電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目教程 課件全套 項(xiàng)目1-5 直流電路的測試分析任務(wù) - 安全用電技術(shù)任務(wù)

雙電源供電電路基本物理量測量分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目1任務(wù)1任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回應(yīng)用、實(shí)踐練習(xí)、再理解思考、理解閱讀、聽講1.為什么要學(xué)習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)？2.如何學(xué)好電工技術(shù)基礎(chǔ)？任務(wù)導(dǎo)入電鰻會電死自己嗎？作為電力系統(tǒng)中一名電氣設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)人員，日常巡視工作的重要一部分是觀察與分析電氣設(shè)備的基本物理量，這些基本物理量的值要在正常范圍之內(nèi)，超出正常值表明電氣設(shè)備出現(xiàn)異常需要給以重點(diǎn)關(guān)注，那么電氣設(shè)備的基本物理量有那些？這些物理量又該如何測量呢？電氣設(shè)備的額定值（正常值）是怎么定義的？在電氣設(shè)備什么地方可以找到電氣設(shè)備額定值？電氣設(shè)備在額定電壓下工作其工作電流是否一定是額定電流呢？任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解電流、電壓、電位、電動勢、功率、電能的概念。2345了解和掌握電流的測量分析方法。了解和掌握電壓、電位、電動勢的測量分析方法。知道并掌握功率的計(jì)算方法。了解和掌握功率的測量方法。任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回工作任務(wù)雙電源供電電路圖任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回教師使用Multisim軟件按照左圖連接雙電源供電電路。連接好電路后教師分別使用電流表測量各支流電流、使用電壓表測量任意兩點(diǎn)之間電壓，使用功率表測量各元件功率，測量時要求學(xué)生注意電流表、電壓表、功率表極性、量程、連接方法及讀數(shù)。工作任務(wù)任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回I1、

I2、I3三個電流參考方向都由下向上工作任務(wù)任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回I1電流參考方向變成由上向下，其余不變工作任務(wù)任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回以D點(diǎn)為零電位參考點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)電位測量及UDB電壓測量。任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回以B點(diǎn)為零電位參考點(diǎn)，A、B、C三點(diǎn)電位測量及UDB電壓測量。工作任務(wù)任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回R2功率測量，電壓和電流取關(guān)聯(lián)方向。工作任務(wù)I2任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回R2功率測量，電壓和電流取非關(guān)聯(lián)方向。工作任務(wù)I2任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回測量電流時電流表應(yīng)串聯(lián)到電路中，測量電壓時電壓表應(yīng)并聯(lián)到電路中，測量時要注意表的量程、極性、被測量的性質(zhì)和讀數(shù)方法。一個復(fù)雜的直流電路，當(dāng)電路中物理量方向不確定時，需要先假設(shè)電流方向，然后讓電壓方向和電流方向保持一致，測量時根據(jù)參考方向進(jìn)行儀表連接，測量值為正表明實(shí)際方向和假設(shè)方向相同，測量值為負(fù)表明實(shí)際方向和假設(shè)方向相反。測量功率時，電流和電壓參考方向一致，被測元件的功率為兩表讀數(shù)的乘積。電位是相對量，和參考點(diǎn)選取有關(guān)；電壓是絕對量，和參考點(diǎn)選取無關(guān)。一般直流電路選取電源負(fù)極為零電位點(diǎn)，交流電路選取大地為零電位點(diǎn)。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---1.1電路及其基本物理量（1）電路的定義：電流流通的路徑叫作電路。1.1.1電路和電路模型任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回（2）電路的組成：電源（又稱為激勵）、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)（導(dǎo)線、開關(guān)等）。電路工作前提是三個基本環(huán)節(jié)必須能構(gòu)成閉合回路，構(gòu)不成閉合回路就無法產(chǎn)生持續(xù)電流。電荷1.1.1電路和電路模型任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回?cái)U(kuò)音機(jī)電路電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換（3）電路的作用：一是完成能量的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換的電路；二是實(shí)現(xiàn)對電信號的傳遞、變換、儲存和處理的電路。1.1.1電路和電路模型任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回（4）電路模型：由理想電路元件相互連接組成的電路稱為電路模型。電路模型不等于實(shí)際電路。實(shí)際電路電路模型電路模型是為了方便實(shí)際電路的分析和計(jì)算，在所研究問題允許范圍內(nèi)用足以反映實(shí)際電路真實(shí)情況的理想元件相互連接組成的電路。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回基本物理量電流電壓電位電動勢電功率物理量符號：I單位符號：A物理量符號：U單位符號：V物理量符號：V單位符號：V物理量符號：E單位符號：V物理量符號：P單位符號：W電能物理量符號：W單位符號：J1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回1．電流1）電流的定義：帶電粒子（電子、離子等）的有序運(yùn)動形成電流。電流的大小用單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量表示。按照國際標(biāo)準(zhǔn)大寫字母表示直流，小寫字母表示交流或瞬時電流，即I表示直流電流，i表示交流電流或瞬時電流。電流單位有安培（A）、千安（kA）、毫安（mA）、微安（

A）等，它們之間的換算關(guān)系為1kA=103A=106mA=109

A。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回1．電流2）電流的參考方向習(xí)慣上規(guī)定正電荷運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。對于一個復(fù)雜的電路，在不知道具體的電流方向時，一般先任意假設(shè)一個參考方向。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回1．電流3）電流參考方向的表示方法（1）用箭頭表示。箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。?）用雙下標(biāo)表示。如iAB，電流的參考方向由A指向B?！纠}】如上圖所示，在假設(shè)參考方向下經(jīng)測量得iAB=-6A，則實(shí)際電流方向是由A到B還是由B到A？答：由B到A。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回2．電壓1）電壓的定義電路中a，b兩點(diǎn)間的電壓定義為單位正電荷在電場力的作用下從a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到b點(diǎn)時所失去的電能，用符號uab表示，即：電壓在國際單位制中的主單位是伏特，簡稱伏，用符號V表示。1伏等于對1庫的電荷做了1焦的功，即1V=1J/C。強(qiáng)電壓時常用千伏（kV）為單位，弱電壓時可以用毫伏（mV）、微伏（

V）。它們之間的換算關(guān)系為：1kV=103V=106mV=109

V。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回2．電壓2）電壓的參考方向電壓的實(shí)際方法規(guī)定為由電位高處指向電位低處，即電位降低的方向。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回2．電壓3）電壓參考方向的表示方法（1）用箭頭表示（2）用正負(fù)極性表示（3）用雙下標(biāo)表示【例題】如上圖所示，在假設(shè)參考方向下經(jīng)測量得uAB=-6V，則實(shí)際電壓方向是由A到B還是由B到A？答：由B到A。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回3．電位1）電位的定義電位即電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。因此，要求某點(diǎn)的電位，必須在電路中選擇一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，這個參考點(diǎn)叫作零電位點(diǎn)，即該點(diǎn)的電位為零。零電位點(diǎn)可以任意選擇，通常直流電選擇電源負(fù)極作為參考點(diǎn)，交流電選擇大地作為參考點(diǎn)，零電位點(diǎn)用“⊥”或“〨”表示。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回3．電位【例題】小鳥可以落在10kV的高壓線上而不會被電死？小鳥兩腳間的電阻太小，兩腳近似為等電位點(diǎn)，所以兩腳間電壓為零，沒有電流流過小鳥，所以小鳥不會被電死?！纠}】如圖下圖所示電路，以D為參考點(diǎn)，求A點(diǎn)電位VA。解：以D為零電位點(diǎn)時，因?yàn)镈點(diǎn)和B點(diǎn)間導(dǎo)線為理想導(dǎo)線，電阻為0，所以D點(diǎn)和B點(diǎn)為等電位，所以VD

=VB=0V，VA=

12V。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回3．電位2）電壓與電位的關(guān)系電路中a、b兩點(diǎn)間的電壓等于a、b兩點(diǎn)的電位差，用公式表達(dá)為：解：由圖可知U1參考方向?yàn)閺淖蟮接?，可得?/p>

