电工基础知识入门

第一章直流电路

本章学习要点：

1．熟悉电流、电压、电阻、电功率、电功等常用的物理量；

2．了解常用电气元件的电路符号，能够看懂电路图的连接关系；

3．熟练掌握欧姆定律的两种形式，明确U，J，R，E，r之间的关系；

4．准确辨识简单电路电阻的串、并联关系，掌握两种连接形式中每个元件上电压、电流与总电压、总电流的关系。

现实生活中，我们经常听到或说起很多有关电面的名词、术语，也经常有很多用电面的困惑。这些名词、术语究竟是怎样定义的?它们之间有什么关系?是什么因素导致电压的高低、电流的大小?为什么会发生由用电引发的火灾?为什么家里几个月没人住，还会产生电费?很多经常听到的，看似简单，又不容易说清的问题，通过本章的学习都会有明确的答案。

§1—1 电学的基本物理量

一、电量

自然界中的一切物质都是由分子组成的，分子又是由原子组成的，而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下，原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，原子对外不显电性。但是，用一些办法，可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物体带正电荷，得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多，则物体所带的正、负电荷的数量也越多。

物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量，它的单位是库仑，用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到6.25×1018个电子所带的电量。

二、电流

电荷的定向移动形成电流。电流有大小，有向。

1．电流的向

1、人们规定正电荷定向移动的向为电流的向。金

属导体中，电流是电子在导体电场的作用下定向移动

的结果，电子流的向是负电荷的移动向，与正电荷的移动向相反，所以金属导体中电流的向与电子流的向相反，如图1—1所示。

2．电流的大小

电学中用电流强度来衡量电流的大小。电流强度就是l秒钟通过导体截面的电量。电流强度用字母I表示，计算公式如下：

Q

=

I

t

式中I——电流强度，单位安培(A)；

Q——在t秒时间，通过导体截面的电量数，单位库仑(C)；

t——时间，单位秒(s)。

实际使用时，人们把电流强度简称为电流。电流的单位是安培，简称安，用字母A表示。如果1秒通过导体截面的电量为1库仑，则该电流的电流强度为1安培，习惯简称电

μ)。它们之流为1安。实际应用中，除单位安培外，还有千安(kA)、毫安(mA)和微安(A

间的关系为：

3

1kA=10A

3

1A=10mA

3

μ

1mA=10A

三、电压

为了弄清楚电荷在导体中定向移动而形成电流的原因，我们对照图1—2a水流的形成来理解这个问题。

从图1—2a 可以看到外水由一A 槽经C 管向8槽流去。水之所以能在C 管中进行定向移动，是由于A 槽水位高，B 槽水位低所致：A ，B 两槽之间的水位差即水压，是实现水形成水流的原因。与此相似，当图1—2b 中的开关S 闭合后，电路里就有电流。这是因为电源的正极电位高，负极电位低。两个极间电位差(电压)使正电荷从正极出发，经过负载R 移向负极形成电流。所以，电压是自由电荷发生定向移动形成电流的原因。在电路中电场力把单位正电荷

由高电位a 点移向低电位b 点所做的功称为两点间的电压，用

ab

U 表

示。所以电压是a 与b 两点间的电位差，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。 电压用字母U 表示，单位为伏特，电

场力将1库仑电荷从a 点移到b 点所做的功为1焦耳，则ab 间的电压值就是1伏特，简称伏，用字母V 表示。常用的电压单位还有千伏(kV)，毫伏(mV)等。它们之间的关系为：

1 kV=3

10V l V=310mV

电压与电流相似，不但有大小，而且有向。对于负载来说，电流流入端为正端，电流流出端为负端。电压的向是由正端指向负端，也就是说负载中电压实际向与电流向一致。在电路图中，用带箭头的细实线表示电压的向。

四、电动势、电源

在图1—2a 中，为使水在C 管中持续不断地流动，必须用水泵把B 槽中的水不断地泵入A 槽，以维持两槽间的固定水位差，也就是要保证C 管两端有一定的水压。在图1—2b 中，电源与水泵的作用相似，它把正电荷由电源的负极移到正极，以维持正、负极间的电位差，即电路中有一定的电压使正电荷在电路中持续不断地流动。

