實用電路分析與測試-項目一-簡單直流電路的分析與測試課件

1、項目1簡單直流電路的分析與測試主要內容1.1 電路1.2 歐姆定律1.3 電阻器的識別與選用1.4 電阻的連接任務一 簡單功能的LED手電筒的試制知識目標掌握電壓、電位、電流、功率、能量的概念；掌握歐姆定律及簡單電路的計算；會計算串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)電阻電路的等效電阻；掌握分壓、分流公式及應用。技能目標會使用直流穩(wěn)壓源和恒流源輸出所需電壓、電流；熟練使用萬用表、電壓表、電流表測量電路電流、電壓和電位；能夠正確識別、檢測和選用電阻、二極管等元器件；會搭接簡單電阻電路，分析測試數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)研究歐姆定律。能試制LED手電筒。電熨斗電燈筆記本電腦電居室照明道路照明元宵燈會城市夜景 1.1 電路 1.1

2、電路1.1.1電路作用及結構* 電路的作用一: 實現(xiàn)電能的傳輸 和轉換發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器負載(電燈)(電動機)(電爐)輸電線* 電路的作用二：傳遞和處理信號聲音信號圖象信號測量信號或控制信號* 定義: 電路是電流的通道1.1.1電路作用及結構電路=電源+中間環(huán)節(jié)+負載*電路的結構電源(source)：提供能量或信號.手電筒由電池、燈泡、連接導線及開關等構成負載(load)：將電能轉化為其它形式的能量，或對信號進行處理.導線(line)、開關（switch)等：將電源與負載接成通路.1.1.1電路作用及結構實際電路都是根據(jù)人們的需要將實際的電路元件或器件搭接起來，以完成人們的預想要求。如

3、發(fā)電機、變壓器、電動機、電阻器及電容器等,但是，實際元器件的電磁特性十分復雜。為便于對電路的分析和數(shù)學描述，常將實際元器件理想化（即模型化）由理想電路元件組成的電路就是電路模型。1.1.2電路模型理想電路元件：根據(jù)實際電路元件所具備的電磁性質所設想的具有某種單一電磁性質的元件，其u，i關系可用簡單的數(shù)學式子嚴格表示。幾種基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示各種電感線圈產生磁場，儲存電能的作用電容元件：表示各種電容器產生電場，儲存電能的作用電源元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件1.1.2電路模型實際電路：電路模型：+R0R開關E干電池電珠S導線開關電池燈泡導線開

4、關電池+R0R開關E干電池電珠SI例1.電路模型：理想電路元件構成的1.1.2電路模型電網(wǎng)絡：比較復雜的電路稱電網(wǎng)絡，簡稱網(wǎng)絡。種類：二端網(wǎng)絡、四端網(wǎng)絡 二端元件 三端元件 2.電網(wǎng)絡1.1.3 電流、電壓、電位一、1.概念:電荷有規(guī)則的定向運動2.大小:單位時間通過導體橫截 面的電荷量3.單位:安培(A) 毫安(mA) 微安(A)abSIab i =dq / dt I = q / t (直流)電流一、電流4.實際方向：正電荷移動的方向元件(導線)中電流流動的實際方向有兩種可能: 實際方向實際方向電流的實際方向不正確+10V10k電流為1mA一、電流5.參考方向：任意選定一個方向即為電流的參考

5、方向。i 參考方向大小方向電流(代數(shù)量)AB一、電流電流參考方向的兩種表示： 用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。 用雙下標表示：如 iAB , 電流的參考方向由A指向B。 i 參考方向i 參考方向i 0i 0 吸收功率P0 吸收功率P0 發(fā)出功率+iu（2） u, i 非關聯(lián)參考方向+iu1.1.4電路的三種個工作狀態(tài)Riu+對于一電阻R1.當R=0，視其為短路。 i為有限值時，u=0。2.當R=，視其為開路。 u為有限值時，i=0。* 理想導線的電阻值為零。3、有載工作狀態(tài)所以 Uab=8+2=10V 電路如圖，求Uab例解 R：為關聯(lián)方向， R：為非關聯(lián)方向，所以 Uab=8-2=6