；同理【例題】如下圖所示，當(dāng)Va=3V，Vb=2V時，求U1和U2的值。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回4．電動勢1）電動勢的定義單位正電荷在電源力的作用下在電源內(nèi)部轉(zhuǎn)移時所增加的電能，用符號e或E表示。電動勢的實(shí)際方向與其電壓實(shí)際方向相反，規(guī)定為由負(fù)極指向正極，也即為電位升高的方向；電動勢電壓實(shí)際方向規(guī)定為由正極指向負(fù)極，也即為電位降低的方向。2）電動勢的參考方向電動勢的實(shí)際方向和電動勢電壓實(shí)際方向規(guī)定方向剛好相反。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回5．電流、電壓、電動勢參考方向的關(guān)聯(lián)性對于任意一個復(fù)雜的電路，電流、電壓、電動勢的參考方向都可以相互獨(dú)立的任意假設(shè)，但為了后續(xù)電路測量、分析和計(jì)算的方便，在不引起沖突的情況下，負(fù)載電壓和電流參考方向常常取為關(guān)聯(lián)方向。對于電源而言電壓實(shí)際方向和電流參考方向可以關(guān)聯(lián)也可以不關(guān)聯(lián)，前提是電源的電壓實(shí)際方向必須是確定的。1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回5．電流、電壓、電動勢參考方向的關(guān)聯(lián)性【例題】電壓電流參考方向如下圖所示，對A、B兩部分電路，電壓、電流參考方向是否關(guān)聯(lián)？。答：對A部分電路而言，電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；對B部分電路而言，電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。IIUU1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回6．電功率把單位時間內(nèi)電路吸收或釋放的電能定義為該電路的功率，用p表示。關(guān)聯(lián)參考方向時：

p=ui國際單位制中，功率的單位為瓦特，簡稱瓦（W）。此外還常用千瓦（kW）及毫瓦（mW）。非關(guān)聯(lián)參考方向時：p

=-ui

（2）p<0，說明該元器件發(fā)出（或產(chǎn)生）功率，為電源；（3）p=0，說明該元器件不產(chǎn)生也不消耗功率。（1）p>0，說明該元器件吸收（或消耗）功率，為負(fù)載；1.1.2電路的基本物理量任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回6．電功率【例題】求下圖所示各元件的功率情況。解：a元件電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向，P=UI=5×2W=10W，P>0，吸收10W功率；b元件電壓和電流為關(guān)聯(lián)參考方向，P=UI=5×(

2)W=

10W，P<0，發(fā)出10W功率；c元件電壓和電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，P=

UI=

5×(

2)W=10W，P>0，吸收10W功率。1.1.3電路的工作狀態(tài)任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回1．通路（有載工作狀態(tài)）開關(guān)閉合，電路處于正常工作條件下。3．短路短路，就是電源未經(jīng)負(fù)載而直接由導(dǎo)線接通構(gòu)成閉合回路。2．?dāng)嗦窋嗦?，就是電源與負(fù)載沒有構(gòu)成閉合回路。原因負(fù)荷過大誤操作絕緣破壞……..1.1.4電氣設(shè)備的額定值任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回額定值是電氣設(shè)備長期、安全、穩(wěn)定工作時的標(biāo)準(zhǔn)值，生產(chǎn)廠家都會在電氣設(shè)備和電路元件的銘牌或外殼上明確標(biāo)出電氣設(shè)備額定數(shù)據(jù)。電氣設(shè)備在額定電壓下工作，其電流不一定等于額定電流。額定電壓是元器件、設(shè)備正常工作時所允許施加的最高電壓，如果超過額定電壓可能損壞設(shè)備或元器件，減少其壽命。額定電流是指元器件、設(shè)備安全運(yùn)行時不致因過熱而燒毀，所允許通過的最大工作電流。練習(xí)思考判斷：(1)電路中某點(diǎn)電位的高低與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，在對整體電路的分析過程中參考點(diǎn)原則上可隨意改變。（

）(2)電路模型和實(shí)際電路是相等的關(guān)系。（

）(3)負(fù)載在額定功率下的工作狀態(tài)叫滿載。（

）√××任務(wù)1雙電源供電電路基本物理量測量分析返回(4)兩點(diǎn)之間的電壓UAB=-10V，則B點(diǎn)電位高于A點(diǎn)電位。（

）√返回惠斯通電橋電路測量分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目1任務(wù)2任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導(dǎo)入

電力系統(tǒng)中基本元件有哪些？這些元件兩端的電壓和流過這些元件的電流有什么關(guān)系？發(fā)生短路時電源正負(fù)極之間的電阻變成連接導(dǎo)線電阻和接頭處接觸電阻的和，這些電阻的和很小，此時電路中電流怎么計(jì)算？一個1億歐姆的電阻和一個1歐姆電阻并聯(lián)后總電阻是大于1歐姆還是小于1歐姆？把變電站或者發(fā)電廠中110V直流電的正極直接用金屬和大地相連，會發(fā)生短路事故嗎？任務(wù)2惠斯通電橋電路測量分析返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握歐姆定律應(yīng)用。2345知道電壓源、電流源的特點(diǎn)。了解電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。掌握分析計(jì)算等效電阻的方法。掌握分析計(jì)算電源串并聯(lián)等效電源的方法。返回工作任務(wù)雙電源供電電路圖返回左圖為惠斯通電橋電路，電源電壓為10V，當(dāng)電阻R1、R2、R3、R4滿足什么關(guān)系時，電流表的讀數(shù)為零，請同學(xué)們不斷調(diào)整四個電阻阻值進(jìn)行嘗試；使R1=R2=100Ω，R3=R4=200Ω，請同學(xué)們測量I5的值，并用電源電壓求出A、C兩點(diǎn)間電阻值，比較這個電阻和200Ω大小關(guān)系；用一根金屬導(dǎo)線把電源正極和大地接觸，觀察是否會發(fā)生短路事故。工作任務(wù)返回時，電流表的讀數(shù)是否為零。電阻越并聯(lián)越小。工作任務(wù)返回時，電流表的讀數(shù)是否為零。電阻越并聯(lián)越小。返回元件串聯(lián)后接入電路，流過各元件的電流相同，各元件兩端的電壓與元件的阻值成正比；元件并聯(lián)后接入電路，各元件兩端的電壓相同，流過各元件的電流與元件的電阻成反比。惠斯通電橋電路當(dāng)電橋平衡時，輸出電壓為零，當(dāng)電橋不平衡時，輸出電壓不為零。實(shí)際電壓源可以開路，不可以短路，帶的負(fù)載和電壓源內(nèi)阻相比越大，輸出電壓越接近電源電壓；實(shí)際電流源可以短路，不可以開路，帶的負(fù)載和電流源內(nèi)阻相比越小，輸出電流越接近電源電流。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---1.2電路基本元件及連接方式在同一電路中，流過某一導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。用公式表示為：1.2.1歐姆定律返回當(dāng)電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)時：

當(dāng)電壓和電流的參考方向非關(guān)聯(lián)時：1.2.1歐姆定律返回解：由歐姆定律可知：U=RI=800Ω×0.05A=40V，即此人的安全工作電壓應(yīng)不高于40V。【例題】假設(shè)某人人體最小電阻為800Ω，該人體通過電流為50mA時，會感到呼吸困難，不能自主擺脫電源，試求此人人體安全工作電壓。人是否安全與人體電阻大小、觸電時間長短、工作環(huán)境、人與帶電體的接觸面積和接觸壓力等都有關(guān)系，所以即使在規(guī)定的安全電壓下工作，也不可粗心大意。1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件電阻具有阻礙電流（或電荷）流動的能力，具備這種行為的電路元件稱為電阻，用符號R來表示。式中，R為電阻值，其基本單位為歐姆（?），常用單位還有千歐（k?）及兆歐（M?）；l為導(dǎo)線的長度，單位為米（m）；S為導(dǎo)線的截面積，單位為平方米（m2）；ρ是導(dǎo)線材料的電阻率，單位為歐·米（?·m）；γ是材料的電導(dǎo)率，單位為西門子/米（S/m）。1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件電阻R的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，用G表示，即：電導(dǎo)的單位為西門子（S）。同一個電阻元件既可用電阻R表示，也可用電導(dǎo)G表示。無論是關(guān)聯(lián)還是非關(guān)聯(lián)情況下電阻的功率P總是正值，即總是在消耗功率，所以電阻元件是耗能元件。電阻元件功率計(jì)算公式為：1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件解：（a）

