结合电流的参考方向来确定电流的真实方向。 电流的参考方向是任意假定的，除了用箭头表示外，还可以用双下标表示。如 I 表示电流的 AB 参考方向从 A 指向 B。显然， IAB = - I BA 。在电路分析中，重要的不是实际方向，而是参考方向， 故常把参考方向简称为方向。 （二）电压 电路中电流的存在伴随着能量的转换，电压（电压降的简称）或电位差就是用来描述电流这 一特性的物理量，用符号 u 表示。在物理学中我们已经知道，将单位正电荷自电场中某一点 A 移 动到参考点（习惯选无穷远处作参考点）电场力所作功的大小称作 A 点的电位。在电路中，电位 的物理意义跟物理静电场中所讲的电位是一样的， 只不过电路中某点的电位是将单位正电荷沿电路 所规定的路径移至参考点（习惯选电路中的一点而不是无穷远处）电场力所作功的大小，而 A 点 的电位用 V 表示。在分析电路时，常选取电路的某一点作为参考点，并将参考点的电位设为零， A 用符号“⊥”表示。 两点之间的电位差即是两点间的电压。从电场力所作功的概念，电路中任意两点之间的电压 定义为：将单位正电荷从电路中一高电位点移至电路中一低电位点，电场力所作功的大小，如图 113 所示。其数学表达式为： d d w u q = （112） 图 113 定义电压示意图 式中 dq 为由 A 点移至 B 点的电荷量， 单位为库仑 （C） ；dw为移动电荷 dq 时电场力所作的功， 单位为焦耳，简称焦（J）；电位、电压的基本单位都是伏特，简称伏（V）。1V 电压相当于移动 1C 的正电荷所作的功为 1J。 如果电压的大小和极性都不随时间改变， 这样的电压就是恒定电压， 即为直流电压， 用符号U 表示；如果电压的大小和极性都随时间变化，则称为交流电压。 在电路中，规定电压的实际方向为电压降的方向（即由高电位点指向低电位点）。如同讨论电 流的方向一样，也须引入参考方向的概念。参考方向可用箭头或双下标表示，如 U 。如果参考方 ab 向与真实方向相同，其数值为正，相反为负。 一般情况下，在电路分析中，如果电压降的方向和电流的方向相同，则称为关联参考方向， 相反则称为非关联参考方向。 例 111 在图 114 所示电路中，选 d 为参考点，已知 Va=2V， Vb=3V， V c = 1V ，现选 a 为参考点，求 Vb，Vc 和 Vd。 解：当选 d 为参考点，有 2V 3V 1V a ad b bd c cd V =U = ， V =U = ， V =U = 当选 a 为参考点时，有
3 2 1(V) 1 2 1(V) 2(V) b ba bd da bd ad c ca cd da cd ad d da ad V U U U U U V U U U U U V U U = = + = - = - = = = + = - = - = - = = - = - 图 114 例 111 电路 可见，选择不同的参考点，电位会发生变化。因电位与参考点的选取有关，而任意两点间的 电压不会改变，与参考点的选取无关。 （三）电功率 我们知道，作功的速率称为功率。在电路中，电功率就是电场力做功的速率，电功率简称功 率，用符号 p表示，有 d d w p t = （113） 式中dw为在dt 时间内电场力所作的功。在国际单位制（SI）中，功率的单位是瓦特，简称瓦 （W）。 从前面的知识我们知道，电路中存在着能量的流动，如两点间电压为 u，根据式（112）知， 在转移过程中电荷 dq 减少的能量为 dw= u q d （114） 因 d d q i t = 则有 p= ui （115） 我们把能量传输的方向定为功率的方向。同电压和电流一样， 我们也可以为功率假设参考方向，当功率的实际方向与参考方向相 同时，功率为正，相反为负。从（115）式的推导过程知：电压与 电流参考方向关联时，且功率的参考方向是进入该电路部分的，三 者关系如图 115 所示， 若算得的功率为正， 表示功率的实际方向与 参考方向相同，即该电路部分为吸收功率；若算得的功率为负，表 示功率的实际方向与参考方向相反，即该电路部分为产生功率。 