电学计量基础教材

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目录

第一章电工学基础知识

第一节电测基本概念

（-）电

（-）电得类型

（三）电压等级

（四）电荷、电压与电流

（五）导体与绝缘体

第二节、直流电路

（一）电路得作用与组成部分

（-）欧姆定律

（三）电路得串联、并联与混联

（四）电功与电功率

（五）电容器及其特性

第三节交流电路

<-）交流电得丞本知识

（二）单相交流电路

（三）交流电路功率

（四）三相交流电路

第二章电学计量单位与电学量具

（一）概述

（二）电学主要标准量具

第三章电学测量基础

（一）电测量指示仪表得基本知识

（二）指针式仪表得结构及工作原理

（三）电流、电压、功率及电能得测量

第•章电工基础知识

第一节电得基本概念

（一）、电

电就是物质运动得一种形式。它就是物质内所含得电子等载流子运动时得一种能量表

现形式。从实质上讲，电就是一种能量，也常称作电能。

电在人们得生产与生活口获得了极其广泛得应用，如通电后可以使灯光与电炉发热

（称电得热效应）：可以使电动机转动（称电得动力效应）：可以进行电解（称电得化学效

应）；电磁铁会产生强得吸引力（称电得磁效应〉等。可见电具有许多功能，它可以转化为

其她多种形式得能量。正就是由于电具有如此巨大得做功本领与能力，所以通常把电功率

表示得电能成为电力。

电属于二次能源，它就是由一次能源如煤、石油、水或核原料等经过发电厂加工得来

得。电能在国民经济各个领域及人们得日常生活中占有很重要得地位，离开了电力，要想

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实现人类社会得高度文明与现代化就是根本不可能得。

（二，电得类型

根据自由电子在传导物体内就是否移动，其方向就是否随时间而改变及如何改变等特

性，可将电大概划分为如下几种类型。

但电恒稳直通电

电）直流F<

［（脉冲直流电〔

［动电］

Q相交流电J

交流电।

三相交流电【

静电：就是由于受摩擦力得作用，两种相关物体发生了自由电子得得失而产生得，由

于它不能在带电物体内流动，故称为静电。静电会产生危害：例如运油车行驶时，燃油与

油罐摩擦、撞击产生大量静电，会引起爆炸。防止静电常用方法有①接地②增加空气湿度

等。

动电：就是使电能按照人们得意愿，在规定得通路内“流动”得种电，故称为动电。

直流电：电流方向不随时间改变得电称为直流电。

恒稳直流电：电流方向与大小均与时间无关，始终保持不变得叫恒稳直流电。

脉冲直流电：电流方向不变而大小随时间发生规律性变化得叫脉冲直流电。

交流电：电流得方向随时间发生周期性交替变化得叫交流电。

（三，电压等级

我国执行得供电电压等级分为：0、22/0、4kV.6kV、10kV、35kV、UOkV、220kV、

330kV、500kVo

（四）、电荷、电压与电流

1、电荷与电位

电荷就是带电得物质基本微粒。电子就是它得最小单位，一个电子所带得电荷为I、

6X10-19C（库仑）。电荷就是客观存在得•种物质，既不能创造也不能消灭。同种电荷相

互排斥，异种电荷相互吸引。

电位就是从能量得角度来描述电场得另一个物理量，单位就是（V）。某一点得电位在数

值上等于单位正电荷在该点具有得电位能。实际上所说某一点得电位，就是指该点相对与

电位参考点而言得电位差。通常，多就是选择大地作为零电位点。

2、电压与电动势

①电压概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力得作用。如果这个力源就是

电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷

作功得能力，引入一新得物理量一电压

大小：a、b两点间电压Uab在数值上等于电场力把单位正电荷q从a点移到b点所作

得功,Uab=Wab/q。Wab也就就是单位正电荷在移动过程中所失去得电能。

方向：正电荷在电场得作用下，从高电位向低电位移动。规定这时正电荷得得移动方

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向为电压得正方向。在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电压得参考方向。当实际

电压方向与参考方向一致时，电压值为正，反之为负。

单位：伏特(V)千伏(kV)亳伏(mV)

