電路分析教案概要

1、教學(xué)方法說明本章內(nèi)容從 電阻的串并聯(lián)的 等效變換開始， 因?yàn)殡娮璧拇?聯(lián)最為常見，用 電阻用并聯(lián)等效 變換的方法能將 一個(gè)電路化簡(jiǎn)為 單回路電路，計(jì) 算極為簡(jiǎn)單。不 能用電阻用并聯(lián) 等效變換法化簡(jiǎn) 的，才根據(jù)不同 電路結(jié)構(gòu)要用后 面講的幾種方法 解決。在這些方 法中，支路電流 法最為基本，是 直接應(yīng)用基爾霍 夫定律列出聯(lián)立 方程求解；疊加 原理和戴維南定 理是本章重點(diǎn)， 在本課程中經(jīng)常 用到。對(duì)于電阻用第2章直流電路的分析方法本章要求：1、掌握電阻串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)的特點(diǎn)及應(yīng)用。2、掌握用支路電流法、疊加原理、戴維南定理 分析電路的方法。3、理解實(shí)際電源的兩種模型及其等效變換。本章重點(diǎn)：1、疊

2、加原理、戴維南定理。2、電壓源與電流源的等效變換。本章難點(diǎn)：電壓源、電流源。教學(xué)時(shí)數(shù)：18學(xué)時(shí)教學(xué)方法：多媒體教學(xué)教學(xué)內(nèi)容：2.1 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)及等效變換一、電阻的串聯(lián)：(1)電路中流過每個(gè)電阻的電流都相等，即I=I1=I2=In(2)電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即U =U1 + U2 + +UnU =U1 + U2 = (R1 + R2 ) I = RI(3)電路的等效電阻(總電阻)等于各串聯(lián)電阻之和，即 R = R1 + R2 + R3 + + Rn(4)分壓關(guān)系：-電路中各電阻上的電壓與各電阻的阻值成正比。5=凡=£f1Ri %,Rn.Un = U R(

3、5)串聯(lián)各電阻的功率與阻值成正比。R ：P2 : " = Ri ：R2 : R3(6)串聯(lián)電路總功率等于各電阻功率之和。222P =UI = I2R 12R2 I2R = P P2 P3舉例：有一個(gè)表頭，它的滿刻度 Ig是50仙A(即允許通過的最大電流)： 內(nèi)阻Rg是3 KQ0若改裝成量程為 10V的電壓表，應(yīng)串聯(lián)多大的電阻？U=U1=U2=UnIgRbu二、電阻的并聯(lián)：(1)電路中各電阻 兩端的電壓相等，并 且等于電路兩端的 電壓，即(2)電路的總電流等于各電阻中的電流之和，即 I =I1 + I2 + +In(3)電路的等效電阻(總電阻)的倒數(shù)，等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即111

4、.1T 5 十 rR R1 R2 RnR1 R2R 12R1R2(4)分流關(guān)系：-各支路分配的電流與支路的電阻值成反比。并聯(lián)這一節(jié)內(nèi) 容，雖然學(xué)生早 在物理課中學(xué) 過，但還是應(yīng)該 注意以下幾個(gè)問 題：從電路結(jié) 構(gòu)上講，所謂幾 個(gè)電阻串聯(lián)，就 是它們一個(gè)連一 個(gè)，其中它們通 過同一個(gè)電流； 所謂幾個(gè)電阻， 就是它們連在兩 個(gè)公共接點(diǎn)上， 其受到同一個(gè)電 壓。這一點(diǎn)學(xué)生 一定要掌握。幾個(gè)串聯(lián) 電阻或幾個(gè)并聯(lián) 電阻可以用一個(gè) 等效電阻來代 替?！暗刃А钡?概念很重要，是 分析電路的一種 分析方法，在本 課程中常用到。I戶BR2旦IRI2 = Ri +R .In = IRn所謂等效（例如等效電阻、等效

5、電源、等效電路（5）并聯(lián)各電阻的功率與電導(dǎo)成正比。Pi :巳：P3 = Gi G G舉例：有一滿偏電流Ig=100pA, 內(nèi)阻Rg=160（D的表頭，若要改變成能巴承測(cè)量1mA的電流表，問需并聯(lián)的分流I儂R電阻為多大？一解：IR=I-Ig=l 10-3-100 X0-6=900AR=IgRg/IR=100 X 1600/900=177.8 Q三、電阻的混聯(lián)：-電路中電阻元件既有串聯(lián)又有并聯(lián)的連接方式RIRI R2等效電路圖的畫法：1、在原電路圖中，給每一個(gè)連接點(diǎn)標(biāo)注一個(gè)字母（同一導(dǎo)線相連的各連接點(diǎn)只能用同一個(gè)字母）；2、按順序?qū)⒏髯帜秆厮椒较蚺帕?，待求端的字母置于始終兩端；R3、將各電阻依次

