電工技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用（高職）全套教學(xué)課件

電工技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用全套可編輯PPT課件全課導(dǎo)航直流電路01正弦交流電路02三相交流電路03磁路與變壓器04交流異步電動機05低壓電器及其應(yīng)用06電氣安全防護07室內(nèi)照明電路08項目1直流電路目錄認識電路的基本物理量01認識基本的電路元件02分析與測量直流電路03直流電路是最基本的電路，它在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用隨處可見，家用照明燈、直流電動機、手電筒等都是由直流電路構(gòu)成的。直流電路中的一些定律與定理在其他電路中也同樣適用。本項目主要介紹電路及其基本元件的基本知識，以及直流電路的分析與測量方法。項目導(dǎo)讀直流電路知識目標技能目標素質(zhì)目標了解電路的組成掌握電路基本物理量的計算與測量方法掌握電路基本元件的特性與分析方法掌握直流電路常用的分析方法能夠正確、熟練地使用數(shù)字萬用表能夠正確測量電路的基本物理量能夠正確測量電路基本元件的伏安特性能夠通過對直流電路的檢測來驗證基爾霍夫定律和疊加定理等樹立勇于探索、追求真理的職業(yè)精神養(yǎng)成堅持不懈、刻苦鉆研的工作作風(fēng)任務(wù)1.1認識電路的基本物理量任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位相關(guān)知識任務(wù)引入手機已成為人們的生活必需品，不同品牌的手機所配備的充電器也不盡相同。手機充電器是先將220V交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電，然后為手機電池充電的。目前，常見的手機充電器有5V、2A和9V、2A兩種充電模式，兩者的充電電壓有所不同，不同的充電電壓有著不同的充電效果。請選擇合適的工具和器材，對直流電路的電壓及電位進行測量。任務(wù)引入任務(wù)內(nèi)容認識電路的基本物理量學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)電流

●

電位與電壓

●

電動勢

●

電能與功率

●

實訓(xùn)任務(wù)測量直流電路的電壓及電位

●自我勉勵知識與技能要求任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位1．知識準備數(shù)字萬用表可以測量交流/直流電流、交流/直流電壓、電阻、溫度等，它具有操作方便、讀數(shù)精確、功能齊全等優(yōu)點。下面以DY2201數(shù)字萬用表（見右圖）為例，來簡單介紹其使用方法和使用注意事項。DY2201數(shù)字萬用表任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位1．知識準備（1）數(shù)字萬用表的使用方法①測量電流的操作步驟具體如下。a．將紅、黑表筆的接線端分別插入電流測量輸入口（根據(jù)預(yù)估電流的量級，插入標有“mA”或“20A”的電流測量輸入口）和公共輸入口。b．估算電流大小，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的電流擋。當無法確定電流大小時，可將旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)至量程較大的電流擋，并在測量過程中依次降擋。c．將紅、黑表筆與待測電路連接，然后看顯示屏讀數(shù)即可。當讀數(shù)為0時，說明電流擋的量程過大，此時應(yīng)降擋；當讀數(shù)為1時，說明電流擋的量程過小，此時應(yīng)升擋；當讀數(shù)前面有短畫線符號時，說明電流實際方向與表筆所測方向相反。DY2201數(shù)字萬用表任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位1．知識準備（1）數(shù)字萬用表的使用方法②測量電壓的操作步驟具體如下。a．將紅黑表筆的接線端分別插入電阻/電壓等測量輸入口和公共輸入口。b．估算電壓大小，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的電壓擋。當無法確定電壓大小時，可將旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)至量程較大的電壓擋，并在測量過程中依次降擋。c．將表筆與待測電路連接，然后看顯示屏讀數(shù)即可。當讀數(shù)為0時，說明電壓擋的量程過大，此時應(yīng)降擋；當讀數(shù)為1時，說明電壓擋的量程過小，此時應(yīng)升擋；當讀數(shù)前面有短畫線符號時，說明電壓實際方向與表筆所測方向相反。DY2201數(shù)字萬用表任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位1．知識準備（1）數(shù)字萬用表的使用方法③測量電阻的操作步驟具體如下。a．將紅、黑表筆的接線端分別插入電阻/電壓等測量輸入口和公共輸入口。b．估算電阻大小，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的電阻擋。c．將紅、黑表筆與待測電路連接，然后看顯示屏讀數(shù)即可。當讀數(shù)為0時，說明電阻擋的量程過大，此時應(yīng)降擋；當讀數(shù)為1時，說明電阻擋的量程過小，此時應(yīng)升擋。DY2201數(shù)字萬用表任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位1．知識準備（2）數(shù)字萬用表的使用注意事項①在測量電流、電壓時，不能帶電調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)開關(guān)（換量程）。②在選擇量程時，要先選大的，再選小的，且盡量使測量值接近量程。③在測量電阻時，應(yīng)切斷加在電阻上的電源，不能帶電操作。④使用完畢后，應(yīng)使旋轉(zhuǎn)開關(guān)在交流電壓量程最大的擋位或空擋上。任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。名稱規(guī)格型號數(shù)量名稱規(guī)格型號數(shù)量直流電源