②电动势：止电荷从高电位a向低电位b移动，a端得正电荷逐渐减少会使其电位逐

渐降低。为维持导体中得电流能够连续不断地流过，且应使得导体a、b两端得电压不致丧

失，就要将b端得正电荷移至a端。但电场力得作用方向恰好与此相反，因此就必须要有

另一种力去克服电场力而使b端得正电荷移至a端。电源中必须具有这种力——电源力(非

静电力)。

大小：电源电动势Eab得数值等于电源力把单位正电荷从电源得低电位b端经电源

内部移到电源高电位a端所作得功，也就就是单位正电荷从电源低电位端移到高电位端多

获得得能量。

方向：电动势得实际方向就是由电源低电位端指向电源高电位端。在分析问题时可设

参考方向。

单位：电动势与电压得单位相同。为伏特(V)

3、电流

电流概念:电荷有规则得定向运动。

大小:单位时间通过导体横截面得电荷量。

方向:正电荷移动得方向。

单位:安培(A)

亳安(mA)微安(A)

i=dq/dt(瞬时)

I=q/t(直流)

电流得正方向：

习惯上规定正电荷得运动方向(或负电荷运动得相反方向)为电流得正方向，电流得正方

就是客观存在。

产生电流有两个条件：一就是电路中必须存在不为零得电动势，即电路两端要存在一定

得电压：二就是电路必须形成闭合回路。

(五)、导体与绝缘体

1、电阻与电阻率

物体对电流通过时所呈现得阻力叫电阻。电阻率就是指长度为1m、均匀截面积为

lmm2物体所具有得电阻值。电阻(R)得单位：国际单位：欧姆(C)：常用得单位有：兆欧

(MC)、千欧(KC)01兆欧=103千欧；1千欧=103欧。

在湿度不变时，一定材料得导体得电阻跟它得长度成正比，跟它得截面积成反比，这

个规律叫做电阻定律。公式R-pL/Sp:电阻率；L电阻长度；S电阻截面积。

2、导体

凡电阻率在10-6-10-8Q・mm2/m范围内，因含有大量能够在电场力作用下自由移动得

带电粒子，故能很好得传导电流得物体，常称作导体，如各种金属、碳棒等。

3、绝缘体

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若电阻率在108-1020Q・mm2/m范围内，导电性能很差，可以认为在一般温度下几乎

不导电得物体，叫做绝缘体或电介质，如空气、胶体等。电阻率得大小与材料得温度有关。

对金属材料而言，其电阻率随温度得升高而增大：对绝缘体与半导体而言，其电阻率随温

度得升高而减小。平均温度系数，当导体温度变化时，导体电阻变化得数值与原来电

阻数值得比值。

几种常见导电材料得电阻率与平均温度系数

材料名称电阻率/(C・mm2/m)平均温度系数

银0、0160、004

铜0、01750、004

铝0、0290、004

铛0、0560、0046

钢0、13—0、250、006

铁0、13—0、30、006

黄铜0、07—0、080、002

青铜0、021〜0、40、004

锌铜0、420、000006

康铜0、4-0、510、000005

银珞1、10、00015

铁铭铝1、40、00005

第二节、直流电路

（-）电路得作用与组成部分

电路就就是能使电流流通得闭合回路，最简单得电路就是由电源、负载、导线及开关等部

分组成得。图就是一个最简单得手电筒电路。

电路得作用一就是负蒙（电珠）；用就是传递与处理信号，包

括声音信号、图象信号、|~~0一~

丈际电路都就是根口电源三J开关:搭接起来，以完成人们得预

想要求。如发电机、变.h电池）=、按钮瞅是，实际元器件得电磁特

性十分复杂。为便于对।H1铁工）件理想化（即模型化）。

由理想电路元件组G）实物（t）电路：电路，都就是在电动势、电

压或电流得作用下进行.手电筒电路：要讨论电压、电动势与电流

状态以及它们之间得关尔

（二）欧姆定律

欧姆定律就是反映电路中电压、电流与电阻之间关系得定律。就是电路得基本定律之

一，在工程上应用极为广泛。

1、电路得欧姆定律

实践证明：当导体温度不变时，通过导体得电流与加在导体两端得电压成正比，而与其电

阻成反比，这一结论叫做一段电路得欧姆定律。用公式表示，即

2、全电流得欧姆定律

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在实际工作中，会遇到以直流电机或蓄电池等作电源供给负载得电路。图给出了一台