【例題】應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出歐姆定律公式，并求出電阻R。

（b）

（c）

（d）

1.2.2電路基本元件返回1．電阻元件解：全部電燈的功率為：

；使用2小時的電能為：

=40度；應(yīng)付的費(fèi)用為：40×0.56元=22.4元?！纠}】某學(xué)校教室共有200盞電燈，每盞燈的功率為100W，那么全部燈使用2小時，總共消耗多少電能？若每度電費(fèi)為0.56元，應(yīng)付多少電費(fèi)？1.2.2電路基本元件返回2．電容元件把單位電壓下聚集的電荷量定義為電容器的電容量，簡稱為電容C，即：由具有一定間隙、中間充滿介質(zhì)（如空氣、蠟紙、云母片、滌綸薄膜、陶瓷等）的金屬極板構(gòu)成。國際單位制中，C的基本單位是法拉（F），常用的單位還有微法（μF）和皮法（pF）。1.2.2電路基本元件返回2．電容元件當(dāng)電容電壓和電流關(guān)聯(lián)情況下電容元件伏安關(guān)系：有上式可知電容器具有“隔直流、通交流”的作用，但必須明確，這里所指的交流電流是電容器反復(fù)充電、放電所形成的電流，并非電荷直接通過電容器中的絕緣介質(zhì)。1.2.2電路基本元件返回2．電容元件從能量的觀點(diǎn)看，電容器是一個儲能元件，儲存的能量與u2成正比，也與C成正比?！纠}】一電容器，C=2μF，充電后，電壓變?yōu)?00V，求此時電容器儲存的電能？解：1.2.2電路基本元件返回3．電感元件電感器就是常說的電感線圈，使用電阻忽略為零的導(dǎo)線繞制的電感線圈，稱為電感元件。在交變電作用下，當(dāng)電感兩端的電壓與流過電感的電流關(guān)聯(lián)情況下，電感元件感應(yīng)電動勢和電感的電壓與流過電感的電流的伏安關(guān)系為：只有通過電感線圈的電流變化時，電感兩端才有電壓；在直流電路中，電感相當(dāng)于短路。1.2.2電路基本元件返回3．電感元件從能量的觀點(diǎn)看，電感器是一個儲能元件，儲存的能量與i2成正比，也與L成正比：【例題】一電感線圈，其電感L=3.82

，當(dāng)通過的電流為1600A時，試求此時線圈中儲存的磁場能量？解：1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（1）理想電壓源直流理想電壓源端電壓U恒等于電壓US或電動勢E，交流理想電壓源端電壓按正弦規(guī)律變化，無論是直流理想電壓源還是交流理想電壓源其內(nèi)阻都為零。直流理想電壓源的符號及其輸出電壓與輸出電流的關(guān)系（伏安特性）如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（1）理想電壓源【例題】一個負(fù)載RL接于10V的恒壓源上，如下圖所示，求：當(dāng)①RL=10?，②RL=100?，③RL=∞時，通過恒壓源的電流大小及恒壓源輸出電壓Uab大小。解：①當(dāng)RL=10?時，

，Uab=10V；

②當(dāng)RL=100?時，

，Uab=10V；

③當(dāng)RL=∞時，

，Uab=10V。

1.2.2電路基本元件返回4．電壓源（2）實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源在對外提供功率時，不可避免地存在內(nèi)部功率損耗。實(shí)際電壓源內(nèi)阻越大，內(nèi)部功率損耗越大，實(shí)際電壓源帶負(fù)載后端電壓下降越快，負(fù)載得到的電壓越小。實(shí)際直流電壓源帶負(fù)載電路模型及伏安特性曲線如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（1）理想電流源直流理想電流源電流I恒等于電流Is，交流理想電流源電流是按正弦規(guī)律變化，無論是直流理想電流源還是交流理想電流源其內(nèi)阻都為無窮大。直流理想電流源的符號及其伏安特性如下圖所示。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實(shí)際電流源實(shí)際電流源可以用一個理想電流源Is和內(nèi)阻Ri相并聯(lián)的模型來表示，內(nèi)阻Ri表明電源內(nèi)部的分流效應(yīng)。實(shí)際電流源內(nèi)阻越大，實(shí)際電流源內(nèi)部電阻Ri分流作用越小，也就越接近理想電流源。實(shí)際直流電流源帶負(fù)載電路模型及伏安特性曲線如下圖所示。當(dāng)R=3Ω時電流源的端電壓為：

；當(dāng)R=5Ω時電流源的端電壓為：

。1.2.2電路基本元件返回5．電流源（2）實(shí)際電流源【例題】計(jì)算右圖所示電路中R分別為3Ω和5Ω時電阻上的電壓及電流源的端電壓。

解：根據(jù)恒流源的基本性質(zhì)，其電流為定值且與外電路無關(guān)，故知流過電阻R上的電流為恒流源的電流，即1A。當(dāng)R=3Ω時電阻兩端的電壓為：

；當(dāng)R=5Ω時電阻兩端的電壓為：

。1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回若干元件依次連接，中間沒有分岔支路的連接方式，稱為元件的串聯(lián)。1．元件串聯(lián)電路I=I1=I2=I3U=U1+U2+U3R=R1+R2+R3P=P1+P2+P3特點(diǎn)有：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回【例題】一個繼電器的線圈電阻為

，允許流過的電流為30mA?，F(xiàn)要接到24V的直流電壓上去，需要多大的限流電阻？1．元件串聯(lián)電路解：因串聯(lián)電路中電流處處相等，所以總電流最大只能為30mA，據(jù)此可以求出串聯(lián)電路的總電阻，然后用總電阻減去繼電器線圈電阻即可得到限流電阻大小，計(jì)算過程如下：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回將若干元件的一端共同連在電路的一點(diǎn)上，把它們的另一端共同連在另一點(diǎn)上，這種連接方式稱為元件的并聯(lián)。2．元件并聯(lián)電路U=U1=U2I=I1+I2P=P1+P2+P3特點(diǎn)有：1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回【例題】有一個磁電系儀表，其表頭滿偏電流

，內(nèi)阻Rg=1.6k?，若將該表頭擴(kuò)大成量程為1mA的電流表，需要并聯(lián)多大分流電阻？2．元件并聯(lián)電路解：設(shè)上圖中的電流I最大值為1mA，則根據(jù)滿偏電流可得表頭的滿偏電壓為：

，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，根據(jù)歐姆定律可得分流電阻：

1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回電路里面有串聯(lián)也有并聯(lián)的電路就叫混聯(lián)電路。3．元件混聯(lián)電路混聯(lián)電路的特點(diǎn)是：電路中既有串聯(lián)電路又有并聯(lián)電路，并聯(lián)電路可以使并聯(lián)支路上某個用電器單獨(dú)工作或不工作；混聯(lián)電路的缺點(diǎn)：如果干路上有一個用電器損壞或斷路會導(dǎo)致整個電路無效。1.2.3元件串并聯(lián)與混聯(lián)電路返回【例題】求下圖電路中a，b兩點(diǎn)之間的電阻？3．元件混聯(lián)電路解：對于a圖，直接可以求出Rab=[3+6//(3+3)]?=6?。對于b圖，可以看出Rab=[8//(6+3//6)]?=4?。(4)當(dāng)直流電源的內(nèi)電阻為零時，電源電動勢的大小就等于電源端電壓。（

