1.4 萬(wàn)用表常用測(cè)量參數(shù)與電路基礎(chǔ)知識(shí)

1. 什么是電壓

電壓就是電路兩點(diǎn)間存在的電位差，用字母U表示。電壓的使用單位為伏特，簡(jiǎn)稱伏，用字母V表示。

在電路中，電壓常用 U 表示。電壓的單位是伏（V），也常用毫伏（mV）或者微伏（μV）做單位。1V =1000mV，1mV =1000μV。電壓的高低可以用電壓表來(lái)測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，需要選擇電壓表指針接近滿偏轉(zhuǎn)的量程，并且要把電壓表并聯(lián)在電路上。如果電路上的電壓大小估計(jì)不出來(lái)，要先用大的量程，粗略測(cè)量后再用合適的量程。這樣可以防止由于電壓過(guò)高而損壞電壓表。

電壓可以分為直流電壓和交流電壓兩種。

直流電壓（Directcurrent，DC）是指在電路中方向不隨時(shí)間做周期性變化的電流（但電流大小可能不固定從而產(chǎn)生波形）。普通干電池、充電電池、蓄電池所供應(yīng)的電壓就是直流電。

測(cè)量直流電路中電流、電壓、電阻、電源電動(dòng)勢(shì)等物理量的儀表稱為直流儀表。常用的有靈敏電流表（G表）、電流表、電壓表、電橋等。

交流電（Alternatingcurrent，AC），即是指大小和方向隨時(shí)間做周期性變化的一種電流。交流電壓會(huì)周期性地改變方向（這個(gè)周期稱為交流電頻率，我國(guó)采用的交流電頻率為50Hz，即電流每秒做50次正負(fù)極的循環(huán)交替）。

交流電的波形可以是正弦波（Sinewave）、方形波（Squarewave）或鋸齒形波（Sawtooth-wave），某些交流電的波形是不規(guī)則的。家庭用戶使用的交流電是正弦波。

交流電的電壓可以用變壓器改變，這樣電壓就可以在傳送或分配時(shí)進(jìn)行提升或下調(diào)。在遠(yuǎn)距離的傳送中，高電壓比低電壓在導(dǎo)電體內(nèi)損耗的能量少，故傳送效能較高。

我們平常說(shuō)某一用電器上的交流電壓是220V，這個(gè)電壓是交流電的有效值（Root-meansquarevalue），也稱“均方根值”，它相當(dāng)于在純電阻中消耗相同能量的直流電壓（讓交流電和直流電通過(guò)同樣阻值的電阻，如果它們?cè)谙嗤臅r(shí)間內(nèi)即一個(gè)周期產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流電的量值稱為該交流電的有效值）。

在一個(gè)正弦波交流電壓中，除了有效值電壓外，還有峰值（Peakvalue，又稱瞬時(shí)值或者最大值）和平均值。瞬時(shí)值（Instantaneousvalue）就是電壓在某個(gè)時(shí)間的數(shù)值。而交流電壓的平均值（Averagevalue）是指在其正半周中所有瞬時(shí)值的平均值。其實(shí)，交流電的有效值和峰值之間是有一定關(guān)系的，即峰值=有效值× 1.44。正弦交流電的平均值等于峰值的0.637倍。

交流電的有效值和峰值都具有實(shí)用意義：當(dāng)考慮能量轉(zhuǎn)化時(shí)要用有效值；當(dāng)考慮用電器的絕緣性能時(shí)要用最大值。

由于有些用電器（電視機(jī)、音響設(shè)備等）只能用直流電才能工作，但是用電池來(lái)供電的話就會(huì)有很多限制，故這些用電器通常是將交流電降低到合適的電壓并進(jìn)行整流，變?yōu)橹绷麟姾髞?lái)進(jìn)行供電。

2. 什么是電流

電荷的定向移動(dòng)叫做電流。電流分直流和交流兩種：電流的大小和方向不隨時(shí)間變化的叫做直流；電流的大小和方向隨時(shí)間變化的叫做交流。電流常用字母I表示，電流的單位是安培（簡(jiǎn)稱安，用字母A表示）。電流也常用毫安（mA）或者微安（μA）做單位。1A=1000mA，1mA=1000μA。

