第二章直流電路

1、2.1電阻串聯(lián)電路& 2.2電阻并聯(lián)電路、授課章節(jié)2.1電阻串聯(lián)電路 &2.2電阻并聯(lián)電路二、學(xué)時安排2學(xué)時三、教學(xué)目標(biāo)1、掌握電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。2、掌握并會應(yīng)用串聯(lián)電路分壓公式、并聯(lián)電路分流公式3、了解電壓表、電流表擴(kuò)大量程的原理。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：1、串聯(lián)、并聯(lián)電路各自的特點(diǎn)。2、分壓、分流公式。難點(diǎn)：串聯(lián)電路分壓公式、并聯(lián)電路分流公式得理解與應(yīng)用。五、教具電化教學(xué)設(shè)備。六、教學(xué)方法講授法，多媒體課件。七、教學(xué)過程I 導(dǎo)入復(fù)習(xí)舊課：相關(guān)電路的基礎(chǔ)知識，基本定律。本次課的學(xué)習(xí)要介紹的是電路中最基本的連接方式 一一串聯(lián)電路、并聯(lián)電 路。II.新課一、串聯(lián)電路把幾個電阻一次連接起

2、來，組成中間無分支的電路，叫做電阻串聯(lián)電路。女口 下圖1所示為兩個電阻組成的串聯(lián)電路十-n+I1 4-1冬11+一 fX（a）電阻串聯(lián)（b）等效電路圖1電阻串聯(lián)電路串聯(lián)電路的特點(diǎn)：1. 串聯(lián)電路中電流處處相等。當(dāng)n個電阻串聯(lián)時，貝UIl = I 2 = I 3 二 in（式 2-1）2. 電路兩端的總電壓等于串聯(lián)電阻上分電壓之和。U 二U, U2 U3Un（式 2-2）3. 電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。R叫做Ri，R2串聯(lián)的等效電阻，其意義是用 R代替Ri，R2后，不影響電路 的電流和電壓。在圖1中，（b）圖是（a）圖的等效電路。當(dāng)n個電阻串聯(lián)時，貝UR 二 R R2 R3Rn（式 2-3

3、）4. 串聯(lián)電路中的電壓分配和功率分配關(guān)系P2由于串聯(lián)電路中的電流處處相等，所以PnR1R2RnR2Rn上述兩式表明，串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電壓與各個電阻的阻值成正比；各個電阻所消耗的功率也和各個電阻阻值成正比。推廣開來，當(dāng)串聯(lián)電路有n個電阻構(gòu)成時，可得串聯(lián)電路分壓公式RiR1R2 R3 - RnU2R2R1R2 R3 皆補(bǔ) Rn（式 2-5）UnRnR1R2 R3 Rn提示：在實(shí)際應(yīng)用中，常利用電阻串聯(lián)的方法，擴(kuò)大電壓表的量程二、電阻并聯(lián)電路把兩個或兩個以上的電阻接到電路中的兩點(diǎn)之間，電阻兩端承受同一個電壓+ 一工12-b心（a）并聯(lián)電路的電路，叫做電阻并聯(lián)電路。I-0（b）等奴電路圖2電

4、阻并聯(lián)電路并聯(lián)電路的特點(diǎn)：1、電路中各個電阻兩端的電壓相同即U“ =U2 =u3 二 二Un（式 2-6）2、電阻并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和即I = h 丨2 13 Tn（式 2-7）3、并聯(lián)電路的總阻值的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)的和即 丄二丄.丄.丄（式2-8）R Ri R2 R3Rn4、電阻并聯(lián)電路的電流分配和功率分配關(guān)系 在并聯(lián)電路中，并聯(lián)電阻兩端電壓相同，所以U 二 Rl二 R?l 2 = R3I 3 二=Rn I n2URF 二 R2 巳二 R3F3 二 二 RnPn上式表明，并聯(lián)電路中各支路電流與電阻成反比；各支路電阻消耗的功率和 電阻成反比。當(dāng)兩個電阻并聯(lián)時，通過每個電阻的

5、電流可以用分流公式計(jì)算，如圖2-8所R2RR2R1R-iR2示，分流公式為：（式 2-9）（式2-9）說明，在電阻并聯(lián)電路中，電阻小的支路通過的電流大；電阻大 的支路通過的電流小。注意：電阻并聯(lián)電路在日常生活中應(yīng)用十分廣泛，例如：照明電路中的用電 器通常都是并聯(lián)供電的。只有將用電器并聯(lián)使用，才能在斷開、閉合某個用電器 時，或者某個用電器出現(xiàn)斷路故障時，保障其他用電器能夠正常工作。III.例題講解，鞏固練習(xí)串聯(lián)電路例題講解：見 .1例題1,例題2。并聯(lián)電路例題講解：見 .2例題1,例題2。IV小結(jié)表1.電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)串聯(lián)并聯(lián)電流1 1 =丨2 二=1 n1 = h 十 1 2 + I n