）練習(xí)思考判斷：(1)1億歐姆電阻和1歐姆電阻并聯(lián)后等效電阻大于1歐姆。（

）(2)電感元件儲存電場能，電容元件儲存磁場能。（

）(3)電阻的阻值跟溫度沒有關(guān)系。（

）××返回√×返回雙電源供電電路基爾霍夫定律的測試分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目1任務(wù)3任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導(dǎo)入當(dāng)電路中存在兩個或者兩個以上電源供電時，流過每個電源的電流如何計(jì)算，電路中各條支路間的電流有什么關(guān)系，電路中各個元件兩端電壓有什么關(guān)系？日常生活中我們都是把電池串聯(lián)起來使用，并聯(lián)起來可以使用嗎？是不是所有的電壓源都可以并聯(lián)使用，有沒有什么限制條件，電流源是可以串聯(lián)還是可以并聯(lián)，帶著這些問題讓我們一起開始雙電源供電電路基爾霍夫定律的測試分析部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)吧。任務(wù)3雙電源供電電路基爾霍夫定律的測試分析返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握基爾霍夫電壓定律。23掌握基爾霍夫電流定律。能夠用支路電流法分析復(fù)雜電路。返回工作任務(wù)雙電源供電電路圖返回左圖為雙電源供電電路圖，教師使用Multisim軟件連接雙電源供電電路。讓US1=15V、US2=12V、R1=100Ω、R2=200Ω，使用電流表按照左圖中電流參考方向測量電流I1、I2、I3值，使用電壓表按照左圖中電壓參考方向測量各元件電壓US1、US2、U1、U2，讓同學(xué)們記錄下來以上數(shù)據(jù)，分析總結(jié)電流之間有關(guān)系，電壓之間有什么關(guān)系，改變各元件參數(shù)，重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們再次驗(yàn)證總結(jié)的結(jié)果的正確性。工作任務(wù)返回對節(jié)點(diǎn)B有：I1+I3

=

I2I1、

I3三個電流參考方向都由下向上，I2由上向下工作任務(wù)返回對左邊回路有：I1、

I3三個電流參考方向都由下向上，I2由上向下返回對于所有的集總參數(shù)電路，包括直流、交流、線性和非線性電路，基爾霍夫定律都適用，基爾霍夫定律和歐姆定律一樣都是分析電路的基礎(chǔ)，基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。電池內(nèi)阻變大后電池帶載能力下降，在電池內(nèi)加入石墨烯可以降低電池內(nèi)阻，提高電池充電電流，縮短電池充電時間。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---1.3基爾霍夫定律及支路電流法1.3.1基爾霍夫定律返回基爾霍夫(1824-1887)，德國著名物理學(xué)家，化學(xué)家，天文家。他在21歲上大學(xué)期間得出基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨苫鶢柣舴螂娏鞫?

KCL

)基爾霍夫電壓定律(KVL)知識鏈接---1.3基爾霍夫定律及支路電流法描述電路結(jié)構(gòu)的專業(yè)術(shù)語如下所示：1.3.1基爾霍夫定律返回①節(jié)點(diǎn)n。電路中3個或3個以上兩端元件連接的點(diǎn)，稱為節(jié)點(diǎn)。②支路b。電路中通過同一電流的每個分支，或連接于兩個節(jié)點(diǎn)之間的一段電路，稱為支路。③回路l。電路中任一閉合的路徑，稱為回路。④網(wǎng)孔m。回路內(nèi)不含有其他支路的回路，稱為網(wǎng)孔。1.3.1基爾霍夫定律返回解：節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2；【例題】下圖所示電路中每個方框代表一元件，求節(jié)點(diǎn)數(shù)、支路數(shù)、回路數(shù)和網(wǎng)孔數(shù)。支路數(shù)b=3；回路數(shù)l=3；網(wǎng)孔數(shù)m=2。1.3.1基爾霍夫定律返回1．基爾霍夫電流定律（KCL）在任一時刻，由于節(jié)點(diǎn)處無電荷囤積，流出任一節(jié)點(diǎn)的所有支路電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的所有支路電流之和。用公式表示即：如果選定電流流入節(jié)點(diǎn)為正，流出節(jié)點(diǎn)為負(fù)，基爾霍夫電流定律還可以表述為：在任一時刻，流過該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和恒等于零，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1.3.1基爾霍夫定律返回1．基爾霍夫電流定律（KCL）①列式時看參考方向（不看數(shù)值的正負(fù)號）；②代入數(shù)值時看數(shù)值的正負(fù)號（不看參考方向）?！纠}】如下圖所示，求電流I的大小？解：對節(jié)點(diǎn)A列式（看參考方向）得：代入數(shù)值（看數(shù)值正負(fù)）得：1.3.1基爾霍夫定律返回1．基爾霍夫電流定律（KCL）基爾霍夫電流定律實(shí)際上是電流連續(xù)性的表現(xiàn)。它一般應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)，也可推廣應(yīng)用于任一封閉面。例如對于上圖，由（a）圖有：

；由（b）圖有：

。1.3.1基爾霍夫定律返回1．基爾霍夫電流定律（KCL）若兩個電路之間只有一根導(dǎo)線相連，那么這根導(dǎo)線中一定沒有電流通過。若兩個電路之間只有兩根導(dǎo)線相連，那么這兩根導(dǎo)線中電流大小一定相等。1.3.1基爾霍夫定律返回2．基爾霍夫電壓定律（KVL）在任一時刻，沿任一回路繞行一周回到起點(diǎn)，正電荷獲得的能量與消耗的能量相等，也即回路中電壓升之和等于電壓降之和。用公式表示為：如果假定回路繞行方向，并把回路繞行方向設(shè)為電壓降低方向，然后觀察每個元件上的參考方向與繞行方向是否一致，如果一致則該電壓取正，如果不一致則該電壓取負(fù)?；鶢柣舴螂妷憾蛇€可以表述為：任一時刻，電路中任一閉合回路內(nèi)各段電壓的代數(shù)和恒等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1.3.1基爾霍夫定律返回2．基爾霍夫電壓定律（KVL）【例題】對右圖中的回路abda和回路abcda列寫KVL方程。解：對回路abda：

對回路abcda：1.3.1基爾霍夫定律返回2．基爾霍夫電壓定律（KVL）KVL還可以推廣應(yīng)用到電路中任一不閉合的假想回路。解：列KVL電壓方程有：移項(xiàng)可得：【例題】對右圖中的從a到b的開口回路列寫KVL方程，并求uab大小。1.3.2支路電流法返回1．支路電流法概念以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL、KVL列出與支路電流數(shù)目相等的獨(dú)立方程式，通過聯(lián)立方程組求解各支路電流的方法稱為支路電流法，是電路分析計(jì)算的基本方法之一。一個具有b條支路、n個節(jié)點(diǎn)的電路，可以列出n-1個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電流方程和b-（n-1）個獨(dú)立的網(wǎng)孔電壓方程方程式中的未知量就是支路電流。列方程之前應(yīng)先設(shè)定各支路電流的參考方向。1.3.2支路電流法返回1．支路電流法概念【例題】應(yīng)用支路電流法求右圖各支路電流。（3）聯(lián)立求解得：解：（1）假設(shè)各支路電流方向及回路繞行方向如圖所示；（2）支路數(shù)為4，但恒流源支路的電流已知，則未知電流只有3個，所以可只列3個方程。(4)流入（或流出）電路中任一封閉面電流的代數(shù)和恒等于零。（