1路直流電路電位/電壓測量試驗電路板

1塊數(shù)字萬用表

1臺DG05試驗掛箱

1個直流電壓表

1臺導(dǎo)線

工具和器材清單任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位3．任務(wù)實施將DG05試驗掛箱的“基爾霍夫定律/疊加定理”電路，按如下圖所示電路進行接線。（1）調(diào)整直流電源的輸出電壓，令，；分別將2路直流電源接入電路，即將開關(guān)和分別置于電源和側(cè)；將開關(guān)置于330Ω電阻側(cè)，3個故障設(shè)置按鍵均不得按下?！盎鶢柣舴蚨?疊加定理”電路任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位3．任務(wù)實施將DG05試驗掛箱的“基爾霍夫定律/疊加定理”電路，按如右圖所示電路進行接線。（2）以如右圖所示電路中的A點為參考點，分析并計算B、C、D、E、F各點的電位V及相鄰兩點之間的壓、、、、、，并將計算結(jié)果記錄于右表中；分別測量上述各量，將測量結(jié)果記錄于右表中；計算測量值與計算值之間的相對誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因?！盎鶢柣舴蚨?疊加定理”電路參考點電位與電壓A計算值

測量值

相對誤差

D計算值

測量值

相對誤差

電位、電壓的計算和測量結(jié)果任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位3．任務(wù)實施將DG05試驗掛箱的“基爾霍夫定律/疊加定理”電路，按如右圖所示電路進行接線。（3）以如右圖所示電路中的D點作為參考點，重復(fù)步驟（2）的計算和測量，并將計算和測量結(jié)果記錄于下表中?！盎鶢柣舴蚨?疊加定理”電路參考點電位與電壓A計算值

測量值

相對誤差

D計算值

測量值

相對誤差

電位、電壓的計算和測量結(jié)果學(xué)思踐悟數(shù)字萬用表是一種應(yīng)用極為廣泛的測量儀表，正確使用數(shù)字萬用表是每個電工技術(shù)人員必備的實用技能。試討論下，使用數(shù)字萬用表可以解決日常生活中的哪些問題？任務(wù)工單——測量直流電路的電壓及電位4．任務(wù)評價請指導(dǎo)教師按照學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進行評分，并將評分結(jié)果填入下表中。評分表序號內(nèi)容評分標準滿分/分得分/分1平時表現(xiàn)遵守課堂紀律和實訓(xùn)規(guī)定，服從教師管理，主動思考并積極參與討論，否則酌情扣分20

2實際操作正確連接電路，正確使用儀器儀表，否則每錯1處扣10分20

3實施結(jié)果計算值和測量值正確（相對誤差在

以內(nèi)），否則每錯1處扣5分50

4安全文明生產(chǎn)嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)范，否則每錯1處扣5分；不得損壞儀器儀表，否則扣10分10

總體評價優(yōu)

良

中

及格

不及格

注：總體評價中，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為中，60～69分為及格，60分以下為不及格。相關(guān)知識電流通過的回路稱為電路，它既可以實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換，又可以實現(xiàn)信號的傳遞與處理。電路的基本物理量有電流、電位與電壓、電動勢、電能與功率等。1.1.1電流在電場力的作用下，電荷會有規(guī)則地定向移動。單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷稱為電流強度，簡稱電流，用i表示，即式中：

—電流，單位為安（A）；

—電荷，單位為庫（C）；

—時間，單位為秒（s）。習(xí)慣上規(guī)定電流的方向為正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向。大小和方向都不隨時間變化的電流稱為直流電流，用I表示。于是，上式可寫為點撥在電學(xué)中，各物理量的表示方法及書寫規(guī)范規(guī)定，不隨時間變化的恒定電量或參量通常用大寫字母表示，如直流電壓和直流電流分別用U和I表示；隨時間變化的電量或參量通常用小寫字母表示，如交流電壓和交流電流分別用u和i表示。相關(guān)知識1.1.1電流在國際單位制中，電流的單位為安（A），常用的單位還有毫安（mA）和微安（μA），它們之間的換算關(guān)系為在分析簡單電路時，可以直觀地確定電流的實際方向，但在分析復(fù)雜電路時，往往很難判斷電流的實際方向。因此，為了方便分析和計算，可以任意選定一個方向作為電流的參考方向。如下圖所示，若電流的實際方向與參考方向一致，則電流為正值；若電流的實際方向與參考方向相反，則電流為負值。電流的參考方向可以用箭頭表示，也可以用雙下標表示。例如，表示電流的參考方向是從a指向b的。電流的方向相關(guān)知識1.1.2電位與電壓在電路中任選一點作為參考點，則電場力把單位正電荷從某點移動到參考點所做的功稱為該點的電位，用v（V）表示，單位為伏（V）。電場力把單位正電荷從a點移動到b點所做的功稱為a、b兩點間的電壓，用表示，即式中：