6、兩個電阻并聯(lián)時的分流公式為R2R1打= I，I2 =1IRi + R2R+rA()s-1/ _JL_圖1理想電壓源的符號(a) 是理想電壓源的一般表示符號，符號“表示理想電壓源的參考極性。(b) 表示理想直流電壓源。(c) 是干電池的圖形符號，長線段表示高電位端，短線段表示低電位端。3、理想電壓源的性質(zhì)(1) 理想電壓源的端電壓是常數(shù) Us,或是時間的函數(shù)u(t)，與輸出電流無 關(guān)。(2) 理想電壓源的輸出電流和輸出功率取決于外電路。(3) 端電壓的輸出電流和輸出功率取決于外電路。(4) 端電壓不相等的理想電壓源并聯(lián)或端電壓不為零的理想電壓源短路， 都是沒有意義的。4、實(shí)際電壓源可以用一個理想

7、電壓源和一個電阻串聯(lián)來模擬，此模型稱為實(shí)際電壓源模瓦型。電阻R叫做電源的內(nèi)阻，有時又稱為輸出電阻。圖2實(shí)際直流電壓源實(shí)際直流電壓源端電壓為:U 二Us -IRi、電流源1理想電流源：輸出電流不受外電路影響，只依照自己固有的規(guī)律隨時間 變化的電源。2、理想電流源的符號：(1)理想電流源的輸出電流是常數(shù)Is， 或是時間的函數(shù)i(t)，與理想電流源的端電 壓無關(guān)。(2) 理想電流源的端電壓和輸出功率 取決于外電路。(3) 輸出電流不相等的理想電流源串聯(lián)或輸出電流不為零的理想電流源開 路，都是沒有意義的。0O圖4實(shí)際直流電流源模型4、實(shí)際電流源模型：可以用一個理想電流源和一個電阻并聯(lián) 來模擬，此模型稱

8、為實(shí)際電流源模型。如圖 3所示。實(shí)際直流電流源輸出電流為、電壓源與電流源的等效變換在電路分析和計(jì)算中，電壓源和電流源是可以等效變換的。注意：這里等效變換是對外電路而言的，即把它們與相同的負(fù)載連接，負(fù)載兩端的電壓、負(fù)載中的電流、負(fù)載消耗的功率都相同。ERo兩種電源等效變換關(guān)系有下式?jīng)Q定:（式 2-13）U - Ro I s（式 2-14）jfliJ(盡1O1(圖5電壓源與電流源的等效變換注意:1、應(yīng)用（式2-13）可將電壓源等效變換成電流源，內(nèi)阻 R0阻值不變，要注意 將其改為并聯(lián)；應(yīng)用（式2-14）可將電流源等效變換成電壓源，內(nèi)阻 Ro阻值不 變，要注意將其改為串聯(lián)。電壓源與電流源的等效變換指

9、的是實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源之間的 等效變換。理想電壓源與理想電流源之間是不能進(jìn)行等效變換的。2、等效變換時，Us與Is的方向是一致的，即電壓源的正極與電流源輸 出電流的一端相對應(yīng)。III.例題講解，鞏固練習(xí)略。（見教材.8例題）IV小結(jié)1、理想電壓源輸出電壓不受外電路影響，僅于自身固有規(guī)律有關(guān)；2、理想電流源輸出電流不受外電路影響，僅于自身固有規(guī)律有關(guān)；3、 應(yīng)用（式2-13）、（式2-14）可完成電壓源與電流源的等效變換，在進(jìn)行 電路分析時，這是經(jīng)常用到的一種方法。可以是電路分析變得簡單。V.作業(yè)略。2.9戴維寧定理一、教學(xué)目標(biāo)3、理解二端網(wǎng)絡(luò)及戴維寧定理。4、能應(yīng)用戴維寧定理解只含兩個網(wǎng)孔

10、的復(fù)雜電路。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：戴維寧定理的含義及應(yīng)用。難點(diǎn)：同重點(diǎn)。三、教具電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過程I 導(dǎo)入復(fù)習(xí)舊課，提問知識點(diǎn)；講解處理課后練習(xí)中有難度的習(xí)題。II.新課一、二端網(wǎng)絡(luò)定義：任何具有兩個引出端的電路（也叫網(wǎng)路或網(wǎng)絡(luò)）都叫二端網(wǎng)絡(luò)。分類：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中是否含有電源進(jìn)行分類，有電源的叫做有源二端網(wǎng)絡(luò)，否 則叫做無源二端網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)我們之前學(xué)習(xí)的一些電路等效變換的知識可以知道：一個無源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個等效電阻 R來代替；一個有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個等效電壓源Uso和Ro來代替。任何一個有源復(fù)雜電路，把所研究支路以外部分看成一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，將 其

11、用一個等效電壓源Uso和Ro來代替，就能化簡電路，避免了繁瑣的計(jì)算。二、戴維寧定理1、含義：線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對外電路來說，可以用一個等效電壓源代替。 等效電壓源的電動勢 Eo等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓 Uoc，而等效 電源的內(nèi)阻Ro等于二端網(wǎng)絡(luò)中，各電動勢置零后所得無源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的等效電阻Req。以上表述可以用圖1來表示。圖1 戴維寧定理計(jì)算：（1）等效電壓源的電動勢Uoc等于有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓 Uab；（2）等效電阻等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)中，各個電源置零后，（即理想電壓源 短路、理想電流源開路）所得的無源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的等效電阻。2、戴維寧定理證明：（根據(jù)課時安排）