例 112 图 116 所 示 电 路 由 6 个 元 件 组 成 ， 已 知 1 2V 2 3V 5 2V 1 2 2A 3 1A 4 3A U = ， U = ， U = ， I =I = ， I = ， I = - ， I5= -2A， I 6 = - 1A 。求：（1） U 、 3 4 U 和 U ；6 （2）每个元件的功率并指出哪些是电源哪些是负载。 解： （1） U3=U1+U2=5V， U4=U5-U3= -3V， U6=U 5 = 2V （2）每个元件的功率为 1 1 1 2 2 4W P =U I = ´ = （吸收） 2 2 2 3 2 6W P =U I = ´ = （吸收） 图 115 电功率产生示意图
3 3 3 5 1 5W P =U I = ´ = （吸收） 4 4 4 ( 3) ( 3) 9W P =U I = - - ´ - = - （产生） 5 5 5 2 ( 2) 4W P =U I = ´ - = - （产生） 6 6 6 2 ( 1) 2W P =U I = ´ - = - （产生） 通过计算得出元件 1、2 和 3 是负载，4、5 和 6 是电源。 图 116 例 112 电路 三、电阻 电荷在电场力的作用下做定向运动时，常会受到阻碍作用，物体对电流的这种阻碍作用称为 该物体的电阻， 电阻元件就是反映电流热效应物理现象的理想元件， 用符号 R 表示， 单位欧姆 （Ω） 。 如图 117（a）所示，电压 U 和电流 I 的方向是关联的，R 是线性电阻元件，其电压，电流关 系（简称为伏安特性）为 U= IR （116） 此关系为欧姆定律，它表示线性电阻元件的端电压和流过它的电流成正比。图 117（b）是 其伏安特性曲线。 （a）电阻元件 （b）电阻元件伏安特性 图 117 电阻元件 电阻的倒数称为电导，用符号 G 表示，单位为西门子，简称西（S）。用电导表征电阻时，欧 姆定律可表示为 I= UG （117） 电阻元件是一种对电阻呈现阻碍作用的耗能元件。功率为
2 2 U P UI I R R = = = （118） 在现实中，线性电阻是不存在的，但日常生活中常见二端耗能元件，如电灯、电炉、电烙铁 等在一定条件下都可以用线性电阻来作为模型进行分析计算。
任务二 电压源与电流源
任务描述 任务目标 l 掌握实际电路中电源的测量和分析方法 l 掌握使用万用表测量实际电源内阻的方法 l 会进行电压源模型与电流源模型的等效变换 任务实施方法 ①教师通过对电源概念的介绍，提出本课时的任务；②学生看书，采取分组讨论，提出需要 解决的问题、完成本任务的思路和方案；③小组发言交流，教师对知识具体讲解，最后通过例题的 分析，学生对习题的掌握，总结点评分析任务的完成情况。 任何一种实际电路都必须有电源为其提供能量，可以说，没有电源的电路是不可能有电流和 电压的。电源的种类各种各样，如干电池、蓄电池、发电机以及实验室常用的稳压电源等。本任务 介绍的电压源和电流源都是理想电源，是在一定条件下从实际电源中近似的一种电源模型。 一、电压源 理想电压源是一种理想的二端元件，它具有两个重要性质： （1）它的端电压是定值 U ，与流过的电流无关。当电流为零时，其两端仍有电压 S U 。 S （2）理想电压源的电压是由它本身确定的，至于流过它的电流则是任意的。也就是说，流过 它的电流不是由它本身确定的，而是由与它相联接的外电路来决定的。图 121 为理想电压源的符 号和符号特性曲线，其电压、电流关系为 S U = U I 取决于负载电阻 （121） （a）电路图 （b）伏安特性 图 121 理想电压源 实际电压源在工作中其内部总是存在损耗。当接通负载后，实际电压源的端电压就会有所降 低，这就是由于电源内部存在损耗的原因，可用一个等效电阻 R 来表示该损耗，如图 122 所示。SS R 为电源内部损耗的等效电阻，此时实际电压源的端电压为 S S U=U - IR （122） （a）电路图 （b）伏安特性 图 122 实际电压源 二、电流源 理想电流源也是一个理想的二端电路元件，它也具有两个性质： （1）它流出的电流是定值 I ，与两端的电压无关。