電流可以用電流表進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，要選擇電流表指針接近滿偏轉(zhuǎn)的量程，并把電流表串聯(lián)在電路中。

3. 什么是電功率

電流在單位時(shí)間內(nèi)做的功稱做電功率。是用來(lái)表示消耗電能的快慢的物理量，用P表示，它的單位是瓦特（Watt），簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W。

作為表示消耗電能快慢的物理量，一個(gè)用電器功率的大小等于它在1s內(nèi)所消耗的電能。如果在“t”這么長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)消耗的電能為“W”，那么這個(gè)用電器的電功率就是P =W/t （定義式），通常計(jì)算電功率的公式采用電壓與電流的乘積P=U ×I。每個(gè)用電器都有一個(gè)正常工作的電壓值叫額定電壓，用電器在額定電壓下正常工作的功率稱做額定功率，用電器在實(shí)際電壓下工作的功率稱做實(shí)際功率。

常用家用電器的電功率、工作電流和電壓如表1-11所示。

電力公司計(jì)算供應(yīng)電能的單位是千瓦·時(shí)（kilowatt-hour，kW·h）。1kW·h的電能相等于電功率為1000W的電器在一小時(shí)內(nèi)耗用的電能。一千瓦小時(shí)的電能稱為一度電。電力公司輸給用戶的電能，先經(jīng)過(guò)電能表，然后才輸入室內(nèi)。電能表是用千瓦小時(shí)做計(jì)算單位的，新式的電能表采用易讀的數(shù)字來(lái)顯示用量。

日常生活中，我們只要知道電器的電功率，便可把用電器在一段時(shí)間內(nèi)的耗電量計(jì)算出來(lái)。例如，一個(gè)電功率為3kW的電爐連續(xù)工作2h，便會(huì)消耗3kW×2=6kW·h的電能，電表的讀數(shù)便會(huì)增加6度。

4. 什么是增益

增益是指在電子放大設(shè)備中，表示放大倍數(shù)的一個(gè)參數(shù)，一般用輸出功率同輸入功率之比值的對(duì)數(shù)表示，單位為分貝（dB）。

通常放大器在相串的情況下，放大倍數(shù)是相乘的，dB數(shù)是相加的，比如說(shuō)一部前級(jí)的放大器，當(dāng)輸入信號(hào)電壓為0.1V時(shí)，而輸出電壓為1V，這種稱為10倍放大器，也就是具有20dB的放大能力，如果以0.1V的輸入而能有10V的輸出時(shí)，此放大器為百倍放大，也就是40dB放大能力。常用的放大倍數(shù)和dB之間的關(guān)系及換算如表1-12所示。

5. 什么是靈敏度

靈敏度是指無(wú)線電接收設(shè)備或電子儀器對(duì)微小外加信號(hào)的敏感程度。如無(wú)線電接收機(jī)的靈敏度，是指接收機(jī)在規(guī)定輸出下所能接收的最微弱的電信號(hào)。它是衡量接收機(jī)質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，靈敏度越高，接收能力就越強(qiáng)。

在音響設(shè)備中，靈敏度是衡量音箱效率的一個(gè)指標(biāo)，它與音箱的音質(zhì)和音色都無(wú)關(guān)。普通音箱的靈敏度一般在85～90dB（分貝）之間，高檔音箱則在100dB以上。靈敏度的大小在一定程度上反映了音箱推動(dòng)的難易。對(duì)于專業(yè)音箱，特別在作遠(yuǎn)距離擴(kuò)聲中（如大型廳堂、體育場(chǎng)館等），音箱靈敏度也是必須重視的指標(biāo)之一。這是因?yàn)橐_(dá)到同樣大小的放聲聲壓級(jí)，采用較高的靈敏度就可大大減輕率放大器的功率容量。通常情況下，專業(yè)音箱的靈敏度都在95dB/m·W以上，甚至高達(dá)120dB/m·W，而家用音箱的只要在86～92dB/m·W之間即可滿足需要。

