第一節(jié) 電源和負(fù)載

一、交流電和直流電

電氣設(shè)備的運(yùn)行需要電流，因此要構(gòu)成電路，電路就是電流通過的路徑。電流可分為直流與交流兩種。

方向保持不變，僅允許電流大小變化的電流稱為直流電流，通稱直流，如交流發(fā)電機(jī)整流后的電流。

方向和大小都保持不變的電流稱為恒定電流，通常也簡稱為直流，如蓄電池在對一個固定負(fù)載放電時的電流，基本可認(rèn)為是恒定電流。

方向和大小隨時間做周期性變化，而且在一個周期內(nèi)的平均值等于零的電流稱為交變電流，通稱交流電，常見的如單相或三相正弦交流電。

【特別提示】 注意沒有兩相電這個概念，這樣的錯誤源于照明電為相線和零線兩根線，誤把兩根線當(dāng)成兩相，在生活中這樣錯誤認(rèn)為的不在少數(shù)，包括許多高學(xué)歷的所謂人才。

什么是“相”，相為發(fā)電機(jī)或用電器中線圈的個數(shù)，有三個線圈的發(fā)電機(jī)稱為三相交流發(fā)電機(jī)，相數(shù)與交流電中相線的個數(shù)是相等的。

最后在描述直流電時，對電極用正極或負(fù)極，對導(dǎo)線或電纜稱為正線（正電纜）或負(fù)線（負(fù)電纜），這種情況一般不出錯。但在描述交流電時，經(jīng)常的錯誤是將相線稱為正線，將零線稱為負(fù)線，這是常犯的錯誤。

本章討論的直流電路，是指電路中通過恒定電流的電路。

二、電路的組成

直流電路由電源（蓄電池）、熔絲、負(fù)載、輸電導(dǎo)線與控制設(shè)備（如圖1-1中開關(guān)）等組成。圖1-1a是最簡單的直流電路圖，它由干電池、小燈泡（代表負(fù)載EL=Electrical Load）、輸電導(dǎo)線和開關(guān)構(gòu)成，通常會在開關(guān)S（Switch）前加裝保險裝置。我們常把負(fù)載、輸電導(dǎo)線和開關(guān)等統(tǒng)稱為外電路；而把電源內(nèi)部稱為內(nèi)電路。

要分清電源和負(fù)載的本質(zhì)區(qū)別：電路中把非電能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為電源；而把電能轉(zhuǎn)換成非電能的設(shè)備稱為負(fù)載。例如，將干電池與燈泡接成電路時，干電池是電源；而把干電池?fù)Q成蓄電池，把小燈泡換成直流發(fā)電機(jī)時，這時蓄電池就成為負(fù)載了。

【專業(yè)指導(dǎo)】 在汽車電氣中，12V鉛酸蓄電池在發(fā)動機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)時為全車供電，這時蓄電池為電源。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時后，發(fā)動機(jī)拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電，為蓄電池充電，這時蓄電池為負(fù)載。

【專業(yè)指導(dǎo)】 汽車中低壓直流和高壓直流電路的特點

1．傳統(tǒng)汽車的單線制、負(fù)搭鐵電路

圖1-1a所示電路為雙線制電路，即負(fù)載（小燈泡）向上到電源正極采用一條帶有絕緣皮的導(dǎo)線，稱為正極導(dǎo)線；負(fù)載（小燈泡）向下到電源負(fù)極采用一條帶有絕緣皮的導(dǎo)線，稱為負(fù)極導(dǎo)線。

汽車電路中的負(fù)載電路成百上千，每個電路的負(fù)極導(dǎo)線如果都回到蓄電池負(fù)極將造成大量的導(dǎo)線浪費(fèi)，因此在汽車電路中，通常將蓄電池負(fù)極直接接在金屬車身上，將負(fù)載的負(fù)極用一段短導(dǎo)線接在車身上（見圖1-1b）。人們將這種設(shè)計稱為“單線制、負(fù)搭鐵”。單線制是指只有正極導(dǎo)線，負(fù)極導(dǎo)線因較短可不計；負(fù)搭鐵是指蓄電池負(fù)極搭鐵，負(fù)載的負(fù)極搭鐵。