12、（注：此證明必須在講授完疊加定 理之后進(jìn)行。）這里給出戴維寧定理的一般證明。圖2（a）為線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)A與負(fù)載網(wǎng) 絡(luò)N相連，設(shè)電壓為u。負(fù)載上電流為i，根據(jù)替代定理將負(fù)載用理想電流源i替 代，如圖2（b）所示。圖2替代后不影響A中各處的電壓和電流。由疊加定理 u可以分為兩部分，如 圖3所示，即： a +其中m是A內(nèi)所有獨(dú)立源共同作用時在端口產(chǎn)生的 開路電壓，山是僅由電流源i作用在端口產(chǎn)生的電壓，即：戸口“，瓦:?因此-斤/ 上式表示的電路模型如圖4所示。這就證明了戴維寧定理是正確的圖43、應(yīng)用戴維寧定理求解電路的方法和步驟（1）斷開待求支路，將電路分為待求支路和有源二端口網(wǎng)絡(luò)兩部分。（2

13、）求出有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓Uab，即為等效電源的電動勢Eoo（3）將有源二端網(wǎng)絡(luò)中各電源置零后，計(jì)算無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。（4）將等效電源于待求支路連接，形成等效簡化回路，根據(jù)已知條件求解。III.例題講解，鞏固練習(xí)略。（見教材-9例題）IV小結(jié)（1）戴維寧定理含義。（2）應(yīng)用戴維寧定理求解電路的方法和步驟。V.作業(yè)略。2.10疊加定理、教學(xué)目標(biāo)1、了解疊加定理。2、掌握疊加定理的應(yīng)用條件。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：疊加定理的內(nèi)容及應(yīng)用。難點(diǎn)：同重點(diǎn)。三、教具電化教學(xué)設(shè)備。四、教學(xué)方法講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過程I 導(dǎo)入復(fù)習(xí)舊課，講解上次的課后習(xí)題。本節(jié)我們所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是

14、一一疊加定理。疊加定理是反映線性電路基本性 質(zhì)的一個重要定理。這里線性電路的概念必須明確：僅由線性電路元件和獨(dú)立電源（電壓源和電 流源）組成的電路為線性電路。線性電路的參數(shù)不隨外加電壓及通過其中的低鈉 硫而變化，即電壓和電流成正比。II.新課1、疊加定理表述為：在線性電路中，任一支路的電流 （或電壓）都可以看成是 電路中每一個獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時，在該支路產(chǎn)生的電流 （或電壓）的代數(shù) 和。2、疊加定理的證明：（根據(jù)課時安排）說明：圖中所標(biāo)注 Gi, G2, G3表示的是元件的電導(dǎo)。可將其理解為 1/Ri、 1/R2、1/R3簡寫形式。圖1所示電路應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電流法：L1- 叫2 丄 iUS3

15、J_ hlW- M j :1T _ _ -解得節(jié)點(diǎn)電位：G 1 Gi 1G 1 g圖1支路電流為:石二（氣廠叫jq二（：；一尸s+sL =（% -備咫=（7r）% 亠 C- E）町+7TFIjj + Lr j（j-j 十 a?LTj 十 “3以上各式表明：結(jié)點(diǎn)電壓和各支路電流均為各獨(dú)立電源的一次函數(shù)，均可看 成各獨(dú)立電源單獨(dú)作用時，產(chǎn)生的響應(yīng)之疊加，即表示為：% = Vn+tfas5 + 衍如=!? + 謂 + 謂4 =卯1 +鳥盹2 +如伽=if + f f右二qii+為當(dāng)S3二酉+右+心式中ai,a2,a3 ， bi,b2,b3和ci,c2,c3是與電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)有關(guān)的系數(shù)。3、疊加定

16、理注意事項(xiàng)（1）疊加定理僅適用于線性電路，不適用于非線性電路；僅適用于電壓、 電流的計(jì)算，不適用于功率的計(jì)算。（2）當(dāng)某一獨(dú)立電流源單獨(dú)作用時，其他獨(dú)立源的參數(shù)都應(yīng)置為零，即電 壓源代之以短路，電流元代之以開路。（3）應(yīng)用疊加定理求電壓、電流時，應(yīng)特別注意各分量的符號。若分量的 參考方向和原電路中的參考方向一致，則該分量取正號；反之則取負(fù)號。（4）疊加的方式是任意的，可以一次使一個獨(dú)立源單獨(dú)作用，也可以一次 使幾個獨(dú)立源同時作用，方式的選擇取決于對分析計(jì)算問題的簡便與否。III.例題講解，鞏固練習(xí)略。（見教材-10例題1,例題2）【例題3】計(jì)算 圖示電路的電壓u6V* 12V+ -例題3圖解：應(yīng)