—電壓，單位為伏（V）；

—功，單位為焦（J）；

—電荷，單位為庫（C）。習(xí)慣上規(guī)定電壓的實際方向為由高電位端指向低電位端，即電位降低的方向。因此，電路中兩點間的電壓也可用兩點間的電位差來表示，即相關(guān)知識1.1.2電位與電壓在直流電路中，電壓用U表示，常用雙下標，如，則在國際單位制中，電壓的單位為伏（V），常用的單位還有毫伏（mV）和千伏（kV），它們之間的換算關(guān)系為從工程應(yīng)用的角度來講，電路中的電壓是產(chǎn)生電流的根本原因。電路中兩點間的電壓是不變的，而各點的電位則隨參考點的不同而不同。因此，在研究同一電路系統(tǒng)時，只能選取一個電位參考點。相關(guān)知識1.1.2電位與電壓與電流類似，在分析電路電壓時，也需要先任意選定一個方向作為參考方向。如下圖所示，若電壓的實際方向與參考方向一致，則電壓為正值；若電壓的實際方向與參考方向相反，則電壓為負值。電壓的參考方向可以用極性“”“”表示，也可以用雙下標表示。例如，表示電壓的參考方向是從a指向b的。電壓的方向（a）（b）點撥對電路進行分析計算時，必須先在電路中標出電流、電壓的參考方向。因為只有在參考方向標定的情況下，各電量的正、負號才有意義。雖然電路圖中電流、電壓的參考方向原則上可任意設(shè)定，但一經(jīng)選定，在整個分析計算過程中就不允許再變更，并要以此為標準進行分析計算，最后根據(jù)計算結(jié)果的正負來確定電流、電壓的實際方向。本書電路圖上所標出的電流、電壓方向均為參考方向。一般來說，同一段電路上電流、電壓的參考方向彼此獨立，可以各自選定。但為了方便分析，通常使電流、電壓的參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。這時，只需要標出電流或電壓參考方向中的一個即可。相關(guān)知識1.1.3電動勢電動勢是指電源內(nèi)部的非電場力把單位正電荷從低電位b端移動到高電位a端所做的功，用表示，即式中：——電動勢，單位為伏（V）；

——功，單位為焦（J）；

——電荷，單位為庫（C）相關(guān)知識1.1.3電動勢電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能能力的物理量。電動勢的實際方向為由低電位端指向高電位端，即電位升高的方向。電動勢（a）（b）電源的電動勢和電源兩端電壓的方向相反開路情況下，電源的電動勢和電源兩端電壓的大小相等，實際方向相反相關(guān)知識1.1.4電能與功率1．電能電能是指電以各種形式做功的能力，其大小為一定時間內(nèi)電路元件（或設(shè)備）吸收或釋放的電能量，用W表示，即式中：W——電能，單位為焦（J）；U——電壓，單位為伏（V）；I——電流，單位為安（A）；t——時間，單位為秒（s）。在電學(xué)中，通常用千瓦時（kW?h，又稱度）作為電能單位，它與焦的換算關(guān)系為相關(guān)知識1.1.4電能與功率2．功率單位時間內(nèi)電流所做的功稱為功率，用P表示，即式中：P——功率，單位為瓦（W）；U——電壓，單位為伏（V）；I——電流，單位為安（A）。功率反映了電路元件進行能量轉(zhuǎn)換的能力。例如，電燈的功率為100W，表明在1s內(nèi)該電燈可將100J的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電動機的功率為1000W，表明在1s內(nèi)該電動機可將1000J的電能轉(zhuǎn)換成機械能。在計算功率時，令U、I的參考方向一致，若計算的，則說明U、I的實際方向一致，此部分電路為負載性質(zhì)，消耗功率；若計算的時，則說明U、I的實際方向相反，此部分電路為電源性質(zhì)，產(chǎn)生功率。因此，從P的正、負就可區(qū)分出電路或電路元件的性質(zhì)?！纠?-1】在如圖所示的直流電路中，，，，，求各電路元件消耗或產(chǎn)生的功率、、及整段電路的功率P。解：對于元件1，其電流的參考方向和電壓的參考方向一致，且有所以元件1消耗的功率為16W。對于元件2，其電流的參考方向和電壓的參考方向不一致，且有所以元件2消耗的功率為32W。對于元件3，其電流的參考方向和電壓的參考方向不一致，且有所以元件3產(chǎn)生的功率為24W。設(shè)消耗功率為正，產(chǎn)生功率為負，則整段電路的功率為