电源是利用非电力把正电荷由负极移到正极的，它在电路中将其他形式能转换成电能。电动势就是衡量电源能量转换本领的物理量，用字母E 表示，它的单位也是伏特，简称伏，用字母V 表示。

电源的电动势只存在于电源部。人们规定电动势的向在电源部由负极指向正极。在电路中也用带箭头的细实线表示电动势的向，如图1—2b 所示。当电源两端不接负载时，电源的开路电压等于电源的电动势，但二者向相反。

生活中用测量电源端电压的办法，来判断电源的状态。比如测得工作电路中两节5号电池的端电压为2.8 V ，则说明电池电量比较充足。

五、电阻

一般来说，导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R 表示。电阻的单位为欧姆，简称欧，用字母Ω表示。

如果导体两端的电压为1伏，通过的电流为1安，则该导体的电阻就是1欧。 常用的电阻单位还有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω)。它们之间的关系为：

1 k Ω=3

10Ω 1 M Ω=310k Ω

应当强调指出：电阻是导体中客观存在的，它与导体两端电压变化情况无关，即使没有电压，导体中仍然有电阻存在。实验证明，当温度一定时，导体电阻只与材料及导体的几尺寸有关。对于二根材质均匀、长度为L 、截面积为S 的导体而言，其电阻大小可用下式表示：

L R S

ρ

=

式中 R ——导体电阻，单位为欧(Ω)；

L ——导体长度，单位为米(m)；

S ——导体截面积，单位为平毫米(2

mm )；

ρ——电阻率，单位为欧·米(Ω·m)。

式中电阻率是与材料性质有关的物理量。电阻率的大小等于长度为1m ，截面积为12

mm 的导体在一定温度下的电阻值，其单位为欧米(Ω：m)。例如，铜的电阻率为1.7×8

10-Ω·m ，

就是指长为1m ，截面积为1mmz 的铜线的电阻是1.7×8

10-Ω。几种常用材料在20°

C 时的电阻率见表1—1。

从表中可知，铜和铝的电阻率较小，是应用极为广泛的导电材料。以前，由于我国铝的矿藏量丰富，价格低廉，常用铝线作输电线。由于铜线有更好的电气特性，如强度高、电阻率小，现在铜制线材被更广泛应用。电动机、变压器的绕组一般都用铜材。

表1—1 几种常用材料在20℃时的电阻率

六、电功、电功率

电流通过用电器时，用电器就将电能转换成其他形式的能，如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功，简称电功，用字母W 表示。电流通过用电器所做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系：

2

2W UIt W I Rt U W t R ===⎫

⎪

⎪⎬⎪⎪

⎭

如果公式(1—3)中，电压单位为伏，电流单位为安，电阻单位为欧，时间单位为秒，则电功单位就是焦耳，简称焦，用字母J 表示。

电流在单位时间通过用电器所做的功称为电功率，用字母P 表示。其数学表达式为：

W P t

=

将公式(1—3)代入公式1—4后得到：

22

U P R P UI P I R

=

==⎫

⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎭

若在公式(1—4)中，电功单位为焦耳，时间单位为秒，则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特，简称瓦，用字母W 表示。在实际工作中，常用的电功率单位还有千瓦(kW)、

毫瓦(mW)等。它们之间的关系为：

10W

1kW=3

10mW

1W=3

从公式1—5中可以得出如下结论：

1．当用电器的电阻一定时，电功率与电流平或电压平成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍，则电功率就是原功率的4倍；若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。

2．当流过用电器的电流一定时，电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路，流经各个电阻的电流是相同的，则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。

3．当加在用电器两端的电压一定时，电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路，各个电阻两端电压相等，则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。

在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时(kW·h)，也叫“度”。1千瓦小时是1度，它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能，即：

10J

1kW·h=1kW×1h=3.6×6

例题1 一台42英寸(1英寸=2.54厘米)等离子电视机的功率约为300W，平均每天开机3小时，若每度电费为人民币0.48元，问一年(以365天计算)要交纳多少电费?