汽車中的12V/24V電系中是安全的，最多是操作人員被燙傷，極少會燒傷，人身不會有10mA以上的電流形成，不會出現(xiàn)擊傷的問題。

2．汽車雙線制電路

在汽車電控系統(tǒng)中的傳感器（如發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度、爆燃傳感器等）和集電極開路型接法執(zhí)行器（如噴油器電路、電磁閥電路、節(jié)氣門體電機(jī)電路等）中，發(fā)動機(jī)控制單元采用單線制、負(fù)搭鐵，而冷卻液溫度傳感器相對5V恒壓源為雙線制，如圖1-1c所示。

電動汽車上采用動力電池作為電源（見圖1-1d），直流電經(jīng)過三相全橋變頻器的六個電子開關(guān)轉(zhuǎn)換為脈沖直流電，在三相電機(jī)的線圈內(nèi)形成方波或正弦波電流，圖1-1d中是一個三三導(dǎo)通的例子，V1、V4、V6導(dǎo)通，U相向V相和W相供給電流。

圖1-1d中的電池為鎳氫電池或鋰離子電池，同種電池經(jīng)過大量的串聯(lián)，形成電壓在200~300V之間的300V等級、300~400V之間的400V等級、400~500V之間的500V等級、500~600V之間的600V等級、600~700V之間的700V等級、700~750V之間的800V等級，國標(biāo)規(guī)定，電壓最高不超過750V。目前（2017年），國內(nèi)400V、500V電壓等級的電動汽車較多，其次為700V，其他電壓等級實際車型較少或沒有。

為了區(qū)別傳統(tǒng)燃油汽車中的12V/24V電系，或者是因為在電動汽車上作業(yè)直流安全電壓規(guī)定為60V（不要誤認(rèn)為是低壓電工操作場合的交流安全電壓36V），把高于60V的直流電壓稱為高壓，這種說法符合電動汽車上的工作，易于區(qū)別兩種電壓網(wǎng)絡(luò)。不過電動汽車的60~750V之間的電壓也只是低壓范疇的下限，遠(yuǎn)不能稱為高壓，所以不用過于緊張。

三、電流的方向

人們規(guī)定：正電荷移動的方向為電流的實際方向。即，在外電路中電流從電源的正極流向負(fù)極；而在內(nèi)電路中，電流從電源的負(fù)極流向正極。

簡單電路中電流實際方向容易按電源極性來判定。在比較復(fù)雜的電路中，電流方向往往難以直觀判斷。為了分析計算電路的需要，我們引入?yún)⒖颊较虻母拍睢?/p>

電流在導(dǎo)體中流動的實際方向有兩種可能，任意選取其中一個方向作為參考標(biāo)準(zhǔn)，稱之為參考正方向，簡稱正方向。設(shè)電路中某一未知電流的正方向已經(jīng)選定，如果求得此電流為正值，則說明電流的實際方向與選定的正方向一致；若求得此電流為負(fù)值，則說明電流的實際方向與選定的正方向相反。可見，電流的正方向是預(yù)先任意標(biāo)定的，正方向一經(jīng)標(biāo)定，電流值的正負(fù)也隨之確定；若不標(biāo)定正方向，則討論電流值的正負(fù)便沒有意義了。