）練習(xí)思考判斷：(1)通過電阻上的電流增大到原來的3倍時，電阻消耗的功率為原來的9倍。（

）(2)基爾霍夫定律只適用于直流電路。（

）(3)兩個電流源電流不一樣，可以串聯(lián)使用。（

）√×返回√×返回雙電源供電電路等效電路分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目1任務(wù)4任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導(dǎo)入當(dāng)電路中存在兩個或者兩個以上電源供電時，對一個特定的負(fù)載如果想要獲得流過這個負(fù)載的電流，從實(shí)踐的角度在電路中加一個電流表即可以解決問題，但從理論角度計(jì)算有沒有更好的方法？負(fù)載以外的多電源電路能不能用一個簡單的電源電路來替換，如何快速找到這個可替換的電源電路？在多個電源共同作用下負(fù)載在什么樣的條件下可以獲得最大功率？任務(wù)4雙電源供電電路等效電路分析返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握戴維南定理。23掌握電壓源、電流源變換原則。能夠化簡二端網(wǎng)絡(luò)。返回工作任務(wù)返回教師使用Multisim軟件按照左圖連接雙電源供電電路。連接好電路后教師用數(shù)字電流表按照I2參考方向測量I2電流，然后把電壓源Us1和電阻R1串聯(lián)使用一個Us1/R1=0.15A的電流源和R1的并聯(lián)代替，第二次測量I2電流，最后把R2之外電路使用一個12V電壓源和一個100Ω電阻串聯(lián)電路替代，電壓源方向仍然為上為正，下為負(fù)，第三次測量I2電流，比較三次測量電流是否一樣；教師不斷調(diào)整R2阻值，用一個功率表測量R2功率，當(dāng)R2阻值為100Ω時，讓學(xué)生觀察此時的功率是否是最大功率。工作任務(wù)返回流過電阻R2的電流為0.06A第一次---原電路工作任務(wù)返回流過電阻R2的電流仍然為0.06A第二次戴維南等效工作任務(wù)返回流過電阻R2的電流仍然為0.06A第三次電壓源和電流源等效變換工作任務(wù)返回電阻R2的阻值為200Ω時功率為720mW當(dāng)電阻R2的阻值為200Ω時功率工作任務(wù)返回電阻R2的阻值為200Ω時功率為960mW當(dāng)電阻R2的阻值為150Ω時功率工作任務(wù)返回電阻R2的阻值為100Ω時功率為1.44W，阻抗匹配時功率最大當(dāng)電阻R2的阻值為100Ω時功率返回戴維南定理為復(fù)雜線性電路的化簡提供一個很好的思路，當(dāng)需要重點(diǎn)研究某一負(fù)載的特性時，可以把負(fù)載外的電路用戴維南定理進(jìn)行化簡。電源的等效變換為不同形式的電源的互換提供了一個解決方案。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---1.4戴維南、諾頓定理及電源等效變換戴維南定理具體描述為：任何一個有源線性電阻二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個電壓為Uoc理想電壓源與阻值為Ri電阻串聯(lián)的實(shí)際電壓源模型來等效替換。1.4.1戴維南定理返回Uoc就是有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，即將外電路斷開后A、B兩點(diǎn)之間的電壓。Ri等于有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源均去除（理想電壓源短路，理想電流源開路）后所得到的無源二端網(wǎng)絡(luò)A、B兩點(diǎn)之間的等效電阻?！纠}】用戴維南定理求下圖中的電流I。1.4.1戴維南定理返回解：（1）求開路電壓。a、b開路后的電路如圖所示。（2）求等效電阻Ri。所有電源均除去后的電路如圖所示。根據(jù)KVL可得：根據(jù)電路的等效可得：1.4.1戴維南定理返回如何求解戴維南等效電路的電壓源及內(nèi)阻？定理的實(shí)質(zhì)是什么？應(yīng)用戴維南定理求解電路的過程中，電壓源、電流源如何處理？任何一個含源線性二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對于外電路來說，總可以用一個電流源與一個電導(dǎo)相并聯(lián)組合來等效。1.4.2諾頓定理返回電流源的電流為該網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc，其電導(dǎo)等于該網(wǎng)絡(luò)中所有理想電源為零時（理想電壓源短路，理想電流源開路），從網(wǎng)絡(luò)兩端看進(jìn)去的等效電導(dǎo)Gi。【例題】求電路下圖中a、b端的諾頓等效電路。1.4.2諾頓定理返回解：（1）求等效電導(dǎo)，所有電源均除去后的電路如圖所示。（2）求短路電流，a、b短路后的電路如圖所示。（3）畫諾頓等效電路如圖所示。1．實(shí)際電源兩種模型等效變換1.4.3電壓源與電流源的等效變換返回一個實(shí)際電源可以用兩種模型來表示，即可以用理想電壓源與內(nèi)阻串聯(lián)的形式來表示，也可以用理想電流源與內(nèi)阻并聯(lián)的形式來表示。對外電路而言，如果電源的外特性相同，即兩個電源模型的外特性曲線完全吻合，則無論采用哪種模型計(jì)算外電路電阻RL上的電流、電壓，結(jié)果都相同。這兩個電源模型對外電路負(fù)載RL而言是等效的，是可以互相替換的。1．實(shí)際電源兩種模型等效變換1.4.3電壓源與電流源的等效變換返回【例題】對下圖用電源的等效變換求未知電流I。2．實(shí)際電源等效注意事項(xiàng)1.4.3電壓源與電流源的等效變換返回（1）理想電壓源與理想電流源之間無等效關(guān)系。（2）任何一個電壓源Us和某個電阻R串聯(lián)的電路，都可化為一個電流源IS和電阻R并聯(lián)的電路。（3）等效變換時，兩電源的參考方向要一一對應(yīng)。(4)

運(yùn)用戴維南定理求解兩端線性網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻時，應(yīng)將有源二端線性網(wǎng)絡(luò)中所有的電源開路后再求解。

（

）練習(xí)思考判斷：(1)戴維南定理僅適合于線性電路。（

）(2)理想電壓源和理想電流源不能等效變換。（

）(3)戴維南定理不僅對外部電路等效，對內(nèi)電路也等效。（

）√√返回××返回雙電源供電電路綜合應(yīng)用分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目1任務(wù)5任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)直流電路的測試分析1任務(wù)導(dǎo)入

支路電流法為電路中各支路電流及各元件兩端電壓求解提供一個很好的方法，可是有的電路中支路數(shù)目較多但是網(wǎng)孔數(shù)量較少，需要使用網(wǎng)孔電流法減少方程數(shù)目求解電路參數(shù)，有的電路雖然支路數(shù)較多但是節(jié)點(diǎn)數(shù)較少，需要使用節(jié)點(diǎn)電壓法減少方程數(shù)目求解電路參數(shù)，網(wǎng)孔電流法和節(jié)點(diǎn)電壓法究竟是如何減少方程數(shù)量對電路中電流和電壓進(jìn)行求解的呢？有的電路中含有多個電源，可不可以把每個電源對一個負(fù)載的作用效果進(jìn)行疊加呢？返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握網(wǎng)孔電流法。23掌握節(jié)點(diǎn)電壓法。掌握疊加定理。返回4能夠靈活運(yùn)用電路原理分析復(fù)雜電路。工作任務(wù)返回左圖為雙電源供電電路，US1=15V、US2=12V、R1=100Ω、R2=200Ω，電流I1=0.03A、I2=0.06A、I3=0.03A前面任務(wù)已經(jīng)測過及計(jì)算過，是否存在兩個參考方向如左圖所示網(wǎng)孔電流Ia和Ib，滿足Ia=-I1、Ib=I3、Ib-Ia=I2；以D點(diǎn)為零電位點(diǎn)，是否存在一個電位值VB=US2=I2R2=US1-I1；把US1使用導(dǎo)線代替保留其他部分電路不變測流過負(fù)載R2電流I2'，把US2使用導(dǎo)線代替保留其他部分電路不變測流過負(fù)載R2電流I2''，計(jì)算流過負(fù)載R2電流I2等不等于I2'+I2''。工作任務(wù)返回如何快速求解如下三元一次方程組？？在matlab2015中建立三個等式，執(zhí)行程序，可以快速求出三個電流值如圖所示。有編程基礎(chǔ)的學(xué)生也可以嘗試在matlab2015中建立GUI，像VB程序一樣開發(fā)。工作任務(wù)返回15V和12V電源共同作用下電流工作任務(wù)返回12V電源作用下電流工作任務(wù)返回15V電源作用下電流返回網(wǎng)孔電流法適用于支路多，網(wǎng)孔少電路，達(dá)到減少方程數(shù)量方便求解電路參數(shù)目的。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】節(jié)點(diǎn)電壓法適用于支路多，節(jié)點(diǎn)少電路，達(dá)到減少方程數(shù)量方便求解電路參數(shù)目的。疊加定理是線性電路中一條十分重要的定理，不僅可以用于計(jì)算電路中電流、電壓，更重要的是建立了電路中輸入和輸出的內(nèi)在關(guān)系。知識鏈接1.5網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法及疊加定理網(wǎng)孔電流法適用于支路多，網(wǎng)孔少電路。1.5.1網(wǎng)孔電流法返回網(wǎng)孔電流法精髓在于把支路電流理解為相對于網(wǎng)孔電流的干路電流，跟支路有關(guān)網(wǎng)孔電流匯集成支路電流。利用流過各元件疊加網(wǎng)孔電流計(jì)算各元件電壓，假設(shè)網(wǎng)孔方向?yàn)殡妷航档头较?，針對各網(wǎng)孔建立以網(wǎng)孔電流為未知數(shù)的KVL方程組。【例題】對右圖利用網(wǎng)孔電流法計(jì)算各支路電流。1.5.1網(wǎng)孔電流法返回解：假設(shè)網(wǎng)孔電流方向和網(wǎng)孔方向一致，對網(wǎng)孔1可列KVL方程為：