解：

电视机的功率P=300 W=0.3 kW

电视机一年开机的时间t=3×365=1 095 h

电视机一年消耗的电能W=Pt=0.3×1 095=328.5 kW·h

一年的电费为328.5×0.48=157.68元

七、电流的热效应

电流通过导体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。

电流通过导体产生的热量，用焦耳一楞次定律表示如下：

2

Q I Rt

式中 Q ——热量，单位焦耳(J)；

I ——通过导体的电流，单位安培(A)； R ——导体电阻，一单位欧姆(Ω)；

t ——导体通过电流的时间，单位秒(S)

焦耳一楞次定律的物理意义是：电流通过导体所产生的热量，与电流强度的平、导体的电阻及通电时间成正比。

在生产和生活中，应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见；电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面，如电流的热效应能使电路中不需要发热的地(如导线)发热，导致绝缘材料老化，甚至烧毁设备，导致火灾，是一种不容忽视的潜在祸因。

例题2 已知当一台电烤箱的电阻丝流过5 A 电流时，每分钟可放出1.2×6

10J 的热量，求这台电烤箱的电功率及电阻丝工作时的电阻值。

解：

根据公式(1—4)，电烤箱的电功率为： 6

1.21020kW 60

W Q P t t ⨯=

==

电阻丝工作时电阻值为：

2

2000080025

P R I

=

=

=Ω

§1—2 电 路

一、电路的组成和作用

电流所流过的路径称为电路。它是由电源、负载、开关和连接导线等4个基本部分组成的，如图1—3所示。电源是把非电能转换成电能并向外提供电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池和发电机等。负载是电路中用电器的总称，它将电能转换成其他形式的能。如电灯把电能转换成光能；电烙铁把电能转换成热能；电动机把电能转换成机械能。开关属于控制电器，用于控制电路的接通或断开。连接导线将电源和负载连接起来，担负着电能的传

输和分配的任务。电路电流向是由电源正极经负载流到电源负极，在电源部，电流由负极流向正极，形成一个闭合通路。

二、电路图

在设计、安装或维修各种实际电路时，经常要画出表示电路连接情况的图。如果是画如图1—3所示的实物连接图，虽然直观，但很麻烦。所以很少画实物图，而是画电路图。所谓电路图就是用统一规定的符号，来表示电路连接情况的图。表1—2是几种常用的电工符号。图1—4是图1—3的电路图。

表1—2 几种常用的电工符号

名称符号名称符号

电池电流表

导线电压表

开关熔断器

电阻电容

照明灯接地

三、电路的三种状态

电路有三种状态：即通路、开路、短路。

通路是指电路处处接通。通路也称为闭合电路，

简称闭路。只有在通路的情况下，电路才有正常的工

作电流开路是电路中某处断开，没有形成通路的电路。

开路也称为断路，此时

电路中没有电流；短路是指电源或负载两端被导

线连接在一起，分别称为电源短路或负载短路。电源

短路时电源提供的电流要比通路时提供的电流大很多

倍，通常是有害的，也是非常危险的，所以一般不允电源短路。

§1—3 欧姆定律

一、一段电阻电路的欧姆定律

所谓一段电阻电路是指不包括电源在的外电路，如图1—5所示。实验证明，二段电阻电路欧姆定律的容是，流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比；与这殷导体的电阻成反比。其数学表达式为：

U

=

I

R

式中I——导体中的电流，(A)；

U——导体两端的电压，(V)；

R——导体的电阻，(Ω)。

在公式（1—7)中，已知其中两个量，就可以求出第三个未知量；公式(1—7)又可写成另外两种形式：

1. 已知电流、电阻，求电压：

=

U IR

2. 已知电压、电流，求电阻：

U

=

R

I

例题3 一台直流电动机励磁绕组在220V电压作用下，通过绕组的电流为0.427A，求绕组的电阻。

解：

已知电压U=220 V，电流I=0.427 A，由公式(1—9)得：

220515.20.427

U R I

=

=

=Ω

二、全电路欧姆定律

全电路是指含有电源的闭合电路。全电路是由各段电路连接成的闭合电路。如图1—6所示，电路包括电源部电路和电源外部电路，电源部电路简称电路，电源外部电路简称外电路。在全电路中，电源电动势E 、电源电阻r 、外电路电阻R 和电路电流I 之商的关系为：

E I R r

=

+

式中 I ——电路中的电流，(A)；

E ——电源电动势，(V)； R ——外电路电阻，(Ω)；

r ——电路电阻，(Ω)。

公式(1—10)是全电路欧姆定律。定律说明电路中的电流强度与电源电动势(E )成正比，与整个电路的电阻（R r +）成反比。

将公式(1—10)变换后得到：

E IR Ir U Ir =+=+

式中 U ——外电路电压；

Ir ——电路电压。

外电路电压是指电路接通时电源两端的电压，又叫做路端电压，简称端电压。这样，公式(1—11)的含义又可叙述为：电源电动势在数值上等于闭合回路的各部分电压之和。根据全电路欧姆定律研究全电路处于三种状态时，全电路中电压与电流的关系是：

1．当全电路处于通路状态时，由公式(1—11)可以得出端电压为：

U E Ir =-

由公式可知，随着电流的增大，外电路电压也随之减小。电源阻越大，外电路电压减小得越多。在直流负载时需要恒定电压供电，所以总是希望电源阻越小越好。

2. 当全电路处于断路状态时，相当于外电路电阻值趋于无穷大，此时电路电流为零，开路电路电阻电压为零，外电路电压等于电源电动势。

3．当全电路处于短路状态时，外电路电阻值趋近于零，此时电路电流叫短路电流。由于电源阻很小，所以短路电流很大。短路时外电路电压为零，电路电阻电压等于电源电动势。

全电路处于三种状态时，电路中电压与电流的关系见表1—3。

表1—3 电路中电压与电流的关系

通常电源电动势和阻在短时间基本不变，且电源阻又非常小，所以可近似认为电源的端电压等于电源电动势。今后不特别指出电源阻时，就表示其阻值很小忽略不计。但对于电池来说，其阻随电池使用时间延长而增大。如果电池阻增大到一定值时，电池的电动势就不能使负载正常工作了。如旧电池开路时两端的电压并不低，但装在收音机里，却不能使收音机发声，这是由于电池阻增大所致。

例题4如图1一6所示的电路。电源电动势E =24 V ，电源阻r =-4Ω，负载电阻R =20 Ω。求电路中的电流，电源的端电压，负载电压和电源阻电压。

解：

根据公式(1—10)，电路中的电流：

24

1A 204E

I R r ===++

由公式(1一11)，电路中电源的端电压：

2414=20V U E Ir =-=-⨯

根据公式(1—8)，电路中的负载电压：

120=20V U IR ==⨯

根据公式(1一8)，电路中电源阻的电压：

144V r U Ir ==⨯=

§1—4 电阻的串联、并联电路

一、电阻的串联电路

在一段电路上，将几个电阻的首尾依次相连所构成的一个没有分支的电路，叫做电阻的串联电路。如图1—7a 所示是电阻的串联电路。图1—7b 是图1—7a 的等效电路。电阻的串联电路有以下特点：

1．串联电路中流过各个电阻的电流都相等，即：

123

I I I I

====…

n

I

=

2．串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，即：

12

U U U

=++…

n

U

+

3．串联电路的总电阻(即等效电阻)等于各串联的电阻之和，即：

12

R R R

=++…

n

R

+

根据欧姆定律得出，

11

U IR

=，

22

U IR

=，…，U IR

=可以得出：

12

2

U U

U R

==…

U

R

或者

11

U R

U R

=22

U R

U R

=

此公式表明，在串联电路中，龟阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电压越大；反之，电压越小，即电阻上的电压分配与电阻的阻值成正比。这个理论是电阻串联电路中最重要的结论，用途极其广泛。比如，用串联电阻的办法来扩大电压表的量程：

在如图1—7a所示的，电路中，将12

R R R

=+代人公式(1—14）式中

1

1

12

2

2

12

R

U U

R R

R

U U

R R

=

+

=

+

⎫

⎪

⎪

⎬

⎪

⎪⎭

这两个公式可以直接计算出每个电阻从总电压中分得的电压值，习惯上就把这两个式子叫做分压公式。

电阻串联的应用极为广泛。例如：

(1)用几个电阻串联来获得阻值较大的电阻。

(2)用串联电阻组成分压器，使用同一电源获得几种不同的电压。如图1—8所示，由R１～R4组成串联电路，使用同一电源，输出4种不同数值的电压。

(3)当负载的额定电压(标准工作电压值)低于电源电压时，采用电阻与负载串联的法，使电源的部分电压分配到串联电阻上，以满足负载正确的使用电压值。例如，一个指示灯额定电压6 V，电阻6Ω，若将它接在12 V电源上，必须串联一个阻值为6Ω的电阻，指示灯才能正常工作。