6、V1.1.5、電壓源和電流源 1、理想電壓源-是從實際電源中抽象出來的一種理想電路元件。它兩端的電壓是一個定值US或是一定時間的函數(shù)uS，與通過它的電流無關；電流由外電路決定。(a)所示為交流電壓源(b)所示為直流電壓源(c)電池符號US=0的電壓源在電路中的作用相當于一根短路線。理想電壓源絕不允許短路。幾個電壓源可以串聯(lián)使用：2.實際電壓源 實際電壓源內部或多或少總是存在一定的電阻，稱為內阻Rs。當接上負載時，電源中就有電流通過，從而在電源內阻上產生電壓降IRS，則電源兩端的實際輸出電壓必然下降，電流越大，電源端電壓下降越多。 實際直流電壓源的端電壓為: Uab=US-IRS 串聯(lián)電流源1.

7、理想電流源 輸出電流是一個定值IS 或是一定時間的函數(shù)iS， 與其兩端的電壓無關； 其端電壓由外電路決定。理想電流源絕不允許開路。 IS=0的電流源在電路中的作用相當于開路。幾個電流源可以并聯(lián)使用：電阻元件歐姆定律電阻功率工作狀態(tài)電壓源電流源2.實際電流源 Ri-電流源內阻。 Ri越大，分流越小。電阻元件歐姆定律電阻功率工作狀態(tài)電壓源電流源據(jù)下圖給出的伏安特性，畫出其電源模型電阻元件歐姆定律電阻功率工作狀態(tài)電壓源電流源電源US=2V內阻RS=(2-1)/2=0.51.2歐姆定律遵守上課時間，不得遲到、早退，中間不得隨意出入實驗室。不準在實驗室吃東西，水瓶放在桌子下面或窗臺上。遵守實驗室管理規(guī)定

8、，不得隨意扳動儀器儀表。實驗期間發(fā)現(xiàn)問題及時斷開電源開關，報告老師排除故障，不得私自處理。每次實驗之后安排值日生做值日。一、色環(huán)電阻介紹10%102銀5%101金999白105104103102101100倍率888灰0.1%777紫0.25%666蘭0.5%555綠 444黃333橙2%222紅1%111棕000黑誤差IIIIII顏色1.2.1、發(fā)光二極管的基本知識 發(fā)光二極管在日常生活電器中無處不在，它能夠發(fā)光，有紅色、綠色和黃色等。它是利用電信號變成光信號的一種半導體器件，它具有功耗低、體積小、工作可靠等特點。萬用表介紹 1.2.2 發(fā)光二極管的測試直流穩(wěn)壓電源使用介紹面包板介紹介紹 上

9、下兩排電源插孔是橫通，豎不通；中間接線部分是橫不通，豎通，以中間橫槽為界，上下不通。發(fā)光二極管測試1. 測試電路接電源正極接電源負極2. 測試數(shù)據(jù)47電阻元件/R總電壓/VUSLED管壓降/VUD電阻電壓/VUR電路電流/mAI=UR/R 燈的亮度1k102k10LED反接103. 測試結果分析2v1.2.3 歐姆定律R一、電阻元件1、單位：電阻為歐姆()或者為千歐(k) 、兆歐(M) 線性電阻R是一個與電壓和電流無關的常數(shù)。 2、 伏安特性曲線: R tan uiO二、歐姆定律1、關聯(lián)方向，歐姆定律如(1)式 UIR2、非關聯(lián)方向時歐姆定律如(2)式 (1)UIR(2)注意： 公式必須和參考

10、方向配套使用！重點令 G 1/RG稱為電導則 歐姆定律表示為 i G u 電導的單位： S (西) (Siemens，西門子）二、歐姆定律3、電導 Riu+Riu+上述結果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p吸 ui (Ri)i i2 R u(u/ R) u2/ Rp吸 ui i2R u2 / R4、功率：三、電阻元件功率電阻器（Resistor）在日常生活中一般直接稱為電阻，是一個限流元件。一、認識各種電阻1.3電阻器的識別與選用二、電阻的分類1、按阻值分（1）固定阻值的，這種最多（2）可變電阻二、電阻的分類2、按材料和工藝分（1）碳膜電阻 （2）金屬膜電阻（3）水泥電阻 （4）線繞電阻