，帶入數(shù)據(jù)可得：

。假設(shè)網(wǎng)孔電流方向和網(wǎng)孔方向一致，對網(wǎng)孔2可列KVL方程為：

，帶入數(shù)據(jù)可得：解方程組可得：Ia=-0.03A，Ib=0.03A。由圖1-5-1中電流參考方向可知：I1=-Ia、I3=Ib、I2=Ib-Ia，帶入數(shù)據(jù)可得：I1=0.03A、I3=0.03A、I2=Ib-Ia=0.06A。1.5.2節(jié)點(diǎn)電壓法返回對于一些支路數(shù)多、網(wǎng)孔數(shù)多，而結(jié)點(diǎn)數(shù)少的電路，如何方便求解支路電流

?答：為了減少方程的個數(shù)，本節(jié)課將介紹另一種求解方法——節(jié)點(diǎn)電壓法。1.5.2節(jié)點(diǎn)電壓法返回節(jié)點(diǎn)電壓法的精髓在于選取合適零電位參考點(diǎn)，一般選取含電源支路負(fù)極節(jié)點(diǎn)處作為零電位點(diǎn)，這樣以各非參考節(jié)點(diǎn)電位為未知數(shù)，可以根據(jù)兩點(diǎn)之間電壓等于兩點(diǎn)電位之差概念快速求出各支路電流，然后建立以非參考節(jié)點(diǎn)為未知數(shù)的KCL方程組。需要注意的是如果兩個節(jié)點(diǎn)間只含有電壓源，則可以減少一個非參考節(jié)點(diǎn)電位變量，這兩個節(jié)點(diǎn)中任意一個節(jié)點(diǎn)可以用另一個節(jié)點(diǎn)電位和電壓源代數(shù)和來表示。1.5.2節(jié)點(diǎn)電壓法返回【例題】對右圖利用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算各支路電流。電路中兩個節(jié)點(diǎn)電位全為已知量不需要再建立節(jié)點(diǎn)電壓方程組，可以快速求出三個支路電流：對B節(jié)點(diǎn)根據(jù)基爾霍夫電流定律可直接求出：

解：通過分析發(fā)現(xiàn)，D點(diǎn)為含電源支路負(fù)極交匯點(diǎn)，以D點(diǎn)為整個電路的零電位點(diǎn)將使電路計(jì)算變得簡單，若VD=0V，則VB=12V。1.5.2節(jié)點(diǎn)電壓法返回結(jié)點(diǎn)電壓法適合分析哪類電路，其特點(diǎn)是什么？應(yīng)用結(jié)點(diǎn)電壓法求解電路的過程中，與電壓源并聯(lián)的電導(dǎo)、與電流源串聯(lián)的電導(dǎo)如何處理？注意：與電流源串聯(lián)的電導(dǎo)不予以考慮

與電壓源并聯(lián)的電導(dǎo)不予以考慮1.5.3疊加定理返回1．疊加定理概念在線性電路中，如果電路中存在多個電源共同作用，則任何一條支路的電壓或電流等于每個電源單獨(dú)作用，在該支路上所產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。電路中的電源依次使用，每次電路中只留有一個電源，其余獨(dú)立電源應(yīng)置零，即電壓源短路，電流源斷路。同時應(yīng)保留所有電阻，電阻所在的位置也不變。1.5.3疊加定理返回2．疊加定理應(yīng)用注意事項(xiàng)（1）疊加定理只適用于線性電路。（2）線性電路的電流或電壓均可用疊加定理計(jì)算，由于功率為電壓或電流的平方，是二次函數(shù)，故功率P不能用疊加定理計(jì)算。1.5.3疊加定理返回【例題】用疊加定理求下圖中電流I1和I2解：（1）標(biāo)出所求量I1和I2的參考方向如圖（a）所示；（2）原電路圖可以用（b）（c）的疊加來表示；（3）對于b圖：

對于c圖：（4）

1.5.3疊加定理返回如何求解戴維南等效電路的電壓源及內(nèi)阻？定理的實(shí)質(zhì)是什么？應(yīng)用戴維南定理求解電路的過程中，電壓源、電流源如何處理？(4)

疊加定理只能用于計(jì)算線性電路電壓和電流（

）練習(xí)思考判斷：(1)網(wǎng)孔電流和對應(yīng)支路電流大小一樣。（

）(2)節(jié)點(diǎn)電壓法適合應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)比較多、支路比較少的電路（