(4)用电阻串联的法来限制调节电路中的电流。在电工测量中普遍用串联电阻法来扩大电压表的量程。

二、电阻的并联电路

将两个或两个以上的电阻两端分别接在电路中相同的两个节点之间，这种连接式叫做电阻的并联电路。如图１—9a所示是电阻的并联电路，图1—9b是图１—9a的等效电路。

电阻的并联电路有如下特点：

1．并联电路中各个支路两端的电压相等，即：

12

U U U

=++…

n

U

+

2．并联电路中总的电流等于各支路中的电流之和，即：

12

I I I

=++…n I+

3．并联电路的总电阻(即等效电阻)的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即：

12

111

R R R

=+…

1

n

R

+

若是两个电阻并联，根据公式1—18可求并联后的总电阻为：

12

12R R R R R =+

根据公式(1—l6)及欧姆定律可以得出：

1

1n n

n n I R I R I

R I R ==⎫⎪⎪⎬⎪⎪⎭

公式(1—20)表明，在并联电路中，电阻的阻值越大，这个电阻所分配到的电流越小，反之越大，即电阻上的电流分配与电阻的阻值成反比。这个结论是电阻并联电路特点的重要推论，用途极为广泛，比如，用并联电阻的办法，扩大电流表的量程。

电阻并联的应用，同电阻串联的应用一样，也很广泛。例如：

(1)因为电阻并联的总电阻小于并联电路中的任意一个电阻，因此，可以用电阻并联的法来获得阻值较小的电阻。

(2)由于并联电阻各

个支路两端电压相等，

因此，工作电压相同的

负载，如电动机、电灯

等都是并联使用，任一

个负载的工作状态既不

受其他负载的影响，也

不影响其他负载。在并

联电路中，负载个数增

加，电路的总电阻减小，电流增大，负载从电源取用的电能多，负载变重；负载数目减少，电路的总电阻增大，电流减小，负载从电源取用的龟能少，负载变轻。因此，人们可以根据工作需要启动或停止并联使用的负载。

(3)在电工测量中应用电阻并联法组成分流器来扩大电流表的量程。 §1—5 电工测量基本知识

自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。测量各种电量的仪器仪表，统称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁多，最常见的是测量基本电量的仪表。

电工仪表依据测量法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。概括来说，电工仪表用来测量电路中的电流、电压、电功率、电功、功率因数、电量的频率{电阻、绝缘状况等物理

量。由此就有用各种被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。其中一些电量要在后续课程中介绍。本书简单介绍电工应用中最常用的仪表——万用表。万用表是一种便携式仪表。由于其能够测量交流、直流电压或电流参数：以及电路中的电阻等；被称为万用表。根据万用表部结构、工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表(简称机械表)笼和电子数显式万用表(简称电子表)两类。本节重点介绍机械表。

一、万用表的外形及基本组成

如图1-10所示，是机械指针式万用表的外形。

操作万用表的主要部分有三个：挡位拨盘、表笔、读数表头。万用表除了这几部分外，最主要的是表电路和表头机电基本体模块部分。万用表的表壳部分承担着各部分的保护与承载的责任。由于万用表是一种移动测量仪表，容易受到磕碰摔砸的损害，所以应注意防护：

1. 挡位拨盘

如图1—11所示，用于选择测量哪种物理量，一般万用表都至少设有如下四个挡位，每个挡位又分为几个不同量限或不同倍率的挡位：

交流电压挡：测量交流电压，如图1—11所示，又分为10 V，50 V，250 V，500 V，1 000 V五个子挡位。

直流电压挡：测量直流电压，如图1—11所示，又分为0.25 V，2.5 V，10 V，50 V，250 V，500 V六个子挡位。

直流电流挡：用于测量直流电流值，如图1—11所示，又分为1 mA，10 mA，100 mA，1 000 mA四个子挡位。

电阻挡：用于测量电器阻值，如图1—11所示，又分为×1，×10，×l00，×1 k四个子挡位。

电压、电流的每个挡位的数值表示的是量限(或量程)，待测的物理量值应小于该值。在选择挡位时，要选择一个挡位量限大于被测量值，并且与被测量值最接近的一个量限的挡位。比如，要测一个直流电压，估计其值约为190 V，则应选择直流250 V挡位。此时挡位值250 V大于被测量190 V，且250 V挡位比500 V，1 000 V两个挡位更接近被测量值。这样选择既能保证万用表的安全，又能保证测量精度。

