《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》課件 模塊二 任務(wù)二 基本物理量的測(cè)量

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能任務(wù)二基本物理量的測(cè)量任務(wù)二基本物理量的測(cè)量【知識(shí)目標(biāo)】★理解電流、電位、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電功率及電能等基本物理量；★能區(qū)分各物理量間的關(guān)系?！灸芰δ繕?biāo)】★能用直流電流表和電壓表對(duì)電流、電壓進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量；★學(xué)會(huì)運(yùn)用基本物理量解決現(xiàn)實(shí)生活中的相關(guān)問題?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】★培養(yǎng)一絲不茍的敬業(yè)精神；★養(yǎng)成勤奮、節(jié)儉、務(wù)實(shí)、守紀(jì)的職業(yè)素養(yǎng)；★樹立安全第一職業(yè)意識(shí)；★具備一定分析問題、解決問題的能力。一、學(xué)習(xí)目標(biāo)１.獲取必要的信息，更深入地理解基本物理量。２.運(yùn)用儀器儀表對(duì)基本物理量進(jìn)行測(cè)量。３.正確進(jìn)行常用儀表的讀數(shù)。４.小組討論，完成引導(dǎo)問題。５.和老師溝通，解決存在的問題。６.記錄工作過程，填寫相關(guān)任務(wù)。７.撰寫匯報(bào)材料。８.進(jìn)行小組匯報(bào)演示。二、工作任務(wù)任務(wù)二基本物理量的測(cè)量請(qǐng)同學(xué)們?cè)冢撤昼妰?nèi)按7S現(xiàn)場(chǎng)管理的要求對(duì)自己的學(xué)習(xí)區(qū)域進(jìn)行自檢，不合格項(xiàng)進(jìn)行整改。在表中做好相應(yīng)的記錄。三、實(shí)施過程任務(wù)二基本物理量的測(cè)量做一做１.將量程為0.5A和1.5A的電流表串聯(lián)進(jìn)圖2-2-1所示電路。２.閉合開關(guān)，觀察電流表的偏轉(zhuǎn)情況，確定該量程是否合適，若不合適則立即更換。３.測(cè)出電路中的電流，并將結(jié)果填入表2-2-2。三、實(shí)施過程任務(wù)二基本物理量的測(cè)量電路分析中主要涉及的物理量包括電流、電壓、電功率等，本任務(wù)學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會(huì)分析和計(jì)算電路中的基本物理量。(一)電流電荷的定向移動(dòng)形成電流。表示電流強(qiáng)弱的物理量稱為電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流，通常用符號(hào)“Ｉ”表示，規(guī)定其方向?yàn)檎姾蛇\(yùn)動(dòng)的方向。電流的大小為在單位時(shí)間內(nèi)通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。即式中，Ｑ———在時(shí)間ｔ內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，庫侖(Ｃ)；

ｔ

———電路中通過電荷量Ｑ所用的時(shí)間，秒(ｓ)；

Ｉ———電路中的電流，安培(Ａ)。知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量1A的含義:在1s的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫向截面的電荷量是1C，則電流就是1A。常用的電流單位還有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μＡ)、其換算關(guān)系為1kA＝1000Ａ1Ａ＝1000ｍA

１mA＝1000μＡ知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量

(二)電位和電壓電路中每一點(diǎn)都應(yīng)有一定的電位，就如同空間的每一點(diǎn)都應(yīng)有高度一樣。講高度先要確定一個(gè)起點(diǎn)，即零點(diǎn)。計(jì)算電位也同樣如此，首先應(yīng)確定零電位點(diǎn)，所以某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到零電位點(diǎn)的電壓。電位用符號(hào)“Ｖ”表示，如ａ點(diǎn)的電位為Ｖａ，電位的單位為伏特，符號(hào)“Ｖ”。

參考電位(零電位)點(diǎn)可以根據(jù)電位分析的需要任意選定，在實(shí)際應(yīng)用中，一般選大地或接地點(diǎn)作為參考點(diǎn)。而電壓是產(chǎn)生電流的必要條件，兩點(diǎn)間的電壓就是電路中兩點(diǎn)間的電位差，有時(shí)也稱為電壓降，用符號(hào)“Ｕ”表示，電壓的單位為伏特，符號(hào)“Ｖ”。即式中，Ｕab———ａ、ｂ兩點(diǎn)間的電壓；Ｖａ———ａ點(diǎn)的電位；