6、填入相應(yīng)的字母Ao N0之間。5 卜'例1:求圖示電路AB間的等效電B o1 I阻 Rab。其中 R1=R2=R3=2 ,R3等），就是在一 定條件下，兩種 不同的事物在某 些方面具有相等 的效果。電阻串聯(lián)起分壓作用，電阻并聯(lián)起分流作用。教材中兩個(gè)電阻的分壓公式 和兩個(gè)電阻的分 流公式在分析和 計(jì)算電路時(shí)很有 用處，應(yīng)讓學(xué)生 一定熟記。有時(shí)不需 要精確計(jì)算，只 要求估算。阻值 相差很大的兩個(gè) 電阻，小電阻的 分壓作俑常忽略 不計(jì)；阻值相差 很大的兩個(gè)電阻 并聯(lián)，大電阻的R4=R5=4Q 。分流作用常忽略例2:求圖示電路AB間的等效電阻Rab不計(jì)。I1IA Ri R2 R3 B例3:求圖

7、示電路AB間的等效電阻RabAr tE 丁R10R4T R3c CZIUR2fB例 4:如圖所示，已知 R1=8Q , R2=3Q , R3=6Q, R4=10Q , E=6V, r=1 Q求總電流I及R4消耗的功率。A E ricl R4r r|7R2R3|B T思考題：如圖所示，求流過電源的電流。四、等效變換二端網(wǎng)絡(luò)等效的概念(1)二端網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)是指復(fù)雜的電路。網(wǎng)絡(luò)只有兩個(gè)端鈕與外電路連接的電路， 叫二端網(wǎng)絡(luò)。(2)等效的概念-當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)A與二端網(wǎng)絡(luò)A1的端鈕的伏安特性相同時(shí)，即I = I1, U=U1,則稱A與A1是兩個(gè)對(duì)外電路等效的網(wǎng)絡(luò)。A外電品外電耨外電路外電路2.2電壓源、電流源及

8、其等效變換-、電壓源是實(shí)際電源(如干電池、蓄電池等)的一種抽象概念，簡(jiǎn)稱電壓源(1)符號(hào)與伏安特性：用符號(hào)Us表示。其中“+：' '”號(hào)是Us的參考極性。(2)特點(diǎn)：-輸出電壓恒定、輸出電流任意。它的端電壓固定不變，與外電路取用的電流 I無關(guān)； 通過它的電流取決于所連接的外電路，電流是可以改變的。 注意事項(xiàng)： 若電源的功率P<0,則Us是一個(gè)正在被充電的電池。 使用電壓源時(shí)，當(dāng)Usw 0寸，不允許將其“十、”產(chǎn)極短接, 否則短路電流很大，將電源燒壞。 當(dāng)Us = 0時(shí)，電壓源處于短路狀態(tài)。教學(xué)方法說明對(duì)于電壓 源、電流源及其 等效變換的內(nèi)容 在教學(xué)中應(yīng)注意 以下幾個(gè)幾點(diǎn)：

9、在教學(xué) 時(shí)，要從電壓源 引出電流源。要向?qū)W生 強(qiáng)調(diào)任何一個(gè)實(shí) 際電源都可以等 效為電壓源和電 流源這兩種電路 模型，兩者對(duì)外 電路也是等效 的，這反映在兩 者的外特性是一 樣的。則對(duì)電源 內(nèi)部是不等效 的。至于理想電 壓源和理想電流 源，它們是不等 效的。教學(xué)時(shí)注 意說明理想電壓 源和理想電流源2、實(shí)際電壓源(1)伏安特性：輸出電壓不再恒定。(2)特點(diǎn)： 由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成, 輸出電阻。Ro稱為電源的內(nèi)阻或?qū)嶋H上并不存在，只是抽象出來的一種元件模型。對(duì)理想電壓源和理想電流源必需要讓學(xué)生 當(dāng)Ro = 0時(shí)，實(shí)際電壓源就變成理想電壓源。二、電流源1、理想電流源建立起恒壓和恒 流的概念。解