由此可知整段電路的功率。在學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容后，請你說說電路的基本物理量有哪些？請分別介紹一下。課堂訓(xùn)練課堂小結(jié)電流電位與電壓電動勢電能與功率電路的基本物理量

任務(wù)1.2

認識基本的電路元件任務(wù)工單——測試電阻的伏安特性相關(guān)知識任務(wù)引入白熾燈曾是一種普遍使用的照明設(shè)備，它是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用燈絲的熱輻射發(fā)出可見光來實現(xiàn)照明的。在使用白熾燈進行照明時，常會遇到這樣的情況：當電網(wǎng)中突然接入大功率負載時，電網(wǎng)電壓便會出現(xiàn)較大波動，此時白熾燈會突然變暗；當電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，白熾燈又會恢復(fù)為原來的亮度。這是因為白熾燈的燈絲是一種電阻，其兩端電壓的變化會引起通過其內(nèi)部的電流發(fā)生變化。請選擇合適的工具和器材，對電阻的伏安特性進行測試。任務(wù)引入知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容認識基本的電路元件學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)電阻

●

電感

●

電容

●

電源

●

實訓(xùn)任務(wù)測試電阻的伏安特性

●自我勉勵

任務(wù)工單——測試電阻的伏安特性1．知識準備伏安特性是指一種元件兩端所加的電壓與通過其電流之間的關(guān)系。電阻的伏安特性常用縱坐標表示電流、橫坐標表示電壓，由按照電阻的U－I關(guān)系繪制出的曲線（即伏安特性曲線）來表示。由于電阻兩端的電壓U與通過它的電流I成正比，因此電阻的伏安特性曲線是一條通過原點的直線，該直線的斜率等于電阻的阻值。工具和器材清單2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。名稱規(guī)格型號數(shù)量名稱規(guī)格型號數(shù)量直流電源

1路白熾燈12V、0.1A

1組數(shù)字萬用表

1臺線性電阻1kΩ

1個直流電壓表

1臺導(dǎo)線

直流電流表

1臺

3．任務(wù)實施1）測試線性電阻的伏安特性如下圖所示連接電路，調(diào)節(jié)直流電源的輸出電壓U，使直流電壓表的讀數(shù)從0V開始緩慢增大到10V，將不同值所對應(yīng)的直流電流表讀數(shù)分別記錄于下表中，并繪制線性電阻的伏安特性曲線。線性電阻伏安特性的測試電路（V）0246810（mA）

線性電阻伏安特性的測試結(jié)果任務(wù)工單——測試電阻的伏安特性3．任務(wù)實施2）測試白熾燈的伏安特性線性電阻伏安特性的測試電路白熾燈伏安特性的測試結(jié)果將下圖中的R換成一盞12V、0.1A的白熾燈，此時直流電壓表的讀數(shù)為白熾燈的端電壓。調(diào)節(jié)直流電源的輸出電壓U，使從0V開始緩慢增大到5V，將不同值所對應(yīng)的直流電流表讀數(shù)分別記錄于下表中，并繪制白熾燈的伏安特性曲線。（V）0.10.512345（mA）

任務(wù)工單——測試電阻的伏安特性經(jīng)驗傳承實施不同任務(wù)時，應(yīng)先估算出電壓和電流，然后合理選擇儀器儀表的量程，勿使儀器儀表超量程使用；同時，不可把儀器儀表的極性接錯。學(xué)思踐悟幾乎在所有的電路中都可以看到電阻的身影，但它們的作用不盡相同。請查閱有關(guān)資料，討論電阻在實際的電路中可以起到哪些作用。4．任務(wù)評價請指導(dǎo)教師按照學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進行評分，并將評分結(jié)果填入下表中。評分表序號內(nèi)容評分標準滿分/分得分/分1平時表現(xiàn)遵守課堂紀律和實訓(xùn)規(guī)定，服從教師管理，主動思考并積極參與討論，否則酌情扣分20

2實際操作正確連接電路，正確使用儀器儀表，否則每錯1處扣10分20

3實施結(jié)果測試結(jié)果正確，伏安特性曲線繪制正確，否則每錯1處扣5分50

4安全文明生產(chