8、戴維南定理

1、編號(hào)：QMSD/JW-14-01北京電子信息高級(jí)技工學(xué)校20142015年度第一學(xué)期無(wú)線電裝接工（中級(jí)）教案（首頁(yè)）授課教師：魏亞男教案序號(hào)： 課時(shí)順序：授課章節(jié)名 稱第十二章：中級(jí)電工基礎(chǔ)第一節(jié)復(fù)雜直流電路的分析計(jì)算-戴維南定理審批簽字授課班級(jí)13G70513G70413G704授課方法授課時(shí)間第11周 11月10日第11周 11月11日第11周 11月12日第周月 日傳遞一一接受 模式；講授法、 練習(xí)法、畫圖 法、計(jì)算法教學(xué)手段黑板、投影器、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)和能力目標(biāo)：掌握無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻和有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電 壓的計(jì)算方法。理解戴維南定理的內(nèi)涵及其實(shí)質(zhì)。應(yīng)用戴維南定理，分析、計(jì)算復(fù)雜直

2、流電路過(guò)程和方法目標(biāo)：課上串講，課下練習(xí)，講評(píng)問(wèn)題，精講多練情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)：指導(dǎo)學(xué)生記憶知識(shí)的方法，避免死記硬背。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、總結(jié)規(guī)律的良好習(xí)慣，形成積極向 上的自學(xué)意識(shí)。作業(yè)教學(xué)重點(diǎn)1戴維南定理的內(nèi)容及應(yīng)用.2應(yīng)用戴維南定理如何將復(fù)雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)等效化簡(jiǎn)為一個(gè)電壓源教學(xué)難點(diǎn)應(yīng)用戴維南定理解題時(shí)如何具體計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓教學(xué)過(guò)程點(diǎn)名作業(yè)講評(píng)復(fù)習(xí)導(dǎo)入新課講新課課上練習(xí)小結(jié)布置作業(yè)教學(xué)后記授課標(biāo)題教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法學(xué)生活動(dòng)時(shí)間安排上課點(diǎn)名清點(diǎn)學(xué)生出勤情況配合老師 點(diǎn)名2/新課一、二端網(wǎng)絡(luò)二端網(wǎng)絡(luò)：任何具有兩個(gè)出線端的部分電 路。有源二瑞網(wǎng)絡(luò)：含有電源的二瑞網(wǎng)絡(luò)。（如圖 a所示）無(wú)

3、源二端網(wǎng)絡(luò)：不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。（如 圖b所示）二、戴維南定理概念：對(duì)外電路而言，有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用 一個(gè)電源來(lái)代替，該電源的電動(dòng)勢(shì)E0等于二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，其內(nèi)阻r0等于有 源二端網(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）實(shí)質(zhì)：對(duì)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效。等效的關(guān)鍵：求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和 輸入電阻注意：（1）求等效電阻時(shí)電源不作用：即電壓源短路、 電流源開(kāi)路（2）這里的電源都是實(shí)際電源， 而不是理想電源解題思路及步驟（1）電路分為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部 分。（2）移開(kāi)待求支路，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路 電壓Uab提問(wèn)根據(jù)已學(xué)知識(shí)，求解兩端點(diǎn)之間開(kāi)路時(shí) 的電

4、壓Uab 板書（3）電源不作用，僅保留其內(nèi)阻，求出網(wǎng)絡(luò)兩 端的等效電阻Rab求二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻，要求從二端網(wǎng)絡(luò)的兩 個(gè)端點(diǎn)看進(jìn)去（4）畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路電源電動(dòng)勢(shì)E0=Uab電源內(nèi)阻 r0=Rab然后在等效電路兩端接入待求支路，如圖。此 時(shí)，待求支路R支路的電流注意：1、等效電路中的電源方向要和開(kāi)路電提問(wèn)法、 練習(xí)法理解二端 網(wǎng)絡(luò)這個(gè) 概念后， 進(jìn)行學(xué)習(xí) 重點(diǎn)提問(wèn)：電 源不作用， 這里應(yīng)如 何處理？ 講解：這 里，電壓源 應(yīng)作為短 路處理聽(tīng)講筆記75，壓Uab方向相吻合。2、進(jìn)行的等效變換只是對(duì)R支路（外電路）等 效，而對(duì)被變換部分電路本身（內(nèi)電路）不等 效。因此，不能用來(lái)計(jì)算其它支