当电压为零时，它流出的电流仍为 S I 。 S （2）理想电流源的电流是它本身确定的，至于它两端的电压则是任意的，是由与之相联接的 外电路来决定的。图 123 所示为理想电流源的符号和伏安特性曲线，其电压、电流关系为： S I = I U 取决于负载电阻 （123） （a）电路图 （b）伏安特性 图 123 理想电流源 与实际电压源一样，当实际电流源连接负载后，其内部也存在损耗，其输出电流也是随着端 电压的变化而发生改变，如图 124 所示。此时实际电流源的输出电流为： S S U I I R = - （124） （a）电路图 （b）伏安特性 图 124 实际电流源
三、两种电源模型的等效变换 在实际电路中，往往会遇到多个电源同时作用，为了分析问题的简单化，常把它们做等效合 并和变换。 如图 125（a）所示，两个电压源串联时，可以用图 125（b）代替。 （a） （b） 图 125 实际电压源串联 如图 126（a）所示，两个电流源并联时，可以用图 126（b）代替。 （a） （b） 图 126 实际电流源并联 注意：在进行电源合并时，一定要注意电源的极性。 在电路分析中，有时候需要用电压源与电流源进行等效变换。等效只是对电源外电路而言， 其端电压和流入外电路的电流相同， 对电源内部进行转换。 当我们对电路的分析涉及到电源内部 （例 如分析电源内部消耗的功率）时，是不能进行等效变换的。 如图 127 所示，其输出电流为： S S S S S U U U U I R R R - = = - 如图 128 所示，其输出电流为： S S U I I R = - ¢ 根据等效的要求，则上两式中对应项应相等，即： S S S S S U I R R R ¢ = = （125） 在进行电源等效变换时应注意：电源极性，因为它们对外电路供电的电流方向应相同，故 I S 的方向与电动势方向（由低电位端指向高电位端）应保持一致。
图 127 电压源模型的等效变换 图 128 电流源模型的等效变换 例 121 图 129 （a） 所示电路中， 已知 U = S 1 6V ， U = S 2 5V ， I = S 0.5A ， R = W ， 1 3 R = W ， 2 5 3 0.5 R = W ， R = W 。求 4 3 R 中的电流 I。 3 （a） （b） （c） （d） 图 129 例 121 电路 解：先将 US1，R1 支路与 US2，R2 支路分别等效为电流源，如图 129（b）所示。其中 1 1 1 6 2A 3 S S U I R = = = 1 1 3 R¢ =R = W 2 2 2 5 1A 5 S S U I R = = = 2 2 5 R¢ =R = W 在图 129（b）中， R¢ 与 R1 4 为并联，可用一个等效电阻代替，IS2 与 IS 并联可合并为一个电流 源，如图 129（c）所示。其中 1 4 14 4 1.5 R R R R R ¢ ¢ = = W ¢ + 2 1 0.5 1.5A S S S I¢ =I +I = + = 再将图 129（c）中，IS1 与 R¢ 和 14 I ¢ 与 S R¢ 分别等效为电压源，如图 129（d）所示。其中 2 1 14 2 1.5 3V S S U¢ =I ´R ¢ = ´ =
14 14 1.5 R¢¢ =R ¢ = W 2 1.5 5 7.5V S S U¢¢=I¢´R ¢ = ´ = 2 2 5 R¢¢=R ¢ = W 最后根据图 129（d）电路求得 2 14 3 7.5 3 0.64A 5 1.5 0.5 S S U U I R R R ¢¢- ¢ - = = » ¢¢+ ¢¢ + + + 例 122 将图 1210（a）中的电压源模型等效为电流源模型，计算等效前后电源的端电压、 流过负载 R 的电流及电源内阻 R 消耗的功率。 S （a） （b） 图 1210 例 122 电路 解 电路 1210（a）电路中 U = S 10V ， R = W ，故其等效电流源模型中的电流为 S 5 10 2A 5 S S S U I R = = =