）(3)一個電路中含有二極管可以使用疊加定理分析電路。（

）××返回√×返回白熾燈電路元件參數(shù)的測試分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目2任務(wù)1任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)正弦交流電路的測試分析2任務(wù)導(dǎo)入蜘蛛依靠什么判斷網(wǎng)的振動是由昆蟲引起的而不是由風(fēng)引起的？蜜蜂扇動翅膀的聲音“嗡嗡”響，為什么蝴蝶翅膀扇動時的聲音人們聽不到？家庭電路中的白熾燈使用交流電，交流電大小方向時刻在變化，為什么白熾燈看起來不會忽明忽暗，衡量交流電好壞的主要指標(biāo)有哪些，交流電大小和方向是按照什么樣的規(guī)律進(jìn)行變化的，這些時刻變化的電流和電壓如何用一個恒定不變的值去描述它們，更進(jìn)一步的講，這些時刻變化的量之間如何進(jìn)行運(yùn)算呢？返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解正弦交流電的概念。23掌握使用交流電壓表、交流電流表、功率表測量交流電路及分析交流電路。能夠分析電阻、電容、電感等元件在交流電路中的阻抗性質(zhì)。返回4學(xué)會分析、計(jì)算元件參數(shù)。工作任務(wù)返回教師使用Multisim軟件按照左圖連接白熾燈實(shí)驗(yàn)電路。uS為實(shí)驗(yàn)用電源、R1為220V/2kΩ電阻、C1為450V/20μF電容，L1為3A/2H線繞電感，HL1、HL2、HL3為220V/25W白熾燈，當(dāng)uS為直流220V電源時，閉合開關(guān)S觀察三個燈的情況，并測量各元件兩端電壓；當(dāng)uS為工頻220V交流電源時，閉合開關(guān)S觀察三個燈的情況，并測量各元件兩端電壓，使用數(shù)字示波器一個通道測量A點(diǎn)和B點(diǎn)間波形，觀察工頻電的周期、頻率和最大值，使用兩個通道同時測量A、C和C、B兩點(diǎn)間波形，比較觀察波形變化趨勢是否一致，使用兩個通道同時測量A、D和D、B兩點(diǎn)間波形，比較觀察波形變化趨勢是否一致，使用兩個通道同時測量A、E和E、B兩點(diǎn)間波形，比較觀察波形變化趨勢是否一致。工作任務(wù)返回直流220V電源作用下，三個燈的變化情況選用串聯(lián)元件功率要合適，防止燒毀！工作任務(wù)返回交流220V電源作用下，三個燈的變化情況選用串聯(lián)元件功率要合適，防止燒毀！工作任務(wù)返回交流220V電源作用下，三個燈的變化情況選用串聯(lián)元件功率要合適，防止燒毀！工作任務(wù)返回交流220V電源作用下，三個燈的變化情況選用串聯(lián)元件功率要合適，防止燒毀！返回周期、頻率和振幅是正弦交流電的三要素，在直流電作用下電容的容抗為無窮大，電感的感抗為零，在交流電作用下電容的容抗和頻率成反比，電感的感抗和頻率成正比。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】在交流電路中，純電感兩端的電壓相位超前流過電感的電流相位90°，純電容兩端的電壓相位滯后流過電容電流相位90°，分析研究交流電路時刻要關(guān)注相位變化對交流電路影響。知識鏈接---2.1交流電基本概念與交流電的運(yùn)算1．正弦量概念2.1.1正弦交流電路基本概念返回隨時間按正弦規(guī)律變化的電流（電壓、電動勢）統(tǒng)稱為正弦電量，或稱為正弦交流電，有時又簡稱為交流電（AC）。幅值（也稱為振幅或者最大值）、角頻率、初相位為正弦量的三要素。2．周期、頻率、角頻率2.1.1正弦交流電路基本概念返回周期指正弦電量變化一周所需的時間，用大寫字母T表示，單位為秒（s）。頻率指正弦電量單位時間內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)，用小寫字母f表示，單位為赫茲（Hz），頻率和周期互為倒數(shù)。角頻率，它表示在單位時間內(nèi)正弦電量變化的弧度數(shù)，它是反映正弦電量變化快慢的物理量，其單位是弧度/秒（rad/s）。我國工業(yè)和民用電的頻率為f=50Hz（稱為工頻），其周期T=1/50s=0.02s。3．相位、初相位、相位差2.1.1正弦交流電路基本概念返回把正弦電量在任意瞬間的電角度（

）稱為相位。正弦電量在任意瞬間的變化狀態(tài)是由該瞬間的電角度決定的。當(dāng)t=0時，相位角為ψ，稱為初相位，簡稱初相。相位差就是兩個同頻率的正弦量的相位之差，用字母φ表示。3．相位、初相位、相位差2.1.1正弦交流電路基本概念返回【例題】兩個同頻率的正弦電壓和電流分別為：

，

，求它們之間的相位差，并說明哪個超前。解：求相位差要求兩個正弦量的函數(shù)形式必須一致，所以首先要將電流i改寫成正弦函數(shù)形式：因此，相位差為：所以電流超前電壓50?。4．瞬時值、最大值、有效值2.1.1正弦交流電路基本概念返回正弦電量的瞬時值是隨時間變化的量。正弦電量的有效值是按電流的熱效應(yīng)來確定的，即正弦電量的有效值是一個周期內(nèi)熱效應(yīng)與它相等的直流電的數(shù)值。正弦電壓的有效值和最大值之間的關(guān)系為：正弦電量瞬時值中的最大值稱為正弦量的最大值或幅值復(fù)數(shù)的三角形式：

復(fù)數(shù)的極坐標(biāo)形式：

復(fù)數(shù)的指數(shù)形式：

1．復(fù)數(shù)概念與運(yùn)算2.1.2正弦量相量表示法返回一個復(fù)數(shù)是由實(shí)部和虛部組成的。復(fù)數(shù)有多種表示形式，常見的有代數(shù)形式、指數(shù)形式、三角函數(shù)形式和極坐標(biāo)形式。復(fù)數(shù)的代數(shù)形式：

復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算應(yīng)用代數(shù)形式較為方便；復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算應(yīng)用指數(shù)或極坐標(biāo)形式較為方便。2．相量與相量圖2.1.2正弦量相量表示法返回相量：用正弦量起始位置復(fù)數(shù)對應(yīng)矢量來表示正弦量。正弦量有幅值相量和有效值相量兩種形式。

同頻率的正弦量之間的相位差等于初相之差，其相量才能畫在同一復(fù)平面上，稱為相量圖。相量的加減運(yùn)算滿足數(shù)學(xué)上矢量的平行四邊形法則，應(yīng)注意的是減一個相量可以看成加一個相量的反相相量。2．相量與相量圖2.1.2正弦量相量表示法返回【例題】寫出下列正弦量的相量形式：解：有效值相量如下：

思考：請同學(xué)們寫出幅值相量形式？

1．純電阻元件的交流電路

1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回流過電阻元件的電流和其兩端的電壓是同頻率的正弦量。電壓和電流的關(guān)系如下：

時域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓和電流同相位

1．純電阻元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電阻瞬時功率是隨時間變化的，瞬時功率p≥0，所以電阻元件是耗能元件。工程上所說的功率指的是瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值，稱為平均功率，用大寫字母P表示，平均功率又稱有功功率。電阻有功功率：1．純電阻元件的交流電路2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回【例題】有一個阻值R=2kΩ的電阻絲，通過電阻絲的電流為

，求電阻絲兩端的電壓uR、UR及其消耗的功率PR。解：電流有效值：電壓有效值：有功功率：2．純電感元件的交流電路1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電感元件中電流與其兩端的電壓都是同頻率的正弦量。電壓和電流的關(guān)系如下：

時域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓相位超前電流90°。2．純電感元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電感瞬時功率是隨時間變化的，在第一和第三個1/4周期內(nèi)，u和i同為正值或同為負(fù)值，瞬時功率p大于零；電感不消耗能量，只是將能量不停地吸收和回送。互換功率的大小通常用瞬時功率的最大值即無功功率來衡量。電感無功功率：在第二和第四個1/4周期內(nèi)，u和i一個正值，另一個則為負(fù)值，故瞬時功率p小于零；所以電感一個周期平均功率為零。電感元件是儲能元件。單位用乏[爾]（var）表示2．純電容元件的交流電路1）電壓與電流關(guān)系2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電容元件中電流與其兩端的電壓都是同頻率的正弦量。電壓和電流的關(guān)系如下：

時域形式

相量形式

（1）數(shù)值關(guān)系

（2）相位關(guān)系

電壓相位滯后電流90°。2．純電感元件的交流電路2）功率2.1.3單一參數(shù)的交流電路返回電容瞬時功率是隨時間變化的，在第一和第三個1/4周期內(nèi)，u和i同為正值或同為負(fù)值，瞬時功率p大于零；電容不消耗能量，只是將能量不停地吸收和回送?；Q功率的大小通常用瞬時功率的最大值即無功功率來衡量。電容無功功率：在第二和第四個1/4周期內(nèi)，u和i一個正值，另一個則為負(fù)值，故瞬時功率p小于零；所以電容一個周期平均功率為零。電容元件是儲能元件。單位用乏[爾]（var）表示(4)