直流发电机负载得简单电路。

---------

这种电路就是由内电路（即电源内部电路）与外电

路（包括导线与负载）所组成得全电路。实践证明：R

在只有一个电源得无分支闭合电路中，电流得大小料DR*U

与电源得电动势E成正比，而与内、外电路电阻之

与（rO+R）成反比，这•结论叫做全电路得欧姆定L_iII

律。用公式表示，即（a）实际电路（b）等效电路

或E=IR+I=U+U0一台直潦发电机供负载的简单电路

式中-电源得内电阻，C：

R—外电路得电阻（包括导线电阻与负载电阻）,C：

U0—即I,电源内阻上得电压降，V;

U—即1R,电源两端得电压（通常叫端电压），当不计导线电阻时即为负载两端得电压,

V；

（三）、电路得串联、并联与混联

1、电阻串联电路

把几个电阻得头尾依次串联成一串，这样得连接叫做电阻得串联，如

下图所示。串联电路得特点如下

（1）电流特产

（2）电压特£=U1+U2+U3

（3）串联电口,R=RI+R2+R3

［例］有•磁电系内电阻RC=3kC,若改装

成最大量程为H

解：当指针；

若量程一

U分

由此得

即应串

2、电阻并联电路

田玄目一山工九1而珏上多话1也：木田niI/Wrcfarn5U-K-WV+riFT图所示。

1+I2+I3

可满刻度时得电

电用的并联接线

1分流1心、

表头与分流电F

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R分流=UC/I分流=0、1/(4、95x10-3)=20、2(Q)

③表头并联分流电阻后，总电阻

R=(20()()x20.2)/(2000+20、2)=20(Q)

应并联20、2c得电阻，使回路总电阻降为20C,才能将表头改装成量程为5mA得电流表。

3、电阻得混联电路

在实际电路中，既有电阻串联又有电阻并联得电路，称为混联电路。如图所示。下面介绍

混联电路得计算方任匕龄小*眦

W代替，然后求出该电

可负载R3输出0-U1得

中间时，分压器两电阻

，压U3以及通过分压器

②K闭合时，为混联电跖，电跖忠等型心阻

R=R1+R2R3/(R2+R3)

=600+600x200/(600+200)=750(0)

I1=U1/R=12/750=0.016(A)=16(mA)

并联支路各分流与电阻成反比，故

I3=I1R2/(R2+R3)=O、016x600/(600+200)=0.012(A)=12(mA)

因R2与R3并联连接，故U2=U3=2、4(V)

从上述结过可以瞧出，当K闭合后，分压器ac段得电流从10mA增加到16mAe

4、基尔霍夫定律

在研究电路时，会常遇到一些不能用串联、并联简化成一个单回路得电路，称为复

杂电路。复杂电路得分析与计算得仅靠欧姆定律就是不够得，下面介绍基尔荏夫第一定律、

第二定律来解决一些电路得计算问题。先介绍几个名词。

(1)支路：由一个或几个元件(电阻或电源)串联成得无分支电路叫做支路。在同一个

支路中各元件通过得电流就是相等得。图中，fab与bed都叫支。

(2)节点：由三条或更多o图中b、e、f为节点。

(3)由支路构成得闭合幽1个支路，并通过若干个节点。图

中abefh、bcdeb、abcdgfa

(4)基尔霍夫第一定律

基尔霍夫第一定律一节点，在任一时刻流入节点得

——[1

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电流之与等于流出节点得电流之与。用公式表示

基尔霍夫第一定律也可表述为；在任一时刻，通过电路中任一节点得电流代数与恒

等于零。用公式表示为

（5）基尔霍夫第二定律

基尔霍夫第二定律也称回路电压定律，其内容为：对电路中得任一闭合回路，沿回路

绕行方向上各段电压得代数与等于零。用公式表示为

基尔霍夫第二定律也可表述为：对电路中得任一闭合回即，各电阻上电压降得代数与

等于各电源电动势得代数与。用公式表示为

5、戴维南定理

（1）、二端网络

任何具有两个出线端得部分电路都称作二端网络。若网络中含有电源称为有源二端网

络，否则称为无源二端网络。

（2）、戴维南定理

任何线性有源一端网络，对外电路来说，可以用一个等效电源代替，等效电源得电动

势E（）等于有源二端网络得开路电源，等效电源得内阻R0等于该有源二端网络中所有电源

取零值，仅保留其内阻时所得到得无源二端网络得等效电阻。

6、叠加原理

叠加原理就是线性电路分析得基本方法，它得内容就是：由线性电阻与多个电源组成

得线性电路中，任何一条支路中得电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路中

产生得电流（或电压）得代数与。

（四）电功与电功率

1、电功：

在电场力作用下，电荷定向移动形成得电流所做得功称为电功。电流做功得过程就就是

将电能转化成其它得能得过程。因此，电功也称为电能。

如果加在导体两端得电压为U,在时间t内通过得导体横截面得电荷量为q,则导体

中得电流I=q/t,根据电压得定义式可知，电流所做得功，即电功得大小为

式中：一电功，单位就是焦耳（J）;