根据原电压源中 U 的极性，可知电流源 S I 的方向向下。再将内阻 S R 与电流源 S I 并联，得等 S
效电流源模型如图 1210（b）所示。 由图 1210（a）根据分压公式可以求出 R 上的电压 U（即电源的端电压）为 20 10 8V 5 20 S S R U U R R ´ = = = + + 流过 R 的电流 I 为 8 0.4A 20 U I R = = = 内阻 R 消耗的功率为 S 2 2 0.4 5 0.8W S P=I R = ´ = 由图 1210（b）根据分流公式可求出流过的电流 I 为 5 2 0.4A 5 20 I = ´ = + R 上的电压 U 为 0.4 20 8V U=IR = ´ = 内阻 R 消耗的功率为 S 2 8 2 12.8W 5 S U P R = = =
任务三 用基尔霍夫定律测量分析电阻电路
任务描述 任务目标 l 理解电路中支路、节点、回路、网孔的概念 l 掌握基尔霍夫定律（KCL、KVL）分析电路的基本方法 任务实施方法 ①教师通过对电路中几个名词概念的介绍，提出本课时的任务；②学生看书，采取分组讨论， 提出需要解决的问题、完成本任务的思路和方案；③小组发言交流，教师对知识具体讲解，最后通 过例题的分析，学生对习题的掌握，总结点评分析任务的完成情况。 为了便于介绍基尔霍夫定律，我们先学习电路中几个名词的概念。 （1）支路：电路中通过同一电流的每一个分支（至少包含一个元件），叫做支路。若支路中 有电源，则称为含源支路；若支路中无电源，则称为无源支路。 （2）节点：由 3 条或 3 条以上支路连接而成的点叫做节点。 （3）回路：由支路构成的任一闭合路径称为回路。 （4）网孔：在回路内部不含任何支路的回路称为网孔。 如图 131 所示，该电路中有 6 条支路；有 4 个节点；有 7 个回路；有 3 个网孔。 电路中，各支路电流和各支路电压都受两类约束。一类是元件特性约束，即元件的伏安特性； 另一类是元件的联接特性的约束，这类约束与元件的性质无关，只与元件的相互联接方式有关，即 基尔霍夫定律。 一、基尔霍夫电流定律（KCL） 基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总参数电路中，任一时刻流出（或流入）节点的各个支路电 流的代数和恒等于零，即 0 I å = （131） 此时，若流入节点的电流前面取正号，则流出该节点的电流前面取负号。 如图 131 所示，根据 KCL，对于节点 a，有 I2-I1-I 3 = 。 0 对于节点 b，有 I3+I4-I 5 = 。 0 KCL 通常运用于电路节点上，但也可推广运用于电路中任一假设的闭合面。 例 131 在图 131 所示电路中，已知 I = 1 2A ， I = 3 5A ， I = S 1A 。求 I 。 5解：在图 131 所示电路中，根据 KCL，列出节点 a 和节点 d 的电流方程为 2 1 3 0 I -I -I = 5 2 S 0 I -I -I = 两式相加，则 5 1 3 S 0 I -I -I -I = 5 2 5 1 6A I = + + =
图 131 介绍电路术语图 二、基尔霍夫电压定律（KVL） 基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路方向，回路中各支路 电压降代数和恒等于零，即 0 U å = （132） 注意：建立 KVL 方程时，必须先任选一个回路参考方向（简称回路方向），并在电路图中标 明，凡支路电压参考方向与回路参考方向一致者，该支路电压取“+”号，反之，取“”号。 如图 132 所示为某一电路中的一个回路，设定其绕行方向为顺时针方向，则有 1 2 3 4 5 0 U -U +U +U -U = 图 132 KVL 回路 例 132 在图 132 所示电路中，已知 U = 1 2V ， U = - 2 5V ， U = 3 8V ， U = 5 2V ，求 U 。 4 解：在图 132 电路中，根据 KVL 方程得 1 2 3 4 5 0 U -U +U +U -U = 即 U4=U5+U2-U3-U 1 = + -2 ( 5) 2 8- - = - 13V
