任务二 测量电路的电流

知识讲解一 认识电流

1.电流的基本概念

电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向（或负电荷流动的反方向），其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度（简称电流），用符号I或i（t）表示，讨论一般电流时可用符号i。

设在Δt=t₂-t₁时间内，通过导体横截面的电荷量为Δq=q₂-q₁，则在Δt时间内的电流强度可用数学公式表示为

i（t）=Δq

（221）

Δt

其中，Δt为很小的时间间隔，时间的国际单位制为s（秒），电量Δq的国际单位制为C（库仑）。电流i（t）的国际单位制为A（安培）。

常用的电流单位还有mA（毫安）、μA（微安）、kA（千安）等，它们与安培的换算

关系为1mA=10^-3A；1μA=10^-6A；1kA=10³A。

2.直流电流

如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称直流（DirectCurrent），记为DC或dc，直流电流用I表示。

I=ΔΔqt=tQ=常数

直流电流I与时间t的关系在It坐标系中为一条与时间轴平行的直线。3.交流电流

如果电流的大小及方向均随时间变化，则称之为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，简

称交流（Alternatingcurrent），记为AC或ac，交流电流的瞬时值用i或i（t）表示。

知识讲解二 电路工作状态

一个电路正常工作时，需要将电源与负载连接起来。电源与负载连接时，根据所接负载的情况，电路有三种工作状态：空载工作状态、短路工作状态、有载工作状态。为了说明这三种工作状态，现以图22 1所示的简单直流电路为例进行分析。

1.空载状态

空载状态又称断路或开路状态，如图22

图221 简单直流电路

1所示。当开关K断开或连接导线折断时，电路就处于空载状态，此时电源和负载未构成通路，外电路所呈现的电阻可视为无穷大，电路具有下列特征：

（1）电路中电流为零。

（2）电源的端电压等于电源电压。此电压称为空载电压或开路电压，用U_oc表示。因此，要想测量电源电压，只要用电压表测量电源的开路电压即可。

（3）电源的输出功率和负载所吸收的功率均为零。2.短路状态

当电源两端的导线由于某种事故而直接相连时，电源输出的电流不经过负载，只经连接导线直接流回电源，这种状态称为短路状态，简称短路，如图222所示。

短路时外电路所呈现的电阻可视为零，电路具有下列特征

U₁=0，I=UR_SS=I_S

图222 短路的电路模型

在一般供电系统中，电源的内电阻很小，故短路电流很大。电源所发出的功率全部消耗在内电阻上。由于电源所发出的功率全部消耗在内电阻上，因而会使电源发热以至损坏。所以在实际工作中，应经常检查电气设备和线路的绝缘情

况，以防电源被短路的事故发生。此外，通常还在电路中接入熔断器等保护装置，以便在发生短路时能迅速切断电路，达到保护电源及电路器件的目的。

3.有载状态

当开关K闭合时，电路中有电流流过，电源输出功率，负载取用功率，这称为电路的有载工作状态。此时电路有下列特征：

（1）电路中有电流流过负载，负载消耗能量。

（2）电源两端电压大小是电路中其他元件两端电压之和。

有些电气设备应尽量工作在额定状态，这种状态又称为满载状态。电流和功率低于额定值的工作状态称为轻载；高于额定值的工作状态称为过载。在一般情况下，设备不应过载运行。在电路设备中常装设自动开关、热继电器等，用来在过载时自动切断电源，确保设备安全。

知识讲解三 电功和电功率

在日常生活中，电灯发光、电炉发热、电动机运转都是电流通过用电器作了功，将电能转成了光能、热能和机械能。

1.电功

电路中电场力对定向移动的电荷所做的功简称电功，通常也说成是电流的功。它实质是能量的转化与守恒定律在电路中的体现，电能通过电流做功转化为其他形式的能。电功的计算式为

W=UIT

（222）

其中，电流单位用A（安培），电压单位用V（伏特），时间单位用s（秒），则电功的单

位是J（焦耳）。

说明：

（1）表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。

（2）适用条件：I、U不随时间变化———恒定电压、电流。2.电功率

电功率为单位时间内电流所做的功，用来衡量电路做功的快慢。一段电路上的功率跟这段电路两端的电压和电路中的电流强度成正比。计算式为

P=UI

（223）

其中，电功的单位用J（焦耳），时间单位用s（秒），则功率单位为 W（瓦特）。1W=1J/s。电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能，这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。

3.额定功率和实际功率

为了使用电器安全、正常地工作，对用电器工作电压和功率都有规定数值。

（1）额定功率。用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，而是实际功率。

（2）实际功率P。P=UI，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。

技能训练 测量电路中的电流

训练要求：将数字万用表串联在被测回路中，测量某一条支路的电流，并做好记载。训练内容：

（1）将数字万用表的电源开关拨到“ON”，如图223所示。

（2）量程开关拨到“DCA或Am”范围内的合适量程位置，如图224所示。

（3）红表笔插入“mA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，如图225所示。

图223 电源开启示意图 图224 量程选择示意图

图225 电流测试示意图

测试时注意：若被测电流超过“mA-COM”输入端口的测量范围，则应拨至

“20mA/10A”挡，并将红表笔插入“10A”插孔。

（4）请将某开关端口，将万用表接入电路，并将测试结果记入表221中。

表221

测试电流记录表