第二单元模块1直流电路的简化.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,第二单元 电路分析方法的学习模块,1,直流电路的简化,学习目的,能力目标,能熟练应用欧姆定律；,能进行电阻串、并联计算；,能进行电阻混联电路的计算；,能用电路的等效变换方法计算电路的各个参数,。,学习目的,2.,知识目标,掌握电阻串联电路的电阻、电压、电流和功率特性；,掌握电阻并联电路的电阻、电压、电流和功率特性；,掌握电阻混联电路的等电位分析法；,掌握电压源、电流源及等效变换。,学习内容,电阻的联结与等效,项目,1,电源的等效变换及其应用,项目,2,学习内容,电阻的联结与等效,项目,1,(5),电阻串联具有,分压作用,，即,串联电路特点：,(1),流过串联各元件的电流相等，即,I,1,=I,2,=I,3,;,(2),等效电阻,(3),总电压,(4),总功率,在实际中，利用串联分压的原理，可以扩大电压表的量程。,R=R,1,+R,2,+R,3,;,U=U,1,+U,2,+U,3,;,P=P,1,+P,2,+P,3,；,知识链接,例,1:,现有一表头，满刻度电流,I,Q,=50A,，表头的电阻,R,G,=3k,，若要改装成量程为,10V,的电压表，如图所示，试问应串联一个多大的电阻？,解：,当表头满刻度时，它的端电压为,U,G,=5010,-6,310,3,=0.15V,。设量程扩大到,10V,时所需串联的电阻为,R,，则,R,上分得的电压为,U,R,=10,0.15=9.85V,，故,即应串联,197k,的电阻，方能将表头改装成量程为,10 V,的电压表。,边学边练,要求：,现有一只量程为,50,mA,、内阻为,2,的毫安表一只，需要扩大其电压的量程，具体要求如下：,电压量程：,5V,、,10V,、,20V,三档。,5V,档的串联电阻,设计,1,10V,档的串联电阻,20V,档的串联电阻,边学边练,(3),总电阻的倒数,即,总电导,G=G,1,+G,2,+G,3,；,2,、电阻的并联,将几个电阻元件都接在两个共同端点之间的连接方式称之为并联。,并联电路特点：,(1),并联电阻两端电压相等，即,U=U,1,=U,2,=U,3,；,(2),总电流,I=I,1,+I,2,+I,3,；,(4),总功率,P=P,1,+P,2,+P,3,；,(5),分流作用,利用电阻并联的分流作用，可扩大电流表的量程。,知识链接,例,2,：,有一个直流电流表，其量程,Ig=10mA,，表头内阻,R,g,=200,，现将量程扩大到,1A,，试画出电路图，并求需并联的电阻,R,多大？,解：,I,g,I,R,g,R,Exercises,：,2,5,边学边练,解,：（,1,）因外接电源符合各灯泡额定值，各灯泡正常发光，故总功率为,P=P,1,+P,2,+P,3,=100+60+40=200W,（,2,）总电流与各灯泡电流为：,(3),等效电阻为,例,3:,有三盏电灯并联接在,110V,电源上，其额定值分别为,110 V/100W,110 V/60W,110V/40W,，求总功率,P,、总电流,I,以及通过各灯泡的电流及等效电阻。,边学边练,要求：,现有一只量程为,50,mA,、内阻为,2,的毫安表一只，需要扩大其电流的量程，具体要求如下：,电流量程：,100mA,、,200mA,、,400mA,三档。,I,1,：,100mA,I,2,：,200mA,I,3,：,400mA,R,1,0.5,，,R,2,1,0.5,0.5,，,R,3,2,1,1,设计,2,实际的电流表,边学边练,3,、电阻的混联,电阻的串联和并联混合联接的方式称为电阻的混联。,例,4:,如图（,a,）电路是一个电阻混联电路，各参数如图中所示，求,a,中两端的等效电阻,R,ab,。,边学边练,解：首先从电路结构根据电阻串、并联的特征来区分哪些电阻属串联，哪些是属并联？,边学边练,例,5,：,如图电路是一个电阻混联电路，各参数如图中所示，求图中两端的等效电阻,R,ab,。,3,6,1,7,9,9,7,6,1,3,9,3,6,7,R,ab,4.5,边学边练,练习,1 P70 2-1,边学边练,例,7:,如图所示的是一个,衰减器电路,，电路中,R,1,=R,2,=R,3,=R,6,=50,，,R,4,=R,5,=100,，输入电压,U,a,=10V,，在输出端开路时各档输出电压,U,b1,、,U,b2,、,U,b3,及各电阻上电流各为多少？,解：,边学边练,二、,电阻的,Y(T,型,),(,型,),变换,等效变换,Y,a,I,1,I,2,I,3,b,c,R,1,R,3,R,2,a,c,b,R,31,R,23,R,12,I,1,I,2,I,3,变换条件,:,等效变换后电路的外部性能保持不变。,知识链接,P36,1,、,形变换,Y,形的公式,当,形电路的三个电阻相等时，即,Y,a,等效变换,a,c,b,R,31,R,23,R,12,I,1,I,2,I,3,I,1,I,2,I,3,b,c,R,1,R,3,R,2,知识链接,2,、,Y,形变换成,形的公式,当,Y,形电路的三个电阻相等时，即,则,应当指出，上述等效变换公式仅适用于无源三端电路。