5、路中的電流。習(xí)題電路中，已知 E1=5V,R1=8 Q ,E2=25V,R2=12Q ,R3=2.2Q .試用戴維南定理 求通過(guò)R3的電流及R3兩端的電壓.；7（a）原題圖提問(wèn)回答5小結(jié)戴維南定理,理解定理的內(nèi)容并會(huì)應(yīng)用它 分析、求解復(fù)雜直流電路；學(xué)習(xí)戴維 南定理的等效簡(jiǎn)化思想和分析復(fù)雜問(wèn) 題的方法共同總結(jié)共同總結(jié)8布置作業(yè)練習(xí)冊(cè)板書 設(shè)計(jì)戴維南定理一、二端網(wǎng)絡(luò)三、習(xí)題一、戴維南定理認(rèn)識(shí)戴維南戴維南(1857年1926年)是法國(guó)的電信工程師。他利用歐姆定律來(lái)分析復(fù)雜電路。 戴維南出生于法國(guó)城莫，1876年畢業(yè)于巴黎綜合理工學(xué)院。1878年他加入了電信 工程軍團(tuán)，最初的任務(wù)為架設(shè)地底遠(yuǎn)距離的電報(bào)

6、線。1882年成為院學(xué)等高合綜的講師，讓他對(duì)電路測(cè)量問(wèn)題有了濃厚的興趣。在研究了基爾霍夫 電路定律以及歐姆定律后，他發(fā)現(xiàn)了著名的戴維南定理，用于計(jì)算更為復(fù)雜電路上的電流。戴維南定理的應(yīng)用在圖示電路中，已知E1=5V,R1=8Q ,E2=25V；R2=12Q ,R3=2.2Q .試用戴維南定理求通過(guò)R3的 電流及R3兩端的電壓.(c)解：(1)將電路分為待求支路和含源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分，如圖(a)所示.斷開(kāi)待求支路，如圖(b)所示.計(jì)算開(kāi)路電壓UAB，即為等效電源的電動(dòng)勢(shì)E.(電 流、電壓參考方向如圖),E + E 5 + 25 4I = 12 = A = 1.5 AR + R 8 + 1212E=

7、U =E -R I=(25-12X 1.5)V=7VAB 22將有源二端網(wǎng)絡(luò)中各電源置零，成為無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖(c)所示.計(jì)算輸入電阻RAB,即為等效電源的內(nèi)阻r.=RAB8 x 128 + 12RRr 】R 2=4.8 Q畫出含源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，和待求支路連接，形成等效簡(jiǎn)化電路，如圖(d)所示,計(jì)算支 路電流I3和電壓U3.E 7I =A=1.0A3 T+R 4.8+2.23U = RI = 2.2 X1.0V = 2.2V33 3(引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)應(yīng)用戴維南定理解題的步驟)應(yīng)用戴維南定理求某一支路電流或電壓的方法和步驟：將電路分為待求支路和含源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分.2 .斷開(kāi)待求支路，求

8、出含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓，即為等效電源的電動(dòng)勢(shì)E.將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電源置零，僅保留電源內(nèi)阻,求出無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻，即為等效電源 的內(nèi)阻r.畫出含源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，和待求支路連接，形成等效簡(jiǎn)化電路，根據(jù)已知條件求 解.(啟發(fā)學(xué)生把握應(yīng)用戴維南定理解題的注意事項(xiàng))應(yīng)用戴維南定理解題時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意什么？1 .等效電源電動(dòng)勢(shì)E的方向與含源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路時(shí)的端電壓極性一致.等效電源只對(duì)外電路等效，對(duì)內(nèi)電路不等效.戴維南定理一、二端網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)概念二端網(wǎng)絡(luò)：具有兩個(gè)引出端與外電路相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。 又叫做一端口網(wǎng)絡(luò)。無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。有源二端網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)部含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。二、戴維寧定理任何一個(gè)

9、線性有源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以用一個(gè)電壓源E0與一個(gè)電阻 r0相串聯(lián)的模型來(lái)替代。電壓源的電動(dòng)勢(shì)E0等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，電阻r0等于該二 端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不作用時(shí)（即令電壓源短路、電流源開(kāi)路）的等效電阻（叫做該二端網(wǎng)絡(luò)的等 效內(nèi)阻）。該定理又叫做等效電壓源定理。【例3-4】如圖3-10所示電路，已知E1 = 7 V，E2= 6.2 V，R1 = R2= 0.2 Q，R = 3.2Q，試應(yīng)用戴維寧定理求電阻R中的電流I。(2)圖3-10例題3-4圖3-11求開(kāi)路電壓U.ab解：（1）將R所在支路開(kāi)路去掉，如圖3-11所示，求開(kāi)路電壓U : ab0.80.4Uab= E2+ R2