6. 什么是阻抗

阻抗是音響行業(yè)中最常看到的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，但是它到底所指何意呢？許多人在看到揚(yáng)聲器標(biāo)示的阻抗值是4Ω或8Ω時(shí)，通常會(huì)拿起萬(wàn)用表測(cè)量揚(yáng)聲器兩個(gè)接線端子之間的電阻，可惜絕大部分的人都會(huì)感到失望——萬(wàn)用表電阻擋量出來(lái)的結(jié)果并不是和揚(yáng)聲器上面所標(biāo)示的一致。那到底是什么原因呢？

阻抗與電阻不是完全一致的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗；復(fù)雜一點(diǎn)的話，阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電路中，物體對(duì)電流阻礙的作用稱做電阻。世界上所有的物質(zhì)都有電阻，只是電阻值存在大小差異而已。

在交流電路中，除了電阻會(huì)阻礙電流以外，電容及電感也會(huì)阻礙電流的流動(dòng)，這種作用就稱為電抗（即抵抗電流的作用），電容及電感的電抗分別稱做電容抗及電感抗，簡(jiǎn)稱容抗及感抗。電抗的計(jì)量單位與電阻一樣是歐姆（Ω），而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)，頻率越高則容抗越小感抗越大，頻率越低則容抗越大而感抗越小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問(wèn)題，具有向量上的關(guān)系式，因此阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

音響器材中常用的有揚(yáng)聲器的阻抗，音箱的阻抗、后級(jí)功率放大器輸入阻抗，前級(jí)放大器輸出阻抗、信號(hào)導(dǎo)線的傳輸阻抗（或稱特性阻抗）等。

揚(yáng)聲器的阻抗指當(dāng)輸入1kHz的正弦波信號(hào)時(shí)，揚(yáng)聲器線圈呈現(xiàn)的阻抗值；或是在揚(yáng)聲器的工作頻率響應(yīng)范圍內(nèi)的一個(gè)平均阻抗值。揚(yáng)聲器的阻抗不是一個(gè)固定值，而是隨著頻率的變化而變化。

7. 什么是電路

由金屬導(dǎo)線和電氣及電子元器件組成的導(dǎo)電回路稱為電路（Electricalcircuit），電路又稱電子回路。

根據(jù)所處理信號(hào)的不同，電子電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。

由自然界產(chǎn)生周期性變化的連續(xù)性的物理自然變量，再將連續(xù)性物理自然變量轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)算連續(xù)性電信號(hào)的電路即稱為模擬電路。模擬電路主要運(yùn)算連續(xù)性電信號(hào)。模擬電路對(duì)電信號(hào)的連續(xù)性電壓、電流進(jìn)行處理。

典型的模擬電路主要有放大電路、振蕩電路、線性運(yùn)算電路（加法、減法、乘法、除法、微分和積分電路）。

將連續(xù)性的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換為不連續(xù)性定量的電信號(hào)，并運(yùn)算不連續(xù)性定量電信號(hào)的電路，稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路又稱為邏輯電路，數(shù)字電路中，信號(hào)大小為不連續(xù)并定量化的電壓狀態(tài)。

數(shù)字電路主要運(yùn)算不連續(xù)性定量電信號(hào)，多數(shù)采用布爾代數(shù)邏輯電路對(duì)定量后信號(hào)進(jìn)行處理。典型數(shù)字電路有振蕩器、寄存器、加法器、減法器等。

一個(gè)完整的設(shè)備電路通常由多個(gè)具體的功能電路組合完成，例如，一臺(tái)功放機(jī)的電路分為前置信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、功率放大電路、保護(hù)電路、電源電路等功能電路部分。

電路由電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備四大部分組成。

電源是提供電能的設(shè)備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。例如，電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能；發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。在電路中電源電路就是負(fù)責(zé)為整個(gè)設(shè)備供電的電路，這個(gè)電路的功能是把電池或者220V交流電轉(zhuǎn)換為各設(shè)備具體功能電路。