,Y,a,等效变换,a,c,b,R,31,R,23,R,12,I,1,I,2,I,3,I,1,I,2,I,3,b,c,R,1,R,3,R,2,知识链接,Y,Y,a,等效变换,a,c,b,R,31,R,23,R,12,I,1,I,2,I,3,I,1,I,2,I,3,b,c,R,1,R,3,R,2,知识链接,P37,例,8,：,对图示电路求总电阻,R,12,1,由图：,R,12,=2.684,R,12,2,R,12,2,1,2,2,1,1,C,D,1,2,1,1,0.4,0.4,0.8,2,R,12,1,0.8,2.4,1.4,1,2,1,2,2.684,P37,边学边练,练习,1 P38 2-2-2,边学边练,练习,2 P71 2-6(b),作业,P35 2-1-1,P71 2-6(a),边学边练,作业要求：独立思考、相互讨论、按时交作业。,学习内容,电源的等效变换及其应用,项目,2,明确任务,本项目的任务，即要求同学们能进行电压源、电流源之间的等效变换，并计算电路的各个参数。,讨论：如何求解上述电路中的电流,I,？,6V,3,+,+,12V,2A,6,1,1,2,I,电压源,(,voltage source,):,以电压的形式向电路供电；,一,、,电压源,与电流源模型,1,、,电压源,电流源,(,current source,):,以电流的形式向电路供电。,图,1-9,理想电压源,图,1-11,实际电压源,P39,知识链接,太阳能电池,2,、,电流源,图,1-12,理想电流源,图,1-15,实际电流源,知识链接,1,、,电压源的串联,U,s1,U,s2,U,sn,U,s,U,sk,的参考方向与,Us,的参考方向一致时，式中,U,sk,的前面取“”号，否则取“,-”,号。,知识链接,二、电源的联结,2,、,电流源的并联,I,s1,I,s2,I,sn,I,s,I,sk,的参考方向与,I,s,的参考方向一致时，式中,I,sk,的前面取“”号，否则取“,-”,号。,知识链接,条件：,极性相同，电压值相,等的理想电压源可以,并联（增大电流，提高,功率）。,电流值相等的理想电流,源串联无任何意义。,3,、电压源的并联和电流源的串联,P39,知识链接,4,、电压源与其他元件并联,该并联电路可以用一个等效电压源来代替，该电压,源的电压仍为,Us,，电流,I,由外部电路决定。,U,s,I,s,I,U,s,R,U,s,I,I,知识链接,5,、电流源与其他元件串联,该串联电路可以用一个等效电流源来代替，该电流,源的电流仍为,Is,，电压,U,由外部电路决定。,U,s,I,s,R,I,s,I,s,U,U,U,知识链接,例,1,：求图示电路的最简等效电路。,10V,1A,2A,5,Exercises,：,2,3,2,（,a,）（,b,）,边学边练,例,2,：,求下列各电路的等效电源,解,:,+,a,b,U,2,5V,(a),+,+,a,b,U,5V,(c),+,a,+,-,2V,5V,U,+,-,b,2,(c),+,(b),a,U,5A,2,3,b,+,(a),a,+,5V,3,2,U,+,a,5A,b,U,3,(b),+,边学边练,三、电压源与电流源的,等效变换,由图,a,：,U,=,E,IR,0,由图,b,：,U,=,(,I,S,I)R,0,=,I,S,R,0,IR,0,I,R,L,R,0,+,E,U,+,电压源,等效变换条件,:,E,=,I,S,R,0,R,L,R,0,U,R,0,U,I,S,I,+,电流源,知识链接,等效变换,时，两电源的,参考方向,要一一对应。,理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,电压源和电流源的等效关系,只,对,外,电路而言,，,对电源,内部则是,不等效的。,注意事项：,任何一个电动势,E,和某个电阻,R,串联的电路，,都可化为一个,电流为,I,S,和这个电阻并联的电路,。,R,0,+,E,a,b,I,S,R,0,a,b,R,0,+,E,a,b,I,S,R,0,a,b,P42,知识链接,+,a,b,U,2,5V,(a),+,a,5A,b,U,3,(b),+,例,3,：,求下列各电路的等效电源,边学边练,例,4,：,将所示电路化简为一个实际电流源模型,。,边学边练,边学边练,例,5,：已知,I,s1,3A,，,R1,R2,5,，,U,s2,10V,，求电流,I,。,边学边练,解：,U,s1,I,s1,R1,35,15V,I,(U,s1,U,s2,)/,（,R1,R2,）,0.5A,例,6,：,试用电压源与电流源等效变换的方法计算,2,电阻中的电流。,解,:,8V,+,2,2,V,+,2,I,(d),2,由图,(d),可得,6V,3,+,+,12V,2A,6,1,1,2,I,(a),2A,3,1,2,2V,+,I,2A,6,1,(b),4A,2,2,2,2V,+,I,(c),边学边练,边学边练,Exercises:2-10,例,7,：,试用电压源与电流源等效变换的方法计算图示电路中,1,电阻中的电流。,解：,统一电源形式,2,+,-,+,-,6V,4V,I,2A,3,4,6,1,2A,3,6,2A,I,4,2,1,1A,I,4,2,1,1A,2,4A,边学边练,解：,I,4,2,1,1A,2,4A,1,I,4,2,1A,2,8V,+,-,I,4,1,1A,4,2A,I,2,1,3A,边学边练,作业,P43 2,3,4,边学边练,