如圖1-2所示，實線箭頭表示電流的參考正方向，虛線箭頭表示電流的實際方向。可知，圖1-2a中電流為正值；圖1-2b中電流為負(fù)值。

四、電源

1．電能源和電信號

電路的作用一般可分為兩類：一類是能量的轉(zhuǎn)換、傳輸、分配和利用；另一類是電信號的產(chǎn)生、傳送、處理和接收。前者的電源是指電路中的能源，例如圖1-1中的干電池是驅(qū)動小燈泡工作的能源；而后者的電源主要指的是信號源，例如圖1-3所示熱電偶測溫電路中，熱電偶把熱能轉(zhuǎn)換為電能，但其能量很小，不能作為能源，它產(chǎn)生的溫差電動勢可作為反映熱端溫度的電信號，因此它是一種信號源，與它連接的毫伏表是接收信號的負(fù)載，將溫差電動勢的毫伏數(shù)刻成溫度，就可指示所測的溫度了。

但需要指出，以傳遞、處理和接收電信號為主要任務(wù)的電路中，一般除有信號源外，還需要驅(qū)動電路工作的能源。例如，收音機(jī)、電視機(jī)等都需要供給工作電源。

本書電工學(xué)部分討論的電路屬于前一類，因此所說的電源主要是指電路中的能源。而工業(yè)電子學(xué)部分討論的電路則屬于后一類，電路的工作對象和研究重點是電信號，同時也討論電路工作需用的能源。

2．電源的外特性

電源內(nèi)部存在一種非靜電力，稱為電源力，它能使電源內(nèi)部導(dǎo)體中的正負(fù)電荷分離，形成正、負(fù)兩極，兩極間具有一定的電位差。電源的電動勢，在數(shù)值上等于電源力把單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)過內(nèi)電路移到電源正極所做的功；也就等于電源兩極間開路（未接外電路）時的電位差。（物理學(xué)中常將電位稱作電勢；電位差稱作電勢差）。

電動勢的實際方向，規(guī)定由電源負(fù)極指向正極，即由低電位指向高電位（電位升）。接通外電路后，電流由電源負(fù)極通過電源內(nèi)部流向正極，可見電源中的電流與電動勢同向。電動勢的參考正方向也可任意選取，當(dāng)實際方向與正方向一致時，電動勢為正值，反之，為負(fù)值。

具有電動勢E、內(nèi)電阻R₀的電源與外電路接通后，全電路中就有電流I通過；設(shè)外電路的電阻為R，則由全電路的歐姆定律（這在物理學(xué)中已經(jīng)學(xué)過）得

式（1-1）也可寫成如下形式：

式（1-2）中U=RI是外電路的端電壓，簡稱路端電壓。若忽略連接導(dǎo)線的電阻，R只是負(fù)載的電阻，則U就是負(fù)載的端電壓。

反映路端電壓U與電路中電流I之間關(guān)系的曲線：U=f（I），稱為電源的外特性曲線，簡稱電源外特性。一般，E和R₀都是常量，按式（1-2）的函數(shù)關(guān)系可以繪出電源的外特性曲線，它是一條直線，如圖1-4所示。該直線在縱坐標(biāo)上的截距就等于電源的電動勢E。內(nèi)電阻越大的電源，其外特性越陡；反之，內(nèi)阻越小，外特性越接近于水平直線。

【專業(yè)指導(dǎo)】 當(dāng)汽車上的12V/24V鉛酸蓄電池使用時間長后，因硫酸鉛不能被充分還原，會使極板的內(nèi)阻增加，電池的對外輸出能力下降，在充放電時蓄電池過熱，這時應(yīng)停止充電，更換新的蓄電池。

3．電壓源和電流源

具有不變的電動勢和較低內(nèi)阻的電源稱為電壓源。大多數(shù)實際電源如干電池、鉛蓄電池及一般直流發(fā)電機(jī)都可視為電壓源。

若電源的內(nèi)阻R₀≈0，可忽略不計，即認(rèn)為電源供給的電壓總是等于它的電動勢，其外特性是為一條水平直線，如圖1-5所示。這只是一種理想的情況，實際電源不可能如此。我們把具有不變電動勢且內(nèi)阻為零的電源稱為理想電壓源，或簡稱恒壓源。理想電壓源的代表符號如圖1-6所示。