—加在导体两端得电压，单位就是伏特（V）:

I—导体中得电流，单位就是安培（A）;

t—通电时间，单位就是秒（s）

对于纯电阻电路，欧姆定律成立，即U=RI,带入上式可得

2、电功率：

电功率就是描述电流做功快慢得物理量。电流在单位时间内所做得功叫做电功率。如

果时间t内，电流通过导体所散得功为，那么电功率为

式中：一电能，单位就是焦耳（J）；

—电功率，单位就是瓦特（W）：

I—电流做功所用得时间，单位就是秒（s）

同样对于纯电阻电路，电功率得公式可以写成____________

☆数学分析证明：当负载电阻R与电源内阻r相等时（如图），电源

EIIR

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输出功率最大（负载获得最大功率Pmax）,即当R=i■时，

使负载获得最大功率得条件也叫做最大功率输出定理。

（五）电容器及其特性

任何两个绝缘介质隔开而又相互靠近得导体，就可称为电容器。这两个导体就就是电

容器得两个极板，中间得绝缘物质称为电容器得介质。最简单得电容器就是平行板电容器，

它由两块相互平行且靠得很近而又彼此绝缘得金属板组成，两块金属板就就是电容器得两

个极板，中间得空气即为电容器得介质。

电容器最基本得特性就是能够储存电荷。电容器极板上所储存得电荷随着外接电源电

压增高而增加。实验证明，电容器所储存得电荷辕与两极板用电压得比值就是一个常数，

称为电容器得电容量，简称电容，用字母C表示。它表示电容器储存电荷得本领，用公式

为

式中：C——电容，单位就是法拉（F）；

Q—一个极板得电荷量，单位就是库伦（C）：

U—两极板间得电压，单位就是伏特（V）

电容量得单位就是法拉，简称法，用符号F表示。实际应用时，法拉这个单位太大，通常

用远远小于法拉得单位就是微法（pF）与皮法（pF）：

lpF=10-6F

IpF=10-12F

1、电容器串联电路特点（如图）：

①电量特点。电容器串联电路各电容器+0-------------1+«---

所带得电量相等。

②电压特点。电容器串联电路得总电压

等于每个电容器得两端电压之与。

③电容特点。电容器串联电路得等效电

容得倒数等于各个分电容得倒数之与。

④电压分配。电容器串联电路中各电容

器两端得电压与电容量成反比。

2、电容器并联电路特点（如图）：

①电量特点。由于并联电容器两端得电压

相等，每个电容器所充有得电荷量

为，所以总电荷量为。

②电压特点。电容器并联电路每个电容器

两端得电压相同，并等于外加电源电压，即

U=UI+U2o

③电容特点C电容器并联后得等效电容量

等于各个电容器得电容量之与。

第三节交流电路

（-）交流电得基本知识

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I、交流电得基本概念：在电路中，大小与方向随时间作周期性变化得电流与电压,

分别称为交变电流与交变电压，统称交流电。交流电分为正弦交流电与非正弦交流电。大

小与方向随时间按正弦规律变化得电压与电流，称为正弦交流电，即我们平时所说得单相

交流电，其文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“s，，表示。交流电流与甩压在变化过程

中得任一瞬间，都有确定得大小与方向，称为交流电得瞬时值，分别用小写字母i、u、e

表示电流、电压与电动势，表示电压、电流最大值。

随时间按正弦规律变化得电压、电流称为正弦电压与正弦电流,表达式为：

以正弦电流为例，有如图主要参数表示：

2、周期与频率

周期T：止弦量完整变化一周所需要得时间

频率&正弦量在单位时间内变化得1蟒

周期与频率得关系：y//2A

角频率on正弦例眄输第第、率筮）\

角频率与周期小顷率/关系I；_艺_\-----初相角：简称初相相位

3、相位、初相与相位差------------------------

崎：斯蟒簿蝴蚪面监解得得三要素。

初相：t=0时得相位

相位差：两个同频率正弦量得相位之差，其值等于它们得初相之差。如

相位差为：

'波形图0=0,“与i同相。

4、振幅与有啦0,〃超前八或，滞后〃。

振幅:正弦量反醒牌〃与1•反海

周期电流有效6：iJ^_周期电流i里流电流I分别通过两个阳值相等得电阻R,如果在相同

得时间T内，两型向册懵商庞H诲,则称该ri流电流I得伤为周期电流i得有效值

根据有效俏得定义有：

周期电流得仃效值为：

对于正弦电流，因

所以正弦也流得有波值为：

同理，正驶由酎得有效他为,

（二）单相交流电路

1、纯电阻电路

纯电阻电路就是只有电阻负载得交流电路，

将「、代入，得：

<可以得到以下结论；

I即纯电阻交流电路得电流与电压任意时刻符

合欧姆定律。

纯电阻交流电路得电流与电压相位关系为纯电阻交流电路得电流与电压同相。

2、纯电感元件

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纯电感电路就是只有空心线圈得负载，而且线圈得电阻与分布电容均忽略不计得交流

电路。纯电感电路就是理想电路，实际得电感线圈都有一定得电阻，当电阻很小，可以忽

略不计时，电感线圈可瞧做就是纯电感交流电路。

将・、代入，得：

<

、电感感抗：XL=wL=2fL,

与频率成正比。

实践证明：纯电感电路得电流与电压得最大值（或有效值）符合欧姆定律

纯电感电路得电流与电压得相位关系为电压超前电流Z2

3、纯电容元件

纯电容电路就是只有电容器得负载，而且电容器得漏电电阻与分布电感均忽略不计得

交流电路。

将、代入上式，得：

,得或

j容抗：XC=l/（oC,与频率成反比v

实［证明：纯电容电路得电流与电压得最大值（或有效值）符合欧姆定律

纯电容电路得电流与电压得相位关系为电压滞后电流/2

4、RCL其它组合串并联组合交流电路可以参考相关书籍，现忽略.

（三）交流电路功率

1.平均功率

平均功率（有功功率）

cos称功率因数。

对电阻元件R。

对电感元件Lo

对电容元件C0

可见电阻总就是消耗能量得，而电感与电容就是不消耗能量得，其平均功率都为0。平

均功率就就是反映电路实际消耗得功率。可见各电阻所消耗得平均功率之与，就就是该电

路所消耗得平均功率。

2.无功功率

单位为乏（Var）

对电阻元件R=

对电感元件Lo

对电容元件C。

3.视在功率

单位为伏安（VA）

表示用电设备得容量。

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平均功率P、无功功率Q与视在功率S得关系：

4、功率因数得泥高

（1）提高功率因数得意义：提高发、配电设备得利用率；（2）减少输电线路得电压降与

功率损失。

（2）、提高功率因数得方法：在感性负载上并联适当得电容。

（四）三相交流电路

I、定义：由3个频率相同、振幅相同、相位互差120。得正弦电压源所构成得电源称

为三相电源。由三相电源供电得电路称为三相电路

2、三相电源

三相电源由三相交流发电机产生得。在三相交流发电机中有3个相同得绕组。3个绕

阻得首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、

B相、C相,所产生得三相电压分别为:

三个电压同幅值同频率相位互差120

三个电压达最大值得先后次序叫相序，图示相序为ABC

（1）三相电源得星形连接

星形连接：3个末端连接在一起引出中线，由3个首端引出3条火线。

每个电源得电压称为相电压

火线间电压称为线电压。

由向量图可得：

可见，三个线电压幅值相同，频率相同，相位相差120o

（2）三相电源得三角形连接

三角形连接：将三相绕组得首、末端依次相连，从3个

点引出3条火线。

注：此种接法如一相接反，整个回路电压不等于零，由于

绕组阻抗很小，有可能烧毁绕组，将造成严重后果。

（3）三相负载接线方式略

第二章、电学计量单位与电学量具/\

（一）概述/\

人类为了认识自然与改造自然，需要不断地对自然界得各种，备进行测量，（测量

“就就是以确定量值为日得得一组操作。它就是人类认识与改造孜世界得一种必不得

手段，就是从客观事物中取得定量信息，以获得物体或物质联特征得数字表征，使

对物体、物质与自然现象属性得认识达到从定性到定量得数』\

电学计量就就是按照国家法定得计量检定系统，应用」测，最储具，求用相应得测城方》

法对被测电参量进行定量分析得一门科学；就是人们掌握电学知识，发展电学理论与电学

技术得重要手段。电学计量产生于电现象得发展与认识之中，同时又促进电得研究、开发

与应用。电学计量包括电量计量与参量计量。电量计量就是指与电荷有关得量，如电流、

电压、电功率、电能、电流密度、电场强度等得计量：参量计量就是指与电路元件参数有

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关得量，如电阻、电容、电感、电导、电阻率等得计量。

电磁测量包括所有电磁学量得测量，以及有关得其她量（交流电得频率、相角等）得

测量。利用电磁学原理H经设计制作出各种专用仪表（安培计，伏特计、欧姆计、磁场计等）

与测量电路，它们可满足对各种电磁学量得测量。

电磁测量得另一个重要得方面就是非电量（长度、速度、形变、力、温度、光强、成

分等）得电测量。它得主要原理就是利用电磁量与非电量相互联系得某种效应，将非电量得

测量转换为电磁量得测量。由于电测量有一系列优点：准确度高、量程宽、惯量小、操作

简便，并可远距离遥测与实现测量技术自动化，非电量得电测量正在不断发展。

在国际单位制七个基本及位中，电学基本单位就是安培CA）其定义就是安培就是一

恒定电流，若保持在处于真空中相距1m得两根无限长而圆截面可忽略得平行直导线内，

则此两导线之间产生得力在每米长度上等于2x10-7牛顿。

电学基准度量器得构成，电学计量中，基准度量器有电动势基准、电阻基准与电容基

准，这三者共同构成了电学计量得基础。

（二）电学主要标准量具

1、标准电池

标准电池就是原电池得一种，它得电动势比较稳定。但由于它得内阻很高，在充放电

得情况下会产生极化现象，故不能用作供电使用。在电学计量中正就是利用了标准电池电

动势比较稳定这一特点，用它作为直流电动势（或电压）得基准或标准。

标准电池按其电解液得浓度不同分为饱与标准电池与不饱与标准电池。饱与标准电池

中得电解液在其允许使用得温度范围内都就是饱与溶液。不饱与标准电池中得电解液在其

允许使用得温度范围内都就是不饱与溶液。

标准电池主要特性就是温度特性，原则上讲，标准电池得电动势就是随环境温度得变化而

变化得。国际上统一规定，对于任何一只标准电池只给出其在20℃时得电动势值，在偏离

20C得条件下应用时，要根据它得温度修正公式进行计算。对于饱与标准电池而言，我国

采用得温度修正公式为

式中温度适用范围就是0℃〜+40C。为了在实际上使用方便起见，在要求不就是十分严格

得场合，可以采用卜述简化得温度修正公式进行计算

对于不饱与标准电池而言，其每个电极得电位温度系数也就是较大得（例如大于

300JIV/C）,但就是由于两个电极得温度系数比较相近，基本上可以实现相互补偿，所以其

电动势得温度系数就是很低存。一般来说，不饱与标准电池得一次项温度系数仅为“〜-

5pvrc,因此在实际使用时兀根据要求得准确度高低决定其就是否需要进行温度修正。由

于不饱与标准电池得温度系数较小，因此它在携带式电位差计与直流数字电压表中应用得

比较广泛。

2、标准电阻

标准电阻就是用阻单位（欧姆）得标准量具。它就是为了保。与传递欧姆单位得量

值而特制得一种电阻线圈。为了使电阻单位准确可靠，要求标准电阻得阻值十分稳定，为

此，必须使其温度系数做到极小，而其应该随时间得变化极微：其次，要求其热电效应很

小，即通过电流时基本上不产生热电势：还要求它只有很小得残余电感与分布电容。