11、二、電阻的分類3、按封裝分（1）直插電阻 （2）貼片電阻二、電阻的分類4、按功率分1/16W、1/8W、1/4W、1/2、1W、2W等額定功率的電阻。大功率的電阻,上面通常會直接標注功率,比如水泥電阻。小功率的色環(huán)電阻，通常不標注功率，它與電阻體積的大小有一定的關系,一般來說體積越大，功率就越大，常用的色環(huán)電阻是0.25W即1/4W。 二、電阻的分類5、特殊用電阻（1）光敏電阻（2）壓敏電阻：電源保護（3）熱敏電阻：用于儀表線路溫度補償和溫差電偶冷端溫度補償?shù)热㈦娮璧闹饕笜祟~定功率：電阻器在電路中長時間連續(xù)工作不損壞，或不顯著改變其性能所允許消耗的最大功率。三、電阻的主要指標（2）標稱阻值

12、：三、電阻的主要指標（3）允許誤差等級電阻值的標注方法有3種，即直標法、數(shù)標法和色標法1、直標法四、電阻的標注法一般電阻的體積比較大四、電阻的性能指標2、數(shù)標法主要用于貼片等小體積的電阻上四、電阻的性能指標3、代碼標注精密貼片電阻四、電阻值的表示法4、色環(huán)電阻普通的色環(huán)電阻器用4環(huán)表示,精密電阻器用5環(huán)表示10%102銀5%101金999白105104103102101100倍率888灰0.1%777紫0.25%666蘭0.5%555綠 444黃333橙2%222紅1%111棕000黑誤差IIIIII顏色10010-1=10誤差：1%47010-0=470誤差：1%15102=1.5k誤差：1

13、0%5、電阻的測量萬用表的紅表筆插入V插孔，打到電阻檔位1.4 電阻的連接1.4.1 電阻串聯(lián)及其特點 若電路中有兩個或兩個以上的電阻首尾相接、中間沒有分支，在電源的作用下，通過各電阻的電流都相同，則稱這種連接方式為電阻的串聯(lián)。 等效電路：兩個單口網(wǎng)絡的端口電壓、電流關系相同，則稱其為等效電路。 （1）電阻串聯(lián)等效電阻R =R1+R2+R3（2）串聯(lián)電路中的總電壓等于各元件上的電壓之和。U=U1+U2+U3(3)分壓公式記住應用之一：電壓表擴大量程各電阻上的電壓與其阻值成正比。 如圖所示，要將一個滿刻度偏轉電流Ig為50A，電阻Rg為2k的電流表，制成量程為50V/100V的直流電壓表，應串聯(lián)

14、多大的附加電阻R1？例題1.4.2 電阻并聯(lián)及其特點 若電路中有兩個或兩個以上的電阻， 其首尾兩端分別連接于兩個節(jié)點之間，每個電阻兩端的電壓都相同，則稱這種連接方式為電阻的并聯(lián)。 如圖(a)為三個電阻并聯(lián)的電路。等效為（b） （1）電阻并聯(lián)等效電阻的倒數(shù)（2）并聯(lián)電路中的總電流等于各分支電流之和。 I=I1+I2+I3（3）分流公式記住應用之一：電流表擴大量程 適用于兩個電阻并聯(lián)并聯(lián)電阻分流，電阻大的分得的電流??；電阻小的分得的電流大。 例題 如圖所示，要將一個滿刻度偏轉電流Ig=50A，內阻Rg為2k的表頭制成量程為50mA的直流電流表，并聯(lián)分流電阻Rs應多大？電路如圖，計算ab兩端的等效電阻Rab。例解三、 電阻的混聯(lián)電路如圖，計算ab兩端的等效電阻Rab。例電路如圖，計算ab兩端的等效電阻Rab。例項目一 簡單功能的LED手電筒的試制 LED手電筒的試制 +US-S4.5