電動勢為E、內(nèi)阻為R₀的電壓源可以等效為恒壓源E和內(nèi)阻R₀串聯(lián)，如圖1-7所示。

一般用電設(shè)備所需的電源，多數(shù)是需要它輸出較為穩(wěn)定的電壓，這要求電源的內(nèi)阻越小越好，也就是要求實際電源的特性與理想電壓源盡量接近。

【專業(yè)指導(dǎo)】 在汽車上，鉛酸蓄電池為電壓源，內(nèi)阻極小，為幾個毫歐，可以認(rèn)為是電壓源。汽車上的交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出的電壓相對穩(wěn)定，內(nèi)阻很小，也可認(rèn)為是電壓源。

但是，并非在任何情況下都要求電源的內(nèi)阻越小越好。某些特殊場合，卻要求電源具有很大的內(nèi)阻，這是因為高內(nèi)阻的電源能夠輸出一個較穩(wěn)定的電流。

例如，將60V蓄電池串聯(lián)一個60kΩ的高電阻，如圖1-8中點畫線框中所示，即構(gòu)成一個最簡單的高內(nèi)阻電源。它對于低阻負(fù)載，基本上具有穩(wěn)定的電流輸出。當(dāng)負(fù)載電阻R在零~幾百歐的范圍內(nèi)變化時，電源輸出的電流為

電流幾乎保持不變。可見，當(dāng)?shù)碗娮璧呢?fù)載在一定范圍內(nèi)變化時，具有高內(nèi)阻的電源輸出的電流基本恒定，電源內(nèi)阻越高，輸出電流越接近于恒定。

我們把內(nèi)阻為無限大、能輸出恒定電流I_S的電源稱為理想電流源或恒流源。理想電流源輸出的恒定電流I_S通常稱為電激流。理想電流源的代表符號如圖1-9所示。

恒流源與恒壓源一樣，都屬理想狀態(tài)，實際上都是不存在的。實際電流源的性能只是在一定范圍內(nèi)接近于理想電流源。例如，晶體管工作于放大狀態(tài)時就接近于恒流源。

把電激流為I_S的恒流源與電阻R₀并聯(lián)的電路定義為電流源，如圖1-10所示。

這樣定義電流源是有根據(jù)的，因為可以證明：恒流源與電阻并聯(lián)的電路同恒壓源與電阻串聯(lián)的電路之間，在滿足一定關(guān)系的條件下是可以互相等效的。

【專業(yè)指導(dǎo)】 汽車上沒有直接的電流源，功率放大電路中會有電流源，不過也看不到，因為集成在運(yùn)算放大器內(nèi)部了。

五、負(fù)載

1．負(fù)載的端電壓

電流流過負(fù)載時，在負(fù)載兩端產(chǎn)生電位降（也稱為電壓或電壓降），電流的入端電位高，出端電位低，這就反映了在負(fù)載中有電流能量轉(zhuǎn)換為其他能量。

電壓的實際方向規(guī)定為電位降的方向，即由電流的入端指向出端。可見，負(fù)載上的電壓與電流同向。電壓的參考正方向也可任意選取，當(dāng)實際方向與正方向一致時，電壓為正值，反之，為負(fù)值。

【專業(yè)指導(dǎo)】 電壓、端電壓和壓降

在汽車上使用數(shù)字式萬用表時，黑表筆放在參考點上，紅表筆放在測量點上可測兩點之間的電位差，簡稱為電壓。

端電壓這個術(shù)語在汽車上使用時，舉例如鉛酸蓄電池開路端電壓、鉛酸蓄電池帶載端電壓、用電器的端電壓等。

壓降也就是分壓多少的意思，通常將導(dǎo)線、開關(guān)或接地等因電阻很小出現(xiàn)的端電壓（分壓）稱為壓降，比如線路壓降為多少，開關(guān)壓降為多少，接地壓降為多少。