10、I1= 6-2 + 4 = 6-6 V = E0將電壓源短路去掉，如圖3-12所示，圖3-12求等效電阻R.ab求等效電阻R H： ab圖3-13求電阻R中的電流IRab= R1R2= 0Q = 0（3）畫出戴維寧等效電路，如圖3-13所示，求電阻R中的電流I :I = E0= $6= 2A%+ R 3.3R3 = R4 = 4 Q，【例3-5】如圖3-14所示的電路，已知E = 8 V，R1= 3 Q，R2 = 5 Q，0.125 Q，試應(yīng)用戴維寧定理求電阻R中的電流I。圖3-14 例題3-5解：（1）將r5所在支路開(kāi)路去掉圖3-15求開(kāi)路電壓U.ab 如圖3-15所示，求開(kāi)路電壓U :ab

11、I = I = = 1A , 12 + R2Uab= R2I2 -R4I4= 5 - 4 = 1 V = E(2)將電壓源短路去掉，如圖3-16所示，圖3-17求電阻R中的電流I求等效電阻R H： ab圖3-16求等效電阻Rh abRab= (RR2) +(R3R4) = 1.875 + 2 = 3.875 Q = r0(3)根據(jù)戴維寧定理畫出等效電路，如圖3-17所示，求電阻R5中的電流EI =05r0 + R51 = 0.25 A 4兩種電源模型的等效變換一、電壓源通常所說(shuō)的電壓源一般是指理想電壓源，其基本特性是其電動(dòng)勢(shì)(或兩端電壓)保持固 定不變E或是一定的時(shí)間函數(shù)e(t)，但電壓源輸出

12、的電流卻與外電路有關(guān)。實(shí)際電壓源是含有一定內(nèi)阻r0的電壓源。圖3-18電壓源模型二、電流源通常所說(shuō)的電流源一般是指理想電流源，其基本特性是所發(fā)出的電流固定不變(Is)或是 定的時(shí)間函數(shù)is(t)，但電流源的兩端電壓卻與外電路有關(guān)。S實(shí)際電流源是含有一定內(nèi)阻rs的電流源。三、兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換實(shí)際電源可用一個(gè)理想電壓源E和一個(gè)電阻r0串聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U與 輸出電流I之間關(guān)系為U = E - r0I實(shí)際電源也可用一個(gè)理想電流源IS和一個(gè)電阻rs并聯(lián)的電路模型表示，其輸出電壓U 與輸出電流I之間關(guān)系為U = rsIs - rsI對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，實(shí)際電壓源和實(shí)際電流源是相互等效

13、的，等效變換條件是r r E r I或I - E/rr0= rs， E rss雙Is= E/r0【例3-6】如圖3-18所示的電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)E = 6 V，內(nèi)阻r0=0.2 Q，當(dāng)接上R5.8 Q負(fù)載時(shí)，分別用電壓源模型和電流源模型計(jì)算負(fù)載消耗的功率和內(nèi)阻消耗的功率。1根“呻& HIo OwIt)圖3-18例題3-6解：(1)用電壓源模型計(jì)算：EI = 1A，負(fù)載消耗的功率PL= I2R = 5.8 W，內(nèi)阻的功率Pr = I2r0= 0.2 W0(2)用電流源模型計(jì)算：電流源的電流Is= E/r0= 30 A，內(nèi)阻rs= r= 0.2 Qr負(fù)載中的電流 I = 一s Is = 1A，負(fù)載消耗的功率 PL= I2R = 5.8 W，rs內(nèi)阻中的電流 I, =Is = 29 A，內(nèi)阻的功率Pr = r2rQ = 168.2 Wrs兩種計(jì)算方法對(duì)負(fù)載是等效的，對(duì)電源內(nèi)部是不等效的?！纠?-7】如圖3-19所示的電路，已知：E1= 12 V，E2=6 V，R1= 3 Q，R2= 6 Q， R3= 10 Q，試應(yīng)用電源等效變換法求電阻R3中的電流。圖3-1