Ｖｂ———ｂ點(diǎn)的電位。知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量電壓的實(shí)際方向規(guī)定為由高電位點(diǎn)指向低電位點(diǎn)，即電壓降的方向。與電流一樣，為方便電路分析，需選定一個(gè)電壓的參考方向。設(shè)定參考方向后，若計(jì)算所得電壓為正值(Ｕ>０)，則實(shí)際方向與電壓的參考方向一致；若電壓為負(fù)值(Ｕ<０)，則電壓的實(shí)際方向與電壓的參考方向相反。電壓參考方向可用箭頭來表示；或用極性符號(hào)來表示，“＋”表示高電位，“-”表示低電位；也可用雙下標(biāo)表示，Ｕab表示“ａ”為高電位，“ｂ”為低電位。由此可見，電位與電壓既有聯(lián)又有區(qū)別:電位是相對(duì)的，根據(jù)參考點(diǎn)選擇的不同而不同；電壓是絕對(duì)的，其大小與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量１.關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向一段電路或一個(gè)元件上的電壓參考方向和電流參考方向可以分別獨(dú)立地任意指定。當(dāng)電流、電壓的參考方向選得一致時(shí)，稱之為關(guān)聯(lián)參考方向，反之稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。一般來說，對(duì)負(fù)載采用關(guān)聯(lián)參考方向，對(duì)電源采用非關(guān)聯(lián)參考方向。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量２.認(rèn)識(shí)直流電流表直流電流表是測(cè)量直流電流的儀表，它有安培表、毫安表和微安表之分。電流表的內(nèi)阻一般很小，通常可以忽略不計(jì)。電流表在使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn):１)電流表應(yīng)串聯(lián)于被測(cè)電路的低電位一側(cè)，即靠近電源負(fù)極的一側(cè)。２)電流表的量限應(yīng)大于被測(cè)量，測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量使電流表指針指示在滿刻度的1/3~2/3。３)測(cè)電流應(yīng)從“＋”端鈕流入電流表，由“－”端鈕流出。４)要檢查電表的指針是否指零。若不指零，則用螺釘旋具調(diào)節(jié)調(diào)零機(jī)構(gòu)，使之指零。５)指針穩(wěn)定后再讀數(shù)，且盡量使視線與刻度盤垂直。如果刻度盤有反光鏡，則應(yīng)使指針和它在鏡中的影像重合，以減小讀數(shù)誤差。知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量３.認(rèn)識(shí)直流電壓表直流電壓表是用來測(cè)量直流電壓的，如圖2-2-9所示。電壓表的內(nèi)阻一般很大，接入電路后電壓表中所通過的電流很小，通常可以忽略不計(jì)。電壓表在使用中要注意以下幾點(diǎn):１)電壓表應(yīng)并聯(lián)于被測(cè)電路中，測(cè)量時(shí)應(yīng)先接低電位一端，后接高電位一端。２)電表的量限應(yīng)大于被測(cè)量，測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量使電表指針指示在滿刻度的1/3~2/3。若某次測(cè)量時(shí)電表的指針偏轉(zhuǎn)的角度很小，則說明量限過大，應(yīng)選用小一點(diǎn)的量限；反之若電表的指針偏轉(zhuǎn)超過了最大刻度，則說明量限過小，應(yīng)選用大一點(diǎn)的量限。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量３)被測(cè)電流應(yīng)從“＋”端鈕流入電壓表，由“－”端鈕流出。例如:要測(cè)量AB兩點(diǎn)間的電壓，即測(cè)量ＵAB則應(yīng)將電壓表的“＋”接線端與Ａ相接，“－”端或“?”端與Ｂ相接，若電壓表正向偏轉(zhuǎn)，則說明Ａ點(diǎn)電位高于Ｂ點(diǎn)的電位，ＵAB為正，電表的示數(shù)即為其值。若電壓表反偏，則說明Ａ點(diǎn)電位低于Ｂ點(diǎn)電位，ＵAB為負(fù)，此時(shí)應(yīng)更換電表的極性重新測(cè)量，電表的示數(shù)僅為ＵAB的大小，記錄時(shí)應(yīng)在其值前加上負(fù)號(hào)。電位的測(cè)量亦是如此。若某點(diǎn)對(duì)零電位點(diǎn)的電壓為正，則該點(diǎn)的電位就為正值；反之，若某點(diǎn)相對(duì)于零電位點(diǎn)的電位為負(fù)，則該點(diǎn)的電位即為負(fù)值。

