任务1 双电源供电电路基本物理量测量分析
[任务导入]
作为电力系统中一名电气设备运行与维护人员，日常巡视工作的一部分是观察分析电气设备相关的基本物理量，这些基本物理量的值要在正常范围内，超出正常值表明电气设备出现异常，需要给予重点关注，那么电气设备的基本物理量有哪些？这些物理量又该如何测量呢？电气设备的额定值（正常值）是怎么定义的？在电气设备的哪些地方可以找到电气设备额定值？电气设备在额定电压下工作时其工作电流是否一定是额定电流呢？完成任务1的学习后这些问题将得到很好的解答。
[学习目标]
1）了解电流、电压、电位、电动势、功率、电能的概念。
2）掌握电流的测量分析方法。
3）掌握电压、电位、电动势的测量分析方法。
4）掌握功率的计算方法。
5）掌握功率的测量方法。
[工作任务]
图1-1-1为双电源供电电路，US1=12V、US2=15V、R1=100Ω、R2=200Ω，各元件都有其额定值，在双电源供电方式下，需要测量流过各元件的电流及各元件两端的电压。在实际工作中会把这些额定值通过测量装置进行监测，一旦出现异常将会报警。本次任务是识别图1-1-1中各元件额定值，并测量验证元件实际运行值。
图1-1-1 双电源供电电路图
[任务仿真]
教师使用Multisim软件按照图1-1-1连接双电源供电电路。连接好电路后，教师分别使用电流表测量各支流电流，使用电压表测量任意两点之间电压，使用功率表测量各元件功率，测量时要求学生注意电流表、电压表、功率表极性、量程、连接方法及读数。
1-1-1 任务仿真
[任务实施]
电路中基本元件及基本物理量的分析很重要，所以首先要学会使用常用仪表对电路中的基本元件及物理量进行测量分析，再使用电路的基本理论进行理论方面的分析计算，最后验证理论分析和实际测量的一致性。理论分析和实际测量是学习电工技术的两个重要方面，缺一不可，不能只重视理论分析能力，而忽略动手实践能力。
1.认识元件、连接电路
1）元件模型。在电工技术的电路原理图中，不可能把每个元件都完全按照其原型画出来，只能用一些特定符号来表示。
电路中基本理想元件有5种：电阻元件、电感元件、电容元件、理想电压源和理想电流源。它们都是通过两个连接端子与电路相连的，因此又称二端元件。基本理想电路元件符号如图1-1-2所示，均由图形符号和文字符号组成，请学生将电路元件符号与实物模型对照学习。
图1-1-2 基本理想电路元件符号
2）连接电路。按照图1-1-1所示的实验电路连接电路。
2.测量分析直流电路的电流
1）直流电流表的使用。在测量直流电路的电流时，需要将直流电流表串联接入电路中，如图1-1-3所示。图1-1-1中电流方向为假设方向，假设方向可以任意，但是测量时一定要让假设电流从直流电流表的正极流入、负极流出，同时还需要正确估计被测值，从而选取直流电流表的适当量程。电流表的内阻很小，在某些情况下可以忽略不计。
图1-1-3 直流电流表的使用
2）测量分析直流电流。测量图1-1-1中各元件上的电流I1、I2、I3，并将数据填入表1-1-1中，测出的电流为正说明假设电流方向和实际方向相同，测出的电流为负说明假设电流方向和实际方向相反，根据测量出的电流值分析是否超过元件额定电流值。
表1-1-1 电流的测定（单位：A）
3.测量分析直流电路的电压、电位
1）直流电压表的使用。在测量直流电路中某个元件两端的电压时，需要将直流电压表的两极接在待测元件两端，与待测元件并联，如图1-1-4所示，直流电压表的正极接参考高电位点，负极接参考低电位点；同时，还应正确估计被测值，从而选取电压表的适当量程。测量电路中某点电位时，直流电压表的负极需要接参考点，正极接待测点。
图1-1-4 直流电压表的使用
直流电压表的内阻很大，一般情况下可以忽略它对电路的影响。
2）测量分析直流电压、电位。分别以图1-1-1中的A、B点作为电位参考点，测量电路中其他各点的电位值及相邻两点之间的电压值UAB、UAC、UAD、UBC、UBD、UBA，将测得的数据填入表1-1-2中。
表1-1-2 电位、电压的测定（单位：V）
3）观察实验数据后思考两个问题：①电位参考点不同，各点电位是否相同；②电位参考点不同，两点之间的电压是否相同。为了使实验结果更具普遍性，可以在教师指导下改变元件参数进行多次测量，查看实验结果是否具有普遍性。
4.测量分析直流电路功率
使用一个直流电流表和一个直流电压表就能测量计算出电路元件产生的功率，具体电路如图1-1-5所示。
图1-1-5 测量直流电路元件产生的功率
其中，电流表与被测元件串联，电压表与被测元件并联。电流表和电压表参考方向一致，被测元件产生的功率为两表读数的乘积；电流表和电压表参考方向不一致，被测元件产生的功率为两表读数的乘积的相反数。用此方法，测量图1-1-1所示电路中各元件产生的功率，填入表1-1-3中，功率大于零为负载，功率小于零为电源。
表1-1-3 功率计算
5.测量交流电路的电压、电流
1）交流电流表。交流电流表与直流电流表不同，它不用区分正、负极，只需选择适当量程将其串入电路即可。
2）交流电压表。交流电压表与直流电压表不同，它不用区分正、负极，只需选择适当量程将其并联在待测电路两端即可。
[总结与提升]
测量电流时电流表应串联到电路中，测量电压时电压表应并联到电路中，测量时要注意表的量程、极性、被测量的性质和读数方法。一个复杂的直流电路，当电路中物理量方向不确定时，需要先假设电流方向，然后让电压方向和电流方向保持一致，测量时根据参考方向进行仪表连接，测量值为正表明实际方向和假设方向相同，测量值为负表明实际方向和假设方向相反。测量功率时，电流和电压参考方向一致，被测元件产生的功率为两表读数的乘积。
电位是相对量，和参考点选取有关；电压是绝对量，和参考点选取无关。一般直流电路选取电源负极为零电位点，交流电路选取大地为零电位点。
[知识链接]