作者：张明金
出版社：电子工业出版社
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电工技术与实践(第2版)试读：
前言
本书是根据高职高专人才培养的目标，并结合当前多数高职高专院校进行项目化、理实一体化、任务驱动等教学方法的改革，以“工学结合、项目引导、‘做中学，学中做，学做一体，边学边做’一体化”为原则编写的。以工作任务引领的方式将相关知识点融入到完成工作任务所必备的工作项目中，使学生掌握必要的基本理论知识，并使学生的实践能力、职业技能、分析问题和解决问题的能力不断提高。
本书编者将多年的高职高专的教育教学经验以及收集、整理本书第1版使用反馈的信息，并在电子工业出版社的组织和大力支持下，编写而成。
本教材（第2版）的内容及编排体例上与第1版相比，有较大的改动，使之更体现实用性和技术的先进性、更适合高职高专院校的教学使用。
本书共6个项目：多量程直流电压表电流表的设计，家庭配电线路的分析与设计，变压器的认识与使用，交流电动机的认知及电气控制线路的装配，安全用电及触电急救，电工基本操作。
本书在编写过程中，本着“精选内容，打好基础，培养能力”的精神，力求讲清基本概念，精选有助于建立概念、掌握方法、联系实际应用的例题和习题。各项目分成若干任务，各任务以任务描述、任务目标、任务实施（包括：器件认识或现象观察—认一认、相关知识—学一学、应用举例—练一练、实践操作—做一做、问题思考—想一想）为主线而编写，书后附有部分习题参考答案，以便读者自学。
本书可作为高等职业院校、高等专科学校、成人高校的非电类专业的教材，也可供工程技术人员参考。总学时约60～70学时。
本书由徐州工业职业技术学院张明金担任主编，负责修订大纲，扬州工业职业技术学院范爱华、徐州工业职业技术学院朱涛、徐州经贸高等职业学校王成琪担任副主编，其中项目1，项目6由张明金编写，项目2、项目3由范爱华编写，项目4由朱涛编写，项目5由王成琪编写，全书由张明金统稿。
徐工轮胎集团有限公司赵成民高级工程师担任本书主审，他对书稿进行了认真仔细的审阅，提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。
本书的编写得到了编者所在学校的各级领导和同事们的支持与帮助，以及使用本书第1版的老师和学生们提出的宝贵意见，在此一并表示感谢。同时对书后所列参考文献的各位作者表示深深的感谢。
由于编者水平所限，书中不妥之处在所难免，在取材新颖和实用性等方面仍有不足，敬请各位读者提出宝贵意见。
编者
2013年4月
参加“新编高等职业教育电子信息、机电类规划教材”编写的院校名单（排名不分先后）
江西信息应用职业技术学院 南京理工大学高等职业技术学院
吉林电子信息职业技术学院 南京金陵科技学院
保定职业技术学院 无锡职业技术学院
安徽职业技术学院 西安科技学院
黄石高等专科学校 西安电子科技大学
天津职业技术师范学院 河北化工医药职业技术学院
湖北汽车工业学院 石家庄信息工程职业学院
广州铁路职业技术学院 三峡大学职业技术学院
台州职业技术学院 桂林电子科技大学
重庆科技学院 桂林工学院
四川工商职业技术学院 南京化工职业技术学院
吉林交通职业技术学院 江西工业职业技术学院
天津滨海职业技术学院 柳州职业技术学院
杭州职业技术学院 邢台职业技术学院
重庆电子工程职业学院 苏州经贸职业技术学院
重庆工业职业技术学院 金华职业技术学院
重庆工程职业技术学院 绵阳职业技术学院
广州大学科技贸易技术学院 成都电子机械高等专科学校
湖北孝感职业技术学院 河北师范大学职业技术学院
广东轻工职业技术学院 常州轻工职业技术学院
广东技术师范职业技术学院 常州机电职业技术学院
西安理工大学 无锡商业职业技术学院
天津职业大学 河北工业职业技术学院
天津大学机械电子学院 安徽电子信息职业技术学院
九江职业技术学院 合肥通用职业技术学院
北京轻工职业技术学院 安徽职业技术学院
黄冈职业技术学院 上海电子信息职业技术学院
上海天华学院 顺德职业技术学院
浙江工商职业技术学院 无锡工艺职业技术学院
深圳信息职业技术学院 江阴职业技术学院
河北工业职业技术学院 南通航运职业技术学院
江西交通职业技术学院 山东电子职业技术学院
温州职业技术学院 潍坊学院
温州大学 广州轻工高级技工学校
湖南铁道职业技术学院 江苏工业学院
南京工业职业技术学院 长春职业技术学院
浙江水利水电专科学校 广东松山职业技术学院
吉林工业职业技术学院 徐州工业职业技术学院
上海新侨职业技术学院 扬州工业职业技术学院
江门职业技术学院 徐州经贸高等职业学校
广西工业职业技术学院 海南软件职业技术学院
广州市今明科技公司
项目1 多量程直流电压表电流表的设计
项目内容电路模型和电路中的物理量。电路中常用元器件的认识。电源和负载。基尔霍夫定律及应用。电压源、电流源及其等效变换。叠加原理及应用。戴维南定理及应用。多量程直流电压表、电流表测量电路的设计。
知识目标了解电路的组成，电路模型的概念；理解电路中的物理量的意义，电流、电压的正方向和参考正方向的概念；掌握电路中电位、电功率的计算方法。理解电阻串联电路的等效变换及分压公式，电阻并联电路的等效变换及分流公式，较熟练地进行一般电阻混联电路的等效变换。掌握基尔霍夫电流和电压定律，掌握支路电流法，能较熟练地运用支路电流法求解较复杂的电路。理解电压源和电流源的特性，掌握两种电源模型的等效变换的方法。理解叠加原理，能用叠加原理分析电路。
理解戴维南定理，掌握用戴维南定理求解电路的方法。能分析实际的直流电路。
能力目标能正确地连接电路。能正确使用仪器仪表检测电路元件，测量电路基本参数，进行直流电路的测试。
能设计多量程直流电压表、电流表测量电路。
任务1.1 电路基本知识及直流电压、电流的测试
任务描述
在人们的生活、生产实践及其他各类活动中，已普遍地使用电能，可以说人们已离不开电能的使用，电路是传输或转换电能不可缺少的“载体”。研究电路和学会分析电路是用电的最基本要求，也是为以后课程学习打下基础的基本要求。本任务学习电路的组成及作用、理想电路元件及电路模型、电路中的物理量、电路的三种工作状态和简单直流电路的连接与测试。
任务目标
了解电路的组成，电路模型的概念，理解电路中的物理量的意义，电流、电压的正方向和参考正方向的概念；掌握电路中电位、电功率的计算方法；掌握电路三种工作状态的特征；学会安装简单直流电路；学会使用稳压电源、直流电压表和电流表。
任务实施子任务1 电路和电路模型
〖知识先导〗—认一认
观察手电筒电路的连接及组成，电路如图1-1所示。图1-1 手电筒电路
〖相关知识〗—学一学
1.电路
电路是电流流通的路径，是为实现一定的目的而将各种元器件（或电气设备）按一定方式连接起来的整体。电路一般由电源、负载及中间环节组成。（1）电源。电源是产生电能和电信号的装置，如各种发电机、蓄电池、稳压电源、信号源等。（2）负载。负载是取用电能并将其转换为其他形式能量的装置，如电灯、电动机、扬声器等。（3）中间环节。中间环节是传输、分配和控制电能或信号的部分，如连接导线、控制电器、保护电器、放大器等。
电路的组成不同，其功能也就不同。电路的一种作用是实现电能的产生、传输、分配和转换，各类电力系统就是一个典型实例。图1-2（a）所示是一种简单的实际电路，它由干电池、开关、灯泡和连接导线等组成。当开关闭合时干电池向电路提供电能，电路中有电流流通，灯泡发光。灯泡是耗能元件，它把电能转化为热能和光能；开关和连接导线的作用是把干电池和灯泡连接起来，构成电流通路。
电路的另一种作用是实现信号的传递和处理，传递着人们需要的信息，如电话线路、有线电视电路和网络。收音机、电视机、计算机的内部电路起着接收和处理信号的重要作用。如图1-2（b）所示，话筒将语音信号转换为电信号，经放大器进行放大处理后传递给扬声器，以驱动扬声器发音。图1-2 电路示意图
2.理想电路元件及电路模型
组成实际电路的元件种类繁多，但实际的电路元件在电路中所表现的电磁性质可以归纳为几类，而每一个元件所反映的电磁性质又以某一特定项为主，其他性质在一定条件下可以忽略，这样就可以把实际的电路元件理想化，将电路实体中的各种电气设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的元件模型来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性则不予考虑。即用一个假定的二端元件来代替实际元件，二端元件的电和磁性质反映了实际电路元件的电和磁的性质，这个假定的二端理想电路元件，简称为电路元件，如电阻、电感、电容、电源等。
电阻：表示消耗电能的元件，如电阻器、灯泡、电炉等。可以用理想电阻来反映其在电路中消耗电能的特征。
电感：表示产生磁场、储存磁场能量的器件，如各种电感线圈。可以用理想电感来反映其储存磁能的特征。
电容：表示产生电场、储存电场能量的器件，如各种电容器。可以用理想电容来反映其储存电能的特征。
电源元件：电源有两种表示方式，即电压源和电流源。表示能将其他形式的能量转换为电能的元件。
理想电路元件有以下三项特征：一是只有两个端子；二是可用电压或电流按数学方式描述；三是不能分解为其他元件。
实际电路是由一些电工设备、器件和电路元件所组成的。为了便于分析和计算，把实际元件和器件理想化并用国家统一的标准符号来表示，则构成电路模型。即由理想电路元件组成的电路称为电路模型，也就是人们常说的电路图，如图1-3所示。图1-3 电路模型
将实际的元件用基本电路符号代替，是一个将事物抽象成理想模型的过程。基本电路元件是抽象了的理想元件，如电阻、电容、电感等。但实际的元件在电路中发生的作用是相当复杂的，如日光灯电路，不能简单地把日光灯整套设备用电阻代替。日光灯的辅助器件—镇流器，不仅具有电感的性质，还具有电阻和电容的性质。但由于镇流器的电阻很小，电容所起作用也很小，所以在一般情况下可以忽略其次要因素，突出其主要作用，即将镇流器用理想元件电感来表示，再与表示日光灯管灯丝的电阻串联，但在分析要求较高的情况下，又要将镇流器用电感、电阻和电容三种元件相组合来代替。
本书所分析的电路，就是这种电路模型。在电路图中，各种电路元件用规定的图形符号表示。
需要注意的是，具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一电路模型表示；同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式；不同的实际器件只要有相同的主要电气特性，在一定的条件下可用相同的模型表示，如灯泡、电炉等在低频电路中都可用理想电阻表示。
〖实践操作〗—做一做
图1-4所示为两个双联开关控制一盏灯电路的原理示意图，请在实验线路板上根据图示原理，利用直流电源、连接导线、双向开关及小灯泡模拟实现两地控制一盏灯的电路。图1-4 两地控制一盏灯原理示意图子任务2 电路中的物理量及其测试
〖相关知识〗—学一学
1.电流
电荷有规律的定向移动形成电流。金属导体中的自由电子带负电荷，在电场力的作用下，自由电子逆着电场方向定向运动就形成电流；同样，电解液中的正离子带正电荷，在电场力的作用下，正离子沿着电场方向定向移动也形成电流。
电流的强弱用电流强度来表示，简称为电流，“电流”一词不仅可以表示电流的概念，也用来表示电流的大小。
如果电流的大小和方向都不随时间变化，这样的电流称为稳恒直流电流，用英文大写字母I表示。
电流的大小与方向随时间变化，这样的电流称为交流电流，用英文小写字母i表示。
在国际单位制（SI）中，电流的单位是安培（A），在实际使用中，电流还经常用到较小的单位，如毫安（mA）、微安（μA）。
在实际应用时，直流电常用字母“DC”表示；交流电常用字母“AC”表示。
人们习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。
2.电压
电压是反映电场能性质的物理量。电压的大小用电场力移动单位正电荷做功来定义，电场力将单位正电荷从一点移动到另一点所做的功越多，这两点间的电压就越大。
在电路中，电场力将单位正电荷从a点移动到b点所做的功称为a、b两点间的电压，直流电压用大写字母 U 表示，a、b 两点间的电压表示为 U。可以证明：U=-U。在实际应用中，电压的单位除伏ababba特（V）以外，还常用到千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等单位。
规定电压的实际方向为正电荷所受电场力的方向。
需要强调的是，电压是对电路中两点而言的，习惯中所说某点或某导体上的电压，实际为该点的电位（物理中所学习的电势）——该点与零电位（电势）参考点之间的电压。
3.电位
在电气设备的调试和维修中，常要测量各点的电位。在分析电子电路时，通常要用电位的概念来讨论问题。电场中某一点的单位正电荷所具有的电位能，称为该点的电位。电位用大写英文字母V表示，如a点的电位表示为V。a
在电路中选一参考点，则其他点的电位就是由该点到参考点的电压。即，如果参考点为o，则a点的电位为：
电位的单位与电压的单位相同，为伏特（V）。
参考点的电位规定为0V，所以又叫零电位点。其他各点的电位，比参考点电位高的电位为正，比参考点电位低的为负。参考点在电路中通常用符号“”表示。
在工程中常选大地作为电位参考点；在电子线路中，常选一条特定的公共点或机壳作为电位参考点。
要测量电路中某点的电位，只需用电压表测量某点到零电位参考点的电压。而计算电路中某点电位的方法是：首先确认电位参考点的位置，然后从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和。
4.电动势
电源是将其他形式的能转化为电能的装置。例如，干电池将化学能转化为电能，具体地说，它是利用化学反应的力量将正电荷移动到电源正极、负电荷移动到电源负极，使电荷的电势能增加，从而使电源两端产生电压。
电源将其他形式的能转化为电能的能力越强，移动单位电荷时所做的功就越大，电源提供的电压也就越大。电动势是表征电源提供电能能力大小的物理量，电动势在数值上等于电源未接入电路时两端的电压。
电源把单位正电荷从电源“-”极搬运到“+”极，外力（非静电力）克服电场力所做的功，称为电源的电动势，用符号E表示。
电动势的单位和电压的单位相同，为伏特（V）。规定电动势的方向为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。
5.电流、电压的参考方向（1）电流、电压的参考方向。在电路的分析计算中，流过某一段电路或某一元件的电流实际方向或两端电压的实际方向往往很难确定，为了进行分析和计算电路，需要先引入电压的参考方向以及电流的参考方向概念，即先假设电流的方向和电压的方向。
为了方便分析计算电路，人为地指定的电压、电流方向，称为电压、电流的参考方向。
对于电路的某个电流、某两点的电压而言，它们的实际方向只有两种可能，当任意指定了一个参考方向后，实际方向要么与参考方向一致，要么与参考方向相反。实际方向与参考方向一致时，取正值；实际方向与参考方向相反时，取负值，如图1-5（a）、（b）所示，它反映了电流的实际方向与参考方向的关系。图1-5 电流实际方向与参考方向的关系
关于电流和电压的参考方向，需要注意以下两点：
① 电流、电压的参考方向可以任意选定。但一经选定，在电路分析计算过程中不能改变。
② 分析电路时，一般要先标出参考方向再进行计算，在电路中，所有标注的电流、电压方向均可认为是电流、电压的参考方向，而不是指实际方向。实际方向由计算结果确定：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。（2）电流、电压的关联参考方向。电流和电压参考方向可以任意选取，因此电流和电压参考方向可以选取为一致，也可以选取为相反方向，如图1-6所示。图1-6 电流和电压参考方向的选择
当电流和电压的参考方向一致时，称为关联参考方向，如图1-6（a）所示。在电流和电压选取关联参考方向时，功率为：
P=UI>0，元件吸收功率；P=UI<0，元件发出功率。
当电压和电流参考方向相反时，称为非关联参考方向，如图1-6（b）所示。在电流和电压选取非关联参考方向时，功率为：
P=-UI>0，元件吸收功率；P=-UI<0，元件发出功率。
需要指出的是，一般在分析计算电路时，电流、电压都采取关联参考方向。
5.电功率和电能
电功率是电路分析中经常用到的一个物理量。传递转换电能的速率称为电功率，简称功率，用英文字母p或P表示。习惯上，都把发出或吸收电能说成发出或吸收功率。功率表示为：
式中，w为电能。
在国际单位制（SI）中，功率的单位为瓦（特）（W），在实际
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