４)使用前要檢查電表的指針是否指零，若不指零，則用螺釘旋具調(diào)節(jié)調(diào)零機(jī)構(gòu)，使之指零。５)待電表指針穩(wěn)定后再讀數(shù)，且盡量使視線與刻度盤垂直。如果刻度盤有反光鏡，則應(yīng)使指針和它在鏡中的影像重合，以減小讀數(shù)誤差。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量

(三)電動(dòng)勢(shì)為了維持水的循環(huán)，需要水泵將低處的水抽到高處，因?yàn)橛辛怂茫瑖娙胁庞性丛床粩嗟乃?。在電路中，正電荷是從高電位流向低電位的，因此要維持電路中的電流，就必須也有這樣一個(gè)“水泵”———電源。電源能把正電荷從低電位移至高電位，電源的內(nèi)部存在非電場(chǎng)力。非電場(chǎng)力把單位正電荷從電源內(nèi)部由低電位端移到高電位端所作的功，稱為電動(dòng)勢(shì)，用字母“Ｅ”表示。其單位與電壓相同，用伏特(Ｖ)表示。電動(dòng)勢(shì)Ｅ等于非靜電力運(yùn)送電荷所做的功Ｗ與所運(yùn)送的電荷量ｑ的比值，即式中，Ｗ、ｑ的單位分別是焦耳(Ｊ)、庫侖(Ｃ)。

電動(dòng)勢(shì)是衡量電源做功大小的物理量，存在于電源的內(nèi)部，電動(dòng)勢(shì)的正方向規(guī)定為在電源內(nèi)部自低電位端指向高電位端，也就是電位升高的方向。知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量

(四)電能和電功率１.電能電流流過負(fù)載時(shí)，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能。電流做功的過程實(shí)際上就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。例如:電流通過電爐時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能；電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)，將電能轉(zhuǎn)機(jī)械能等。

那么，電能就是電流通過用電設(shè)備時(shí)所做的功，用符號(hào)“Ｗ”表示。在直流電路中，電流、電壓均為恒值，在ｔ時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能為式中，Ｗ———用電設(shè)備所做的功，焦耳(Ｊ)；

Ｕ———用電設(shè)備兩端的電壓，伏特(Ｖ)；

Ｉ———通過用電設(shè)備的電流，安培(Ａ)；

ｔ———通電時(shí)間，秒(ｓ)。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量在日常生活中常用“度”來衡量使用電能的多少，功率為１kW的設(shè)備用電１h所消耗的電能為１度，即１度＝１kW×１ｈ＝3.6×10６焦耳電能表則是常用的電能計(jì)量?jī)x表。２.電功率電功率簡(jiǎn)稱功率，指的是單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功，用符號(hào)“Ｐ”表示。式中P、U、I的單位應(yīng)分別為瓦特(Ｗ)、伏特(Ｖ)、安倍(Ａ)。由此可見，電路中的電功率，跟這段電路兩端的電壓和通過電路的電流成正比。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量

(五)最大功率的獲取請(qǐng)同學(xué)們按圖2-2-12連接電路，要求:Ｅ為兩節(jié),1.5Ｖ的干電池，ＲＰ為100Ω的可調(diào)電阻，電壓表和電流表根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，選擇合適的量程。1.記錄數(shù)據(jù)使用間接測(cè)量法測(cè)試電源的輸出功率———利用Ｐ＝ＵＩ計(jì)算。需要多次改變外電阻ＲＰ，可以用ＲＰ＝Ｕ/Ｉ來確定外電阻。

連接好電路圖，改變外電阻ＲＰ，在表中記錄好測(cè)量數(shù)據(jù)。

知識(shí)鏈接任務(wù)二基本物理量的測(cè)量根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖2-2-13中作出Ｐ－Ｒ線。２.數(shù)據(jù)處理根據(jù)圖2-2-13所作Ｐ－Ｒ曲線，可以看出:當(dāng)外電阻增大時(shí)，電源輸出功先

(增大或減小)后

(增大或減小)。為什么會(huì)有這樣的變化?３.結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)證明:在電源電動(dòng)勢(shì)Ｅ及其