2．電阻

直流電路中的負(fù)載性質(zhì)主要是電阻性的，構(gòu)成電阻的材料主要是導(dǎo)體，而且大多是金屬導(dǎo)體。

我們把導(dǎo)體的端電壓U和流過該導(dǎo)體的電流I的比值稱為該導(dǎo)體的電阻，即

在溫度一定的條件下，在一個電阻元件上加不同的電壓時，會測得不同的電流，然后在U-I坐標(biāo)平面上畫出一條反映電壓與電流之間關(guān)系的曲線，簡稱伏安特性。一般金屬電阻值不隨所加電壓或通過的電流的變化而改變，即在一定的溫度下電阻是常數(shù)。這種電阻的伏安特性是一條通過原點的直線，如圖1-11所示，因而這種電阻稱為線性電阻。

如果式（1-3）中的電阻值R是常數(shù)，則該式所表明的規(guī)律就是歐姆定律，可見歐姆定律只適用于線性電阻。

推廣來說，凡遵守歐姆定律的電氣元件，就稱為線性元件；由電源和線性元件組成的電路稱為線性電路。本書電工學(xué)部分只討論線性電路。

另一類電阻，其阻值隨電壓或電流的變化而改變，即其電壓與相應(yīng)電流的比值不是常數(shù)，稱之為非線性電阻。例如，二極管的正向電阻就是非線性的，它的伏安特性如圖1-12所示。晶體管的輸入電阻和輸出電阻也都是非線性的。

對于具有非線性電阻的電路，歐姆定律已不適用，一般可根據(jù)電阻的伏安特性用圖解法進(jìn)行分析計算，或在小范圍內(nèi)將非線性電路近似地作為線性電路處理。

物理學(xué)中講過，導(dǎo)體電阻不僅與它的長度和橫截面積有關(guān)，而且還與導(dǎo)體材料有關(guān)。在一定溫度下，通常用電阻率來比較不同導(dǎo)體材料在長度和橫截面積都取1個單位時的電阻值的大小。

在常用的金屬導(dǎo)電材料中，銅的電阻率很小，應(yīng)用很廣。鋁的導(dǎo)電性能雖次于銅，但質(zhì)量密度小，特別是我國鋁的儲量豐富，鋁導(dǎo)線的使用日趨增多；不過，鋁的拉力強(qiáng)度和韌性都不如銅，且焊接較困難。

電阻率較高的導(dǎo)體材料主要用來制造各種電阻元件，電阻元件也常簡稱為電阻。

電阻值的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用G表示，即

式中，G的單位是西門子，簡稱西（S），1S=1Ω^-1。

導(dǎo)體的溫度發(fā)生變化時，其電阻也隨之變化。一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增大，稱為正溫度系數(shù)（Positive Temperature Coefficient，PTC）電阻；而碳的電阻卻隨溫度的升高而減小，稱為負(fù)溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient，NTC）電阻。

鎳鉻合金及鐵鉻鋁合金在高溫時有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗氧化性，且加工性能好，常用來制作電熱元件。

錳銅、康銅的電阻受溫度的影響很小，因此常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻和電工測量儀表中的附加電阻。

鉑的電阻受溫度影響較大，而且鉑的熔點高，常用來制成鉑電阻溫度計。

【專業(yè)指導(dǎo)】 在電動汽車上，空調(diào)加熱器采用PTC電阻，當(dāng)溫度升高時，電阻的增加限制了電流最大值，從而有自動限流作用；電機(jī)中定子線圈測溫中也可采用PTC電阻。

以上主要是討論導(dǎo)體的電阻。廣義地說，作為電路中的電阻元件，其特征是消耗一定的電能（將電能轉(zhuǎn)變成非電能之后不再變回為電能）。因此，凡在電路中消耗一定電能的元件都可以用一個等效電阻來代替它。