10、決 此問題一定要通 過例題解決，并 要得出以下結(jié) 論：與理性電壓 源并聯(lián)的電阻并 不影響外電路電 阻上的電壓和電 流，它只改變了負(fù)載的電壓U = U s-IRo,即端電壓會(huì)隨電流的上升而有 所下降。理想電壓源中的 電流；與理性電 流源串聯(lián)的電阻 也不影響流過外 電路電阻上的電 流和其上電壓， 它只是改變了理 想電流源上的電 壓。不能讓學(xué)生 錯(cuò)誤的認(rèn)為理想是實(shí)際電源(如光電池)的一種抽象概念，簡(jiǎn)稱電流源。(1)符號(hào)與伏安特性：用符號(hào)Is表示。箭頭所指方向?yàn)镮s的參考方向。(2)特點(diǎn)：-輸出電流恒定，輸出電壓任意。 電流源流出的電流I是恒定的，即I = Is,與其兩端的電壓U 無關(guān)；.電流源的端電

11、壓取決于它所rI連接的外電路，端電壓是可以改變oh 口的。o 心 q j注意事項(xiàng)： 若電源的功率P< 0,則Is是一個(gè)正在被充電的電池。 使用電流源時(shí)，當(dāng)Is*。時(shí)，不允許將電流源開路，否則端電壓 將會(huì)很大，使電源損壞。Is=0時(shí)，電流源處于開路狀態(tài)。2、實(shí)際電流源(1)伏安特性：(2)特點(diǎn)：-輸出電流不再恒定。 由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成，Ro稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻。 負(fù)載的電壓I = Is -U/Ro,即電流會(huì)隨電壓的上升而有所下 降。當(dāng)Ro = 8時(shí)，實(shí)際電流源就變成理想電流源電流源上的電壓 為零。應(yīng)注意強(qiáng) 調(diào)：理想電壓源 短路，其短路電 流為無窮大；理 想電流源開路， 其開路

12、電壓為無 窮大。提醒學(xué) 生：電壓源和電 流源的等效變換 也是分析和計(jì)算 電路的一種常見 方法。三、電源模型的連接1、多個(gè)電壓源的等效：當(dāng)n個(gè)電壓源串聯(lián)時(shí)，可以合并為一個(gè)等效電壓源。局 H & 由 & mA+AA等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)等于各個(gè)電壓源電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即:等效電壓源的內(nèi)阻等于各串聯(lián)電壓源內(nèi)阻之和，即:r = r1r2nEEkkJ2、多個(gè)電流源的等效:當(dāng)n個(gè)電流源并聯(lián)時(shí)，可以合并為一個(gè)等效電流源。111=+ +rr1r21十 rn若n個(gè)電壓源并聯(lián),則并聯(lián)的各個(gè)電壓源的電壓必須相等，否等效電流源的電流Is等于各個(gè)電流源的電流的代數(shù)和，即：等效電流源內(nèi)阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電流源內(nèi)

13、阻的倒數(shù)之和，即:nIs - Iskk=1注意事項(xiàng):(口)實(shí)際電壓源由圖(a)得，則不能并聯(lián)。若n個(gè)電流源串聯(lián)，則串聯(lián)的各個(gè)電流源的電流必須相 等，否則不能串聯(lián)。四、兩種電源模型的等效變換P?s+ QqU = Us -IRs由圖(b)得，Ii = Is - Ui/R s所以，Ui = IsR's - I iR's根據(jù)等效的概念，當(dāng)這兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)相互等效時(shí)，有I=Ii,U=Ui, 比較式上面兩式得出，Us = IsR'sRs = R's -等效變換條件注意事項(xiàng)：(1)轉(zhuǎn)換前后Us與Is的方向，Is的參考方向應(yīng)該從電壓源的負(fù)極指 向正極。(2)進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，電壓源

14、用電阻和電流源并電阻兩者之間均可等效變 。1o換，Rs不一定是電源內(nèi)阻。(3)理想電壓源和理想電流源不能等一 /V 丫效互換。°°(4)理想電壓源和理想電流源或電阻并聯(lián)，由于與電壓源并聯(lián)的元件并不影響電壓源的電壓，所以對(duì)外電 路，它可以等效為一個(gè)電壓源，但等效電壓源的電流并不等于變換前 電壓源的電流。(5)理想電流源和理想電壓源或電阻串聯(lián)，由于與電流源串聯(lián)的元 件并不影響電流源的電流，所以對(duì)外電路，它可以等效為一個(gè)電流源, 但等效電流源的電壓并不等于變換前電流源的電壓。即、與理想電壓源并聯(lián)的所有電路元件失效；與理想電流源用 聯(lián)的所有電路元件失效(6)等效轉(zhuǎn)換只適用于外電路，