标准电阻得主要技术特性温度特性，标准电阻得阻值就是环境温度得函数，其函数关系可

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用下面公式表达。即

实际上也就是一个近似公式，但就是研究工作表明，采用此式来推算标准电阻在不同温度

下得实际值，其准确度已经足够了。

实际使用当中，在检定iE书里都应给出标准电阻得、与三个数据，这样在使

用时只要测定标准电阻得环境温度t,便可利用上式很方便地推算出它在该温度下得电阻实

际值。

3、标准电感

标准电感通常就是用绝缘得铜导线在用绝缘材料（如大理石或陶瓷）做成得支架上面

制成得扁平型线圈。

4、标准电容

标准电容器按其所用得介质不同可分为空气电容器与云母电容器两种。一般来说，小

容量（lOOOpF以下）得标准电容器都就是以空气为介质，大容量（lOOOpF以上）得标准电

容器则以云母为介质。

第三章电学测量基础

（■）电测量指示仪表得基本知识

按测量方法可分为比较式与直读式两类。比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后

才能得出被测量得数量，常用得比较式仪表有电桥、电位差计等。直读式仪表将被测量得

数量由仪表指针在刻度盘上直接指示出来，常用得电流表、电压表等均属直读式仪表。直

读式仪表测量过程简单，操作容易，但准确度不可能太高：比较式仪表得结构较复杂，造

价较昂贵，测量过程也不如直读法简单，但测量得结果较直读式仪表准确。

按被测量得种类可分为电流表、电压表、功率表、频率表、相位表等。

按电流得种类可分为直流、交流与交直流两用仪表。

按工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式仪表等。

按显示方法可分为指针式（模拟式）与数字式。指针式仪表用指针与刻度盘指示被测

量得数值：数字式仪表先将被测量得模拟量转化为数字量，然后用数字显示被测量得数值。

按准确度口J分为0、1、0、2、0、5、1、0、1、5、2、5与5、0共7个等级。

电工仪表得准确度就是指测量结果（简称示值）与被测量真实值（简称其值）间相接

近得程度，就是测量结果准确程度得量度。误差就是指示值与真值得偏离程度。准确度与

误差本身得含义就是相反得，但两者又就是紧密联系得，测量结果得准确度高•，其误差就

小，因此，在实际测量中往往采用误差得大小来表示准确度得高低。

分类符号名称被测量得种类

—直流电表直流电流、电压

电流交流电表交流电流、电压、功率

种类交直流两用表直流电量或交流电量

或3、三相交流电表三相交流电流、电压、功率

安培表、毫安表、微电流

测量

安表

对象

伏特表、千伏表电压

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瓦特表、千瓦表功率

千瓦时表电能量

相位表相位差

频率表频率

欧姆表、兆欧表电阻、绝缘电阻

磁电式仪表电流、电压、电阻

甩磁式仪表电流、电压

工作电动式仪表电流、电压、电功率、功率

原理因数、电能量

整流式仪表电流、电压

感应式仪表电功率、电能量

准确度1、01、0级电表以标尺量限得百分数表示

等级1、5级电表以指示值得百分数表示

绝缘等绝缘强度试验电压表示仪表绝缘经过2kV耐压

级试验

―>仪表水平放置

工作

T仪表垂直放苴

位置

Z60°仪表倾斜60。放置

+正端钮

—负端钮

端钮

土或公共端钮

接地端钮

由于制造工艺得限制及测量时外界环境因素与操作人员得因素，误差就是不可避免得。

根据引起误差得原因不同，仪表误差可分为基本误差与附加误差。基本误差就是在规定得

温度、湿度、频率、波形、放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件卜.，由于仪表

本身得缺点所产生得误差。附加误差就是由于外界因素得影响与仪表放置不符合规定等原

因所产生得误差。附加误差有些可以消除或限制在一定范围内，而基本误差却不可避免。

绝对误差：

（2）相对误差:

（3）引用误差：

（4）仪表得准确度：

（5）最大相对误差：

注：

Ax：示值

Ao：真值

Am：满标度值即量限

AAm：最大绝对误差

示值误差用丁,误差很小或要求不高得场合。

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直读仪表得准确度用最大引用误差来分级，分为0、1、0、2、0、5、1、0、1、5、2、5与