電阻率很大的材料，電流很難通過，它對電流有絕緣的作用，稱為絕緣體，又稱電介質(zhì)。例如，橡膠、玻璃、陶瓷、云母、電木、塑料等都是絕緣體。常用的銅芯或鋁芯電線，外面都包裹著橡皮或塑料等絕緣體，以防止漏電和保證安全。但在超過絕緣允許的高電壓下，絕緣體會被擊穿而失去絕緣作用。或者由于導(dǎo)線中電流太大，發(fā)熱過多，溫度太高，致使絕緣體炭化、燒焦而失去絕緣作用。

【專業(yè)指導(dǎo)】 汽車電路中由于在開關(guān)S前有熔絲，熔絲以后的電路出現(xiàn)負(fù)載增大或短路等過電流故障時，熔絲熔斷，起到保護(hù)作用，能主動防止失火。在插接器發(fā)生虛接時會出現(xiàn)絕緣體炭化、燒焦而失去絕緣作用，甚至出現(xiàn)失火。

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。關(guān)于半導(dǎo)體導(dǎo)電的一些特殊性能，將在本書工業(yè)電子學(xué)篇章中論述。

還有一類物質(zhì)，在較高的溫度時是導(dǎo)體或半導(dǎo)體，甚至是絕緣體，可是當(dāng)溫度降到某一特定值T_C時，它的直流電阻突然下降為零，這一現(xiàn)象稱為零電阻效應(yīng)。人們把這類物質(zhì)稱為超導(dǎo)體，這種失去電阻的性質(zhì)稱為超導(dǎo)電性。出現(xiàn)零電阻時的溫度T_C稱為轉(zhuǎn)變溫度或臨界溫度。過去人們認(rèn)為，超導(dǎo)性只是物質(zhì)在低溫（液氦區(qū)）時才會出現(xiàn)。1987年以來，中、美、日等國科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)了高達(dá)77K（液氮送）的超導(dǎo)材料（注:1968年國際實用溫標(biāo)規(guī)定：水的冰點為273.15K，氮的沸點為77K），人們認(rèn)為找到常溫下的超導(dǎo)體也是可能的。

超導(dǎo)的應(yīng)用將涉及電力輸送、發(fā)電、數(shù)字電子技術(shù)、大功率磁體、加速器、高速列車、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域。若能找到較高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)材料，將會引起一場新的技術(shù)革命。

3．電阻串聯(lián)分壓

將若干個電阻元件，順序地連接成一條無分支的電路，稱為串聯(lián)電阻電路，如圖1-13所示。

串聯(lián)的基本特點如下：

1）流過串聯(lián)各元件的是同一電流I。

2）串聯(lián)各元件的電壓之和，等于串聯(lián)電路總的電壓U。

在圖1-13所示三個電阻的串聯(lián)電路中，有

根據(jù)以上特點和歐姆定律，可求得串聯(lián)等效電阻為

綜上，串聯(lián)電路的等效電阻等于各段電阻之和。若以等效電阻盤來代替串聯(lián)的全部電阻，則在電壓不變的條件下，電流也不會改變，因此稱之為“等效”。

將式（1-5）等號兩邊乘以電流I，得

可見，串聯(lián)電路的總電功率等于各段電功率之和。

利用歐姆定律可以證明：

這表明，串聯(lián)電路各段電壓與各段電阻成正比。

還可求得

這就是串聯(lián)電路各段電壓的分配公式，、、稱為串聯(lián)分壓系數(shù)。

【專業(yè)指導(dǎo)】 汽車電路中很少出現(xiàn)串聯(lián)電路，大多為并聯(lián)電路。典型的串聯(lián)電路為豐田汽車?yán)鋮s風(fēng)扇電路，在豐田汽車中，發(fā)動機(jī)散熱器風(fēng)扇和冷凝器風(fēng)扇在溫度不是過高時采用兩個風(fēng)扇串聯(lián)，每個風(fēng)扇電壓為6V，風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動；發(fā)動機(jī)溫度過高時，發(fā)動機(jī)散熱器風(fēng)扇和冷凝器風(fēng)扇采用兩個風(fēng)扇并聯(lián)，每個風(fēng)扇電壓為12V，風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動。