任务四 测量分析受控源
任务描述 任务目标 l 建立理想受控源的概念l 掌握四种类型受控源模型 任务实施方法 ①教师通过对前面的独立电源知识的回顾，引入非独立电源的概念，提出本课时的任务；② 学生看书，采取分组讨论，提出需要解决的问题、完成本任务的思路和方案；③小组发言交流，教 师对知识具体讲解，最后通过例题的分析，学生对习题的掌握，总结点评分析任务的完成情况。 通过对前面电压源和电流源的学习，可以发现电压源的电压和电流源的电流都不受电路中其 他元器件的影响而单独存在，因此把它们成为独立电源。而在实际电子电路中，经常会遇到另一种 类型的电源，就是受控源。受控源的电压或电流并不是独立存在的，而受电路中其他支路电压或电 流值的控制，因此受控源又称为非独立电源。 理想受控源模型有四种： （1）电压控制电压源（VCVS），即控制量是电压，受控量也是电压。 （2）电压控制电流源（VCCS），即控制量是电压，受控量是电流。 （3）电流控制电压源（CCVS），即控制量是电流，受控量是电压。 （4）电流控制电流源（CCCS），即控制量是电流，受控量也是电流。 四种受控源的电路符号分别如图 141 所示。 （a）VCVS （b）VCCS （c）CCVS （d）CCCS 图 141 理想受控源模型 受控源的电压或电流是受电路中别处电压或电流控制的。如果电路中无独立激励源，则各处 都没有电压和电流，于是控制量为零，受控源的电压或电流也为零。因此，受控源不能作为电路中 一个独立的激励，它只反应电路中某处的电压或电流受另一处电压或电流的控制关系。 例 141 对图 142 所示电路，求 ab 端开路电压 Uoc。 解：设电流 I1 参考方向如图所标，由 KCL，得 1 8 9 I = I+ = I I 对回路 A 应用 KVL 列方程 1 6I+6I -30=0
将两式整理得 1 4.5A I = 由欧姆定律得开路电压 oc 6 1 6 4.5 27V U = I = ´ = 图 142 例 141 电路
任务五 实验与实践
任务描述 任务目标 l 掌握万用表的使用 l 验证基尔霍夫定律 任务实施方法 ①教师操作演示电路连接、测量的方法和操作步骤，强调操作注意事项；②学生实验，教师 指导、检查，学生交流汇报实验结果；③教师点评分析任务的完成情况，学生总结本课时的收获。 一、万用表的使用 （一）实验目的 1．学习万用表的使用方法。 2．学习电压、电流的测量方法。 3．了解仪表内阻对测量的影响。 4．练习用欧姆表测量电阻。 （二）实验原理 机械指针式万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微 小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些 电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。下面分别介绍。 1．测直流电流原理。如图 151（a）所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进 行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流的测量范围。 2．测直流电压原理。如图 151（b）所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进 行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。3．测交流电压原理。如图 151（c）所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一 个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小 来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。 