5、0共7个等级。如准确度为2、5级得仪表，其最大引用误差为2、5%。

例如：用一量程为150V得电压表在正常条件卜测某电路得两点间电压U,示值为100V,

绝对误差为IV。这时U得真值为100—l=99V,相对误差r=l%。如果示值为I0V,绝对

误差为一0、8Vo则其真值为10、8V,相对误差8%。如果已知该电压表可能发生得最大

绝对误差为1、5V,则仪表得最大引用误差为：

所以该仪表得准确度等级为1、0级。

注意：被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现得最大相对误差值也越大。例

如用1、0级量程为150V得电压表测量30V得电压，可能出现得最大相对误差为5%,而

改用1、0级量程为50V得电压表测量30V得电压，可能出现得最大相对误差为1、67%。

所以选用仪表得量程时一般使读数在2/3量程以上。

（二）指针式仪表得结构及工作原理

电工测量中常用得指针式仪表有磁电式、电动式、电磁式3种。这些仪表得结构虽然

不同，但工作原理却就是相同得，都就是利用电磁现象使仪表得可动部分受到电磁转矩得

作用而转动，从而带动指针偏转来指示被测量得大小。

1、磁电式仪表

直流电流I通过可动线圈时，线圈与磁场相互作用使线圈产生转动力矩，带动指针偏

转。指针偏转后扪紧弹黄游丝，使游丝产生反抗力矩。当反抗力矩与转动力矩相平衡时，

线圈与指针便停止偏转。由于在线圈转动得范围内磁场均匀分布，因此线圈得转动力矩与

电流得大小成正比。又由于游丝得反抗力矩与线圈得偏转角度成正比，所以仪表指针得偏

转角度与流过线圈得电流得大小成正比，即：a=KL可见磁电式仪表标尺上得刻度就是均

匀得。

磁电式仪表得优点：刻度均匀、灵敏度高、准确度高、消耗功率小、受外界磁场影响

小等。

磁电式仪表得缺点：结构复杂、造价较高、过载能力小，而且只能测量宜流，不能测

量交流.

使用注意事项：电表接入电路时要注意极性，否则指针反打会损坏电表。通常磁电式

仪表得接线柱旁均标有十、一记号，以防接错。

2、电磁式仪表

线圈通入电流时产生磁场，使其内部得固定铁片与可动铁片同时被磁化。由于两铁片

同一端得极性相同，因此两者相斥，致使可动铁片受到转动力矩得作用，从而通过转轴带

动指针偏转。当转动力矩与游丝得反抗力矩相平衡时，指针便停止偏转。

由于作用在铁心上得电磁力与空气隙中磁感应强度得平方成正比，磁感应强度又与线

圈电流成正比，因此仪表得转动力矩与电流得平方成正比,又由于游丝得反抗力矩与线圈

得偏转角度成正比，所以仪表指针得偏转角度与线圈电流得平方成正比，即：a=KI2。可

见电磁式仪表标尺上得刻度就是不均匀得。

推斥型电磁式仪表也可以测量交流，当线圈中电流方向改变时，它所产生磁场得方向

随之改变，因此动、静铁片磁化得极性也发生变化，两铁片仍然相互排斥，转动力矩方向

不变，其平均转矩与交流电流有效值得平方成正比。

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3、电动式仪表

固定线圈中通入直流电流II时产生磁场，磁感应强度B1正比于II。如果可动线圈通

入宜流电流12,则可动线圈在此磁场中就要受到电磁力得作用而带动指针偏转，电磁力F

得大小与磁感应强度BI与电流12成正比。直到转动力矩与游丝得反抗力矩相平衡时，才

停止偏转。仪表指针得偏转角度与两线圈电流得乘积成正比，即：a=KIH2o

对于线圈通入交流电得情况，由于两线圈中电流得方向均改变，因此产生得电磁力方

向不变，这样可动线圈所受到转动力矩得方向就不会改变。设两线圈得电流分别为il与i2,

则转动力矩得瞬时值与两个电流瞬时值得乘积成正比。而仪表可动部分得偏转程度取决于

转动力矩得平均值，由于转动力矩得平均值不仅与il及i2得有效值成正比，而且还与il

与i2相位差得余弦成正比，因此电动式仪表用于交流时，指针得偏转角与两个电流得有效

值及两电流相位差得余弦成正比。即：

a=KIH2cosa

(三)电流、电压、功率及电能得测量

1、电流得测量

测量直流电流通常采用磁电式电流表，测量交流电流主要采用电磁式电流表。电流表必须

与被测电路串联，否则将会烧毁电表。此外，测量直流电流时还要注意仪表得极性。

扩大量程得方法就是在表头上并联一个称为分流器得低值电阻RA,分流器得阻值为：

RA=Ro/(n-l)0式中R。为表头内阻，n=I/I。为分流系数，其中Io为表头得量程，I为扩大

后得量程。

2、电压得测量

测量直流电压通常采用磁电式电压表，测量交流电压主要采用电磁式电压表。电压表必须

与被测电路并联，否则将会烧毁电表。此外，测量直流电压时还要注意仪表得极性。

涮口.竹法⑶直接测量电压(b)电压表量程的扩大」辞后的仔却山徂由

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流，因而固定线圈又叫电流线圈：将可动线圈与负载并联，反映负载两端电压，所以可动

线圈又叫电压线圈。

(1)直流与单相交流功率得测量

•反转。为了

二伯恩J莪涌”.表得读