正弦量的相位差恒等于它們的初相位之差。（

）練習(xí)思考判斷：(1)大小和方向隨時間變化的量稱為正弦量。（

）(2)正弦交流電壓

V與直流電壓1V先后加到同一個電阻上，在相同時間內(nèi)消耗的有功功率相等。（

）(3)正弦量的周期和頻率相等。（

）××返回√×返回三相異步電動機(jī)單相空載運(yùn)行電路分析電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目2任務(wù)2任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)正弦交流電路的測試分析2任務(wù)導(dǎo)入把小功率220V/380V三相異步電動機(jī)一個繞組接入220V交流電源，三相異步電動機(jī)空載情況下能否正常運(yùn)行？使用儀表測量三相異步電機(jī)一個繞組的直流電阻和交流電阻是否一樣？怎么加入電容讓三相異步電動機(jī)在單相空載情況下正常運(yùn)行？返回學(xué)習(xí)目標(biāo)1學(xué)會使用交流電壓表、交流電流表、功率表測量交流電路各物理量。23掌握交流串并聯(lián)電路中電壓、電流的關(guān)系。掌握交流電路分析的一般方法。返回工作任務(wù)返回讓一臺小功率三相異步電動機(jī)U1和U2接線柱之間接入220V交流電，其他接線柱不接線，讓三相異步電動機(jī)空載，看三相異步電動機(jī)運(yùn)動情況，用手轉(zhuǎn)動一下三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸，觀察三相異步電動機(jī)運(yùn)動變化情況。按照左圖對三相異步電動機(jī)進(jìn)行接線，閉合開關(guān)K1，觀察三相異步電動機(jī)運(yùn)動情況。返回交流電路中存在電感、電容等儲能元件導(dǎo)致了交流電源輸出的電壓和電流存在相位差，電壓和電流相位差的存在使得交流電路的分析與計(jì)算變得復(fù)雜，不僅要考慮數(shù)值形式的歐姆定律還要考慮相量形式的歐姆定律，使得交流電路表現(xiàn)出直流電路不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)過程中一定要多思考，多從有效值和相位兩個角度去理解交流電路的分析方法。工作任務(wù)【總結(jié)與提升】知識鏈接---2.2交流電串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)電路分析1．基爾霍夫定律的相量形式2.2.1RLC串聯(lián)交流電路返回在正弦交流電路中，由于流過節(jié)點(diǎn)的各支路電流都是同頻率的正弦量，用對應(yīng)的相量表示，則有：

，此為基爾霍夫電流定律的相量形式。同理基爾霍夫電壓定律的相量形式為：

，即任一回路中的所有電壓相量的代數(shù)和為零2．RLC串聯(lián)的交流電路2.2.1RLC串聯(lián)交流電路返回RLC串聯(lián)的電路下圖a所示，由于是串聯(lián)電路，流過各個元件的電流相同。以電流作為參考相量，相量圖如b所示。2．RLC串聯(lián)的交流電路2.2.1RLC串聯(lián)交流電路返回Z稱為阻抗，量綱為歐姆，X稱為電抗，|Z|稱為阻抗的模，φ稱為阻抗角，阻抗模是電壓與電流有效值或最大值比值，阻抗角是電路中電壓與電流之間的夾角，即電壓與電流的相位差。阻抗是一個復(fù)數(shù)。阻抗形式的相量模型如圖c所示。2.2.1RLC串聯(lián)交流電路返回對于任意一個無源單口交流網(wǎng)絡(luò)的總阻抗計(jì)算和直流電路總電阻的計(jì)算方法一樣，串聯(lián)總阻抗等于各阻抗相加，并聯(lián)總阻抗的倒數(shù)等于各阻抗倒數(shù)的和，不同的是阻抗的運(yùn)算要按照復(fù)數(shù)的運(yùn)算法則進(jìn)行當(dāng)φ<0時，電壓滯后電流，電路中電容的作用大于電感的作用，這種電路稱為電容性電路。2．RLC串聯(lián)的交流電路當(dāng)φ>0時，電壓超前電流，電路中電感的作用大于電容的作用，這種電路稱為電感性電路。當(dāng)φ=0時，電壓與電流同相位，電路中電容的作用與電感的作用相互抵消，這種電路稱為電阻性電路。2.2.2GLC并聯(lián)交流電路返回交流并聯(lián)電路分析時，電阻一般使用電導(dǎo)表示，用電導(dǎo)表示的交流GLC并聯(lián)電路如圖所示。2.2.2GLC并聯(lián)交流電路返回Y稱為導(dǎo)納，導(dǎo)納是一個復(fù)數(shù)，因此也稱為復(fù)導(dǎo)納，量綱為西門子，B稱為電納，|Y|稱為導(dǎo)納的模，φ稱為導(dǎo)納角，導(dǎo)納模是電流與電壓有效值或最大值比值，導(dǎo)納角是電路中電流與電壓之間的夾角，即電流與電壓的相位差。容納和感納的單位和電導(dǎo)一樣均為西門子（S）。容納：感納：2.2.2GLC并聯(lián)交流電路返回對于任意無源并聯(lián)單口網(wǎng)絡(luò)總復(fù)導(dǎo)納計(jì)算公式為：當(dāng)導(dǎo)納角φY取值不同時，交流電路有以下三種不同的性質(zhì)：當(dāng)B＞0，即BC＞BL時，φY

＞0，電流超前于電壓，電路呈容性；當(dāng)B＜0，即BC＜BL時，φY

＜0，電流滯后于電壓，電路呈感性；當(dāng)B=0，即BC=BL時，φY

=0，電流和電壓同相，電路呈電阻性。一個任意的線性無源單口網(wǎng)絡(luò)，設(shè)

與

的參考方向相關(guān)聯(lián)，如圖所示，都可以用復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納兩種形式的模型進(jìn)行分析。2.2.3正弦交流混聯(lián)電路分析返回同一單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納互為倒數(shù)，因此在計(jì)算電阻、電感、電容混聯(lián)電路時，可以交替使用復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納這兩種形式進(jìn)行電路的等效變換與化簡。1．諧振現(xiàn)象2.2.4電路中的諧振返回在含有L和C的單口網(wǎng)絡(luò)中，在正弦激勵作用下，當(dāng)出現(xiàn)端口電壓與電流同相時，稱電路發(fā)生了諧振，即端口處的等效阻抗角：φ=0。諧振現(xiàn)象是正弦交流電路的一種特定工作狀態(tài)，它在電子和通信工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但在電力工程中，發(fā)生諧振時有可能破壞系統(tǒng)的正常工作，因此需要對諧振現(xiàn)象進(jìn)行分析，諧振電路通常是由電阻、電感和電容組成的串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路。2．串聯(lián)諧振2.2.4電路中的諧振返回為該電路的諧振角頻率，又稱為固有角頻率。當(dāng)阻抗中的虛部時，=0電路就發(fā)生了諧振，此時：串聯(lián)諧振時，L、C元件上產(chǎn)生電壓高出電源電壓的倍數(shù)（所以稱為電壓諧振）。3．并聯(lián)諧振2.2.4電路中的諧振返回為該電路的諧振角頻率，又稱為固有角頻率。當(dāng)阻抗中的虛部時，=0電路就發(fā)生了諧振，此時：并聯(lián)諧振時，L、C元件上產(chǎn)生電流高出電源電流的倍數(shù)（所以并聯(lián)諧振又稱為電流諧振）。(4)

GLC并聯(lián)諧振電路中電感和電容支路電流和為零。（

）練習(xí)思考判斷：(1)在RLC串聯(lián)電路中，只要發(fā)生串聯(lián)諧振，則電路必呈感性。（

）(2)串聯(lián)諧振也稱電流諧振，并聯(lián)諧振也稱電壓諧振。（

）(3)RLC串聯(lián)電路中的電流不相等。（

）××返回√×返回正弦交流電路功率電工技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目2任務(wù)3任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)知識鏈接練習(xí)思考工作任務(wù)正弦交流電路的測試分析2任務(wù)導(dǎo)入因?yàn)樵诮涣麟娐分卸司W(wǎng)絡(luò)的電壓和電流之間存在相位差，導(dǎo)致交流電路功率分析比直流電路功率分析復(fù)雜，不僅要分析網(wǎng)絡(luò)的有功功率還要分析網(wǎng)絡(luò)的無功功率，除了這些外還需要了解視在功率以及