利用串聯(lián)分壓的道理，可以擴(kuò)大電壓表的量程；還可以制成電阻分壓器，圖1-14所示為它的原理圖，由可變電阻器或電位器組成。圖1-15所示常用的滑線電阻和電位器的外形圖。

如圖1-14所示，可變電阻器的總電阻為R，A、B兩端接入電源電壓U，C、D兩端輸出電壓U_O由式（1-9）可得

調(diào)節(jié)可變電阻器滑動觸頭的位置，即改變R_x，從而改變U_O，以達(dá)到調(diào)壓的目的。

例1-1 現(xiàn)有一表頭，滿刻度電流I_G=50μA，表頭的電阻R_G=3kΩ，若要改裝成量程為10V的電壓表，如圖1-16所示，應(yīng)串聯(lián)一個多大的電阻？

解 當(dāng)表頭滿刻度時，它的端電壓為

U_G=50×10^-6×3×10³V=0.15V

若量程擴(kuò)大到10V則需要串聯(lián)電阻R，R上應(yīng)分得電壓

U_R=10V-0.15V=9.85V

求得

即應(yīng)串聯(lián)197kΩ的電阻，才能將表頭改裝成量程為10V的電壓表。

4．電阻并聯(lián)分流

若將幾個電阻元件都接在兩個共同端點之間，這種連接方式稱為并聯(lián)。圖1-17所示的電路是由三個電阻并聯(lián)組成的。

并聯(lián)的基本特點如下：

1）并聯(lián)的各個元件承受同一電壓U。

2）流過并聯(lián)各支路的電流之和，等于并聯(lián)電路總電流I。

在圖1-17所示的并聯(lián)電路中有

根據(jù)以上特點和歐姆定律，可求得并聯(lián)等效電導(dǎo)為

可見，并聯(lián)電路的等效電導(dǎo)等于各支路電導(dǎo)之和。它的倒數(shù)R=1/G稱為并聯(lián)電路的等效電阻。式（1-11）也可寫成

對于只有兩個電阻R₁與R₂并聯(lián)的電路，其等效電阻R的計算公式為

將式（1-10）等號兩邊乘以電壓U，得

可見，并聯(lián)電路的總電功率等于各支路電功率之和。

利用歐姆定律可證：

這表明，并聯(lián)各支路電流與各支路的電導(dǎo)成正比。

還可求得

式（1-15）為并聯(lián)各支路的電流分配公式。、、（即、、）稱為并聯(lián)分流系數(shù)。

對于只有兩個電阻R₁、R₂的并聯(lián)電路，兩支路的電流可用下式計算：

利用并聯(lián)分流，可以擴(kuò)大電流表的量程。

例1-2 M-500型萬用表表頭的最大量程I_G=40μA，表頭內(nèi)阻R_G=2kΩ，若要改裝成最大量程為10mA的毫安表，如圖1-18所示。問分流電阻R₁應(yīng)是多少？

解 已知I_G=40μA，R_G=2kΩ，I=10mA,代入分流公式得

即分流電阻R₁應(yīng)為8.03Ω。

【專業(yè)指導(dǎo)】 在汽車學(xué)習(xí)中，數(shù)字式萬用表在測量電壓、電流和電阻方面比指針式萬用表更快，讀數(shù)更精確。

但在電工元件、電子元件和電力電子元件的檢測方面，指針式萬用表（如MF47）比數(shù)字式萬用表要優(yōu)秀得多，數(shù)字式萬用表有時甚至是無能為力的，指針式萬用表本質(zhì)是一塊電流表，只不過有表示不同物理參數(shù)的刻度盤，其電流的測量原理與本例相同。