在電路中使用電能的各種設(shè)備統(tǒng)稱為負(fù)載。負(fù)載的功能是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥堋＠纾姞t把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽浑妱?dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能等。通常使用的照明器具、家用電器、機(jī)床等都可稱為負(fù)載。在具體的電路中，接在某一部分功能電路后面的設(shè)備或者電路就是它的負(fù)載。連接導(dǎo)線用來(lái)把電源、負(fù)載和其他輔助設(shè)備連接成一個(gè)閉合回路，起著傳輸電能的作用。在實(shí)際的設(shè)備中，電路板中的銅箔就充當(dāng)了把各個(gè)元器件或者功能電路連接起來(lái)的導(dǎo)線。輔助設(shè)備是用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制、分配、保護(hù)及測(cè)量等作用的功能部件。輔助設(shè)備包括各種開(kāi)關(guān)、熔斷器及測(cè)量?jī)x表等。

電路主要有三個(gè)狀態(tài)。

（1）開(kāi)路，也稱斷路，因?yàn)殡娐分心骋惶幰蛑袛啵瑳](méi)有導(dǎo)體連接，電流無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)致電路中電流消失，一般對(duì)電路無(wú)損害。

（2）短路，電源未經(jīng)過(guò)任何負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通成閉合回路，易造成電路損壞，電源瞬間損壞，溫度過(guò)高燒壞導(dǎo)線、電源等。

（3）通路，電流導(dǎo)通的回路。

8. 什么是并聯(lián)電路

并聯(lián)（Inparallel）電路是指電路中的兩個(gè)（或者多個(gè)）元器件并列地連接在一起，如圖1-21所示。

并聯(lián)電路中干路中的總電流等于各支路中電流之和：I=I1 +I2 +I3；

并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓都相等：U1 =U2 =U3 =U；

并聯(lián)電路中，總電阻的倒數(shù)，等于各支路電阻的倒數(shù)之和：。

并聯(lián)電路中的電阻起分流作用，電流的分配與電阻成反比： 。

并聯(lián)電路中各支路中的電功率、電功與電阻成反比： 。

9. 什么是串聯(lián)電路

串聯(lián)（Inseries）電路是指電路中的兩個(gè)（或者多個(gè)）元器件成串地連接在一起，如圖1-22所示。

串聯(lián)電路中電流強(qiáng)度處處相等：I=I1 =I2 =I3；

串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體兩端的電壓之和：U=U1 +U2 +U3；

串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和：R=R1 +R2 +R3；

串聯(lián)電路中的電阻起分壓作用，電壓的分配與電阻成正比：U1∶U2∶U3 =IR1∶IR2∶IR3 =R1∶R2∶R3；

串聯(lián)電路中的電功率、電功與電阻成正比：P1∶P2∶P3 =I2 R1∶I2 R2∶I2 R3 =R1∶R2∶R3，W1∶W2∶W3 =I2 R1 t∶I2 R2 t∶I2 R3 t=R1∶R2∶R3。

10. 什么是混聯(lián)電路

在實(shí)際電路中還有混聯(lián)電路，這種電路就是將并聯(lián)電路和串聯(lián)電路混在一起構(gòu)成一個(gè)具體的電路，如圖1-23所示。

在計(jì)算混聯(lián)電路時(shí)要先繪制出混聯(lián)電路的等效電路。畫等效電路圖即是等效替代的方法，對(duì)復(fù)雜電路進(jìn)行等效變換的原則通常如下：

（1）無(wú)阻導(dǎo)線可縮成一個(gè)連接點(diǎn)，一個(gè)連接點(diǎn)也可以延展成無(wú)阻導(dǎo)線；

（2）無(wú)工作電流的支路簡(jiǎn)化時(shí)可以去掉；

（3）電動(dòng)勢(shì)相同的點(diǎn)可以合并；

（4）理想電流表可以認(rèn)為短路，理想的電壓表可認(rèn)為斷路，電壓穩(wěn)定時(shí)，電容器連接處可認(rèn)為斷路。

圖1-24的電路就是一個(gè)復(fù)雜的混聯(lián)電路示意簡(jiǎn)化圖。