15、對(duì)內(nèi)電路不等效。例1.已知電壓源E=6V, r=0.2 R求其等效的電流源。例2.有兩個(gè)電壓源并聯(lián)，已知它們的電動(dòng)勢(shì)Ei=6V, E2=8V,內(nèi) 阻r尸”=1 Q求其等效的電壓源。2.3支路電流法教學(xué)方法說明一、支路電流法-就是以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出方程式， 聯(lián)立求解各支路電流的方法。解題步驟：1 .假設(shè)出各支路電流方 向，以各支路電流為未知 量。2 .確定電路中節(jié)點(diǎn)n 個(gè)，支路b條，按KCL列 出節(jié)點(diǎn)電流方程。3 由KVL列出回路電壓方程。二、應(yīng)用舉例：在圖中，已知直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì) Ei=7V,內(nèi)阻ri=0.2 R 蓄電池組的電動(dòng)勢(shì) E2=6.2V,內(nèi)阻r2=0.2Qo

16、負(fù)載電阻R3=3.2 Q求各支路電流。r2 I 2 + r3 I 3 - E2 = 0在教學(xué)時(shí)注 意說明，用支路 電流法解復(fù)雜電 路時(shí)，一定要在 圖中電流和電壓 的參考方向，然 后根據(jù)支路電流 法的解題步驟解 決實(shí)際問題。Il*彌爾曼定理-彌爾曼定理是用來解僅含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路的節(jié)點(diǎn)法2.4疊加原理教學(xué)方法說明注意：運(yùn)用疊加原理只能計(jì)算電路中的電壓或電流，而不能用教學(xué)時(shí)注意 以下幾點(diǎn)：疊加原理 只適用于線性電 路，它可以進(jìn)行 支路電流和支路 電壓的疊加，但 不能進(jìn)行功率的 疊加。注意強(qiáng) 調(diào)：在疊加過程 中，理想電壓源 不考慮時(shí)，把它 短路；理想電流 源不考慮時(shí)，把 它開路，但電源 內(nèi)阻一定要保

17、留。、疊加原理 1、線性電路-電路中電壓與電流成正比的電路。2、疊加定理內(nèi)容：幾個(gè)電源同時(shí)作用在線性電路中，任一支路中的電流(或 電壓)等于各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，在此支路中所產(chǎn)生的電流(或電壓) 的代數(shù)和。注意事項(xiàng)：每個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，就是指其余的獨(dú)立源作用為零， 即將其他的電壓源以短路線代替，電流源以開路代替。3、疊加定理求解電路的步驟(1)將幾個(gè)電源同時(shí)作用的電路分成每個(gè)電源單獨(dú)作詠用的分電路。(2)在分電路中標(biāo)出要求解的電流或電壓的參考方向，對(duì)每個(gè)分電 路分析，解出相應(yīng)的電流或電壓。二、應(yīng)用舉例已知直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì) Ei=7V,內(nèi)阻ri=0.2 R蓄電池組的電 動(dòng)勢(shì)E2=6.2V,內(nèi)阻r

18、2=0.2 Q負(fù)載電阻R3=3.2 Q試用疊加原理求于計(jì)算功率2.5戴維南定理教學(xué)方法說明、戴維南定理1.二端網(wǎng)絡(luò)-任何具有兩個(gè)出線端的部分電路都稱為Ba)有源二端網(wǎng)絡(luò)b)含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)，否則，叫做無源二端網(wǎng)有源二端網(wǎng)絡(luò)在教學(xué)時(shí)注 意說明，由于任 何電路都可以等 效為電壓源和電 流源這兩種模 型。由此可以得 出戴維南定理。戴維南定理 是本章重點(diǎn)，但 也是難點(diǎn)之一， 故在教學(xué)時(shí)要讓 學(xué)生多加練習(xí)， 以便掌握戴維南 解題的技巧。2 .戴維南定理指出：任何一個(gè)含源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效電源來代替，這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)E等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 Uoc,內(nèi)阻r等于該網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)所有電源不作用，僅保留其內(nèi)阻時(shí)，網(wǎng)絡(luò)兩端的輸入電阻（等效電 阻）Roo即電壓源與電阻的串聯(lián)電路稱為戴維南等效電路。3 .戴維南定理求支路電流的步驟。 畫出把待求支路從電路中移去