机械表电阻挡的几个挡位表示几个不同的倍率。由于机械表的表头指针在整个刻度的20％～80％之间，读数比较准确，尤其是电阻挡位对应的表头刻度的非均匀性，在这个围更利于读取数值，所以，利用电阻挡的倍率选择，可以使表头指针落在该围。电子表电阻挡位的标示数值与电流、电压的数值一样，表示量限，不是倍率。电子表的挡位选择法与电流、电压挡位一样。

2．表头

如图1—12所示为万用表表头。

机械表头有若干条刻度线：刻度线1是电阻值读取线，指针指向最右端，指示值为0；指针指向最左端，指示值为∞。注意被测电阻的实际阻值是指示值与所选挡位的倍率的乘积。比如，在R×1 k挡，当从刻度线上读取35时，如图1—13所示，电阻的测量阻值为35×1 kΩ=35 kΩ；刻度线2是均匀刻度线，用于

读取电压、电流的指示值。被测对象的测量值也经常需要从读取值换算而得到。比如使用直流电压500 V挡，按50刻度线读数，如果读取值为43，如图1一14所示，则被测电压的测量值为43×(500+50)=430 V；如果按250刻度线读数，见刻度线，读数应为215，则被测电压的测量值为215×(500÷250)=430 V，即从同二类的刻度线读数，经过换算，得到的

测量值是一样的。机械表头经常还有其他一些刻度线，请参照有关书籍。

电子表头的读数比较简单，可直接读数，然后冠以所选挡位的单位，即是被测对象的测量值。比如使用电流20 mA挡，读数值为15.5，则测量值为l5.5 mA。

3．表笔

万用表的两表笔一般使用红黑两种颜色，红表笔一般插在标有“十”的插，黑表笔一般插在标有“一”的插。测量电压时，红、黑表笔分别接在高、低电位端；测量电流时，红、黑表笔分别接在电流的流入端和流出端。否则表针会反向打针，对万用表不利。

二、万用表的使用步骤

1．确认万用表的状态，保证各部分的功能正常可靠。

2. 明确要测量的物理量。一般包括交流电压、直流电压、直流电流和电阻器阻傅。

3．选择合适的挡位，如前所述。

4．适当接人被测对象。测量电压时，直接将红、黑表笔并接在被测元件的高、低电位两端或电路中的高、低电位点上。测量电流时，须断开被测电路，将红、黑表笔接八电路的电流流出、流入端，使电流经红表笔流入表，从黑表笔流出时测量电阻器阻值时，电阻器须脱离电路，然后将表笔两端接在电阻器两端测量即可。

5．获取测量值。读取刻度值，并进行必要的换算及冠以单位，如前所述。

6．测量值的分析。对测得值要进行确认，是否合理，是否具备科学性。

三、万用表的使用注意事项

1．万用表是便携式仪表，本身精度不高，可能有5％以的误差。

2．测量电阻时，首先要进行电阻值调零，法是将表笔短接，使用万用表面板上的调零钮进行调整。

3．注意检查万用表的电池，当电量不足时，会影响电阻的测量。

4．万用表最容易发生的损坏是，当万用表处在电流挡时，测量电压，此时极易永久性

损坏部电路及表头。避免的办法是，每次用完万用表，都将挡位置于交流电压最高挡(一般为1 000 V)。

习 题

1．电流是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

2．电阻是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

3．电压是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。

4．分别用公式来表示下面各组量之间的关系：

(1) 电量、电流、时间

(2) 电流、电压、电阻

(3) 电功、电功率、时间

5．电流通过导体的发热现象叫__________，发热的多少与_________的平成正比，与电阻的阻值成_________，与时间成正比，这个关系写成公式是__________。

6．导体中电流的向规定是__________的向。电流向与电子流向___________。

7．简单描述电路各组成部分的作用。

8．画图表示电路的3种状态。

9．镍铬电炉丝的电阻率是1.1×610-Ω·m ，炉丝截面积0.62mm 。如果将电炉接在220 V 的电源上，使炉丝通过3 A 的电流，应选用多长的电炉丝?