4．测电阻原理。如图 151（d）所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池， 使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻 的量程。 （a） （b） （c） （d） 图 151 万用表测量原理图 （三）实验设备 万用表、稳压电源、电阻若干、导线若干 （四）实验内容 1．直流电压的测量 （1）按图 152 所示在实验板上连接好线路。其中 12V 电压由稳压电源提供。注意要用万用 表直流电压 12V 挡电压表检测稳压电源输出的 12V 电压是否准确。 图 152 直流电压的测量电路图 （2）用直流 12V 挡电压表测量各电阻上的电压，将值记入表 151 中，注意在电压表上读数 时，要读直流电压的标尺，严禁读交流 12V 的标尺。 表 151 电压测量数据表
电压值 U1 U2 U3 U4
测量值 理论值
2．间接法测量直流电流 （1）按图 153 所示在实验板上连接好线路。 （2）用电压表测量各支路已知电阻上的电压，将值记入表 152 中，并运用欧姆定律从电压 换算出电流测量值。 图 153 间接法测直流电流图 表 152 间接法测电流数据表 R1 R2 R3 支路电阻 Rn（Ω） 300 100 200 Rn 上电压 U（V）
I1 I2 I3
In=U/R（mA） In 理论值（mA） 3．用欧姆表测电阻阻值 （1）按图 154 所示在实验板上连接线路（注意本实训无稳压电源接入线路）。 图 154 电阻测量电路图 （2）用欧姆表×100Ω 挡测量各节点间等效电阻并记入表 153 中。注意测量电阻值前要先进 行“Ω 调零” 。每次转换量程均要“Ω 调零” 。 表 153 电阻测量数据表 电阻值 Rab Rbc Rcd Rbd 测量值（kΩ） 理论值（kΩ） （五）实验注意事项 1．使用万用表的注意事项
万用表是比较精密的仪器，如果使用不当，不仅造成测量不准确且极易损坏。但是，只要我 们掌握万用表的使用方法和注意事项，谨慎从事，那么万用表就能经久耐用。使用万用表时应注意 如下事项： （1）测量电流与电压不能旋错挡位。如果误将电阻挡或电流挡去测电压，就极易烧坏电表。 万用表不用时，最好将挡位旋至交流电压最高挡，避免因使用不当而损坏。 （2）测量直流电压和直流电流时，注意“+” 、 “”极性，不要接错。如发现指针反转，应立 即调换表棒，以免损坏指针及表头。 （3）如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高挡，而后再选用合适的挡位来测试，以 免表针偏转过度而损坏表头。所选用的挡位愈靠近被测值，测量的数值就愈准确。 （4）测量电阻时，不要用手触及元件的裸露的两端（或两支表棒的金属部分），以免人体电 阻与被测电阻并联，使测量结果不准确。 （5）测量电阻时，如将两支表棒短接， “W调零”旋钮至最大，指针仍然达不到 0 点，这种现 象通常是由于表内电池电压不足造成的，应换上新电池方能准确测量。 （6）万用表不用时，不要旋在电阻挡，因为内有电池，如不小心易使两根表棒相碰短路，不 仅耗费电池，严重时甚至会损坏表头。 2．使用稳压电源的注意事项 （1）需要说明的是，面板上的电表准确度较差，在做实验时，电源输出值要用万用表电压挡 来测定。 （2）稳压电源有过流保护功能，即输出电流超过额定值时，电子开关会将输出电压切断，此 时电表指示零电压。因此，在调节输出电压或在实验过程中，如发现无输出电压，应首先检查实训 线路有无短路，并加以排除。然后按面板上的“复原”开关，使稳压电源恢复正常工作状态。 （六）实验报告 1．列表记录实验数据。 2．分析实验结果，指出产生误差的原因。 3．其他（包括实验的心得、体会及意见等）。 二、基尔霍夫定律的验证 （一）实验目的 1．验证基尔霍夫定律的正确性。 2．加深对电路基本定律适用范围普遍性的认识。 （二）原理说明 基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分 别满足基尔霍夫电流定律 （KCL） 和电压定律 （KVL）。 即对电路中的任一个节点而言， 应有 å = I 0 ； 对任何一个闭合回路而言，应有 åU = 0 。 运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。 （三）实验设备 万用表、稳压电源、电阻若干、导线若干 （四）实验内容 1．按图 155 所示在实验板上连接好线路。调节好电压源。