10．有两只灯泡，一只110 V 110 W ，另一只110 V 60 W ，试问哪只灯泡的电阻大?若将两只灯泡串联接在220 V 的线路中，是否可以正常使用，通电后有什么现象。

11．有3个电阻1R =5 Ω，2R =3 Ω，3R =2 Ω，串联后接在12 V 的电源上，求电路中的电流，各电阻上的电压。

12．有两只220 V 的灯泡，一只15 W ，另一只25 W ，并联接在220 V 电源上。求电路的等效电阻、总电流和各灯泡流过的电流。

13．有60 W ，40 W ，20 W 三只220 V 的灯泡，要接在220 V 电源上正常使用，应采取哪种连接式?画出电路图。

14．将两只220 V 60 W 的灯泡串联接入220 V 电路中，每只灯泡实际消耗的电功率是多少?灯泡的寿命有变化? 这种情况是否可以应用到实际生活中(举例说明)?

15．简单叙述电工技术中广泛使用铜材料的原因。

16．列举几项节电法。

17．万用表一般有__________和__________两种类型，一般万用表可用来测量__________、__________和__________三种物理量。

18．万用表最容易发生的永久损坏是当万用表处于__________挡位时，被用来测量

19．用万用表测量电阻时，要先对万用表进行__________操作。

20．使用万用表测量交、直流电压、电流。

第二章电磁的基本知识

人们的生活因为有了电而便捷、精彩、时尚。人们总爱假想“如果有一天，这个世界突然没了电……”，可是，如果这个世界没有了磁，会怎样呢?

实际上电与磁有着密不可分的关系。正因为有了这个关系，我们才有了电、电灯、电视、、计算机、电动机……，同时一也因为这个关系，导致了我们的电气寿命的短暂，突发故障的不约而至。你想知道这是什么原因吗?

§2—1 磁的基本知识

一、磁现象

早在2 000多年前，我们的祖先就发现了磁铁矿具有吸引铁的性质。人们把物体能够吸引铁、钻、镍及其合金的性质称为磁性，把具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的位置称为磁极，磁体有两个磁极：即南极和北极，通常用字母S表示南极(常涂红色)，用字母N表示北极(常涂绿色或白色)。条形、蹄形、针形磁铁的磁极位于它们的两端。值得注意的是任一个磁体的磁极总是成对出现的。若把一个条形磁铁分割成若干段，则每段都会同时出现南极、北极。这叫做磁极的不可分割性。磁极与磁极之间存在的相互作用力称为磁力：?其作用规律是同性磁极相斥，异性磁极相吸。一根没有磁性的铁棒，在其他磁铁的作用下获得磁性的过程叫磁化。如果把磁铁拿走，铁棒仍有的磁性则称为剩磁。

二、磁场、磁感应线

磁体围存在磁力作用的空间称为磁场。我们经常看见两个互不接触的磁体之间具有相互作用力，它们是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场之所以是一种特殊物质，是因为它不是由分子和原子等粒子组成的。虽然磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，但通过实验可以证明它的存在。例如，在一块玻璃板上均匀地撒些铁粉，在玻璃板下面放置一个条形磁铁。铁粉在磁场的作用下排列成规则线条，如图2—1所示。这些线条都是从磁铁的。N极

到S极的光滑曲线，如图2一1b所示。我们把这些曲线称为磁感应线，用它能形象描述磁场的性质。

实验证明磁感应线具有下列特点：

1．磁感应线是闭合曲线

在磁体外部，磁感应线从N极出发，然后回到S极，在磁体部，是从S极到N极，这叫做磁感应线的不可中断性，如图2—2所示。

2. 磁感应线互不相交

这是因为磁场中任一点磁场向只有一个。

3．磁感应线的疏密程度与磁场强弱有关。

磁感应线稠密表示磁场强，-磁感应线稀疏表示磁场弱。

三、磁通、磁感应强度

为了描述磁场在上定面积上的分布情况而引入了磁

通这一物理量。

在磁场中，把通过与磁场向垂直的某一面积的磁感

应线的总数目，叫做通过该面积的磁通，用字母 表示。

磁通的单位是韦伯“简称韦，用Wb表示。

磁感应强度是用来表示磁场中各点磁场强弱和向的