图 155 验证基尔霍夫定律图
2．按表 154 测出各点间电压，将测量结果填入表内。表内的各支路电流根据测得的电压和 已知的电阻值计算出来。
表 154 测量值记录
U（V）或 I（mA） Uab Ubc Ubd Uce Ude Ucd Iab Ibc Ibd Ice Icd Ide
测量值 理论值 （五）实训注意事项 1．图 155 中的 12V 电压源一定要用万用表电压挡测量，并调节稳压电源使电压值正确。 2．电压测量和电流计算均要根据表内规定的电压、电流正方向，确定每个电压、电流的正、 负号。 （六）实验报告 1．列表记录实验数据。 2．分析实验结果，指出产生误差的原因。 3．其他（包括实验的心得、体会及意见等）。
小结
1．电路模型 本课程分析、研究的电路均为电路模型。在一定假设条件下，将实际电路中各实际部件都用 它们的电路模型表示，这样的电路图称为电路模型图。 2．电路中的基本物理量 （1）电流。电荷的定向移动就形成了电流。通常规定正电荷运动的方向为电流的方向。电流 的大小用电流强度来表示。 （2）电压。两点之间的电位差即是两点间的电压。电压的实际方向为电压降的方向（即由高 电位点指向低电位点）。在分析电路时，首先应对有关电流、电压标出它们的参考方向。 （3）电功率。电功率就是电场力作功的速率，电功率简称功率，用符号 p 表示。 若算得的功率为正，表示功率的实际方向与参考方向相同，即该电路部分为吸收功率；若算 得的功率为负，表示功率的实际方向与参考方向相反，即该电路部分为产生功率。 3．电源 电源分为独立源和受控源两类。（1）独立源包括电压源和电流源，它们都是有源元件，能独立地给电路提供能量。它们的值 跟外电路都没有关系，是独立存在的。 （2）受控源也是一种电源元件，其输出电压或电流受电路中其他地方电压或电流的控制。 4．电源等效变换 等效是对电源外电路而言，其端电压和流入外电路的电流相同，对电源内部进行转换。 5．基本定律 （1）基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总参数电路中，任一时刻流出（或流入）节点的各个 支路电流的代数和恒等于零。 （2）基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路方向，回路中 各支路电压降代数和恒等于零。
习题
11 各元件的情况如图 1 所示。 图 1 习题 11 图 （1）若元件 A 吸收功率 20W，求 UA； （2）若元件 B 吸收功率 20W，求 IB； （3）若元件 C 产生的功率为 20W，求 IC； （4）若元件 D 产生的功率为-20W，求 UD。 12 图 2 为某电路中的一部分。已知 I = 0.2A，U1 = -15V。 （1）求元件 1 的功率 P1，并说明是吸收功率还是输出功率。 （2）若元件 2 输出的功率为 5W，元件 3 吸收的功率为 1W，求 U2 和 U3。 图 2 习题 12 图 13 如图 3 所示，对 ab 端简化为最简形式的等效电压源形式和等效电流源形式。 14 如图 4 所示电路，已知 U=28V，求电阻 R。（a） （b） （c） （d） 图 3 习题 13 图 15 如图 5 所示电路，已知电压 U1=15V，求 US。 图 4 习题 14 图 图 5 习题 15 图 16 如图 6 所示电路为含有受控源的电路，求电流 I。 17 如图 7 所示电路，求受控源吸收的功率 P。 图 6 习题 16 图 图 7 习题 17 图 18 电路如图 8 所示，若 US=-19.5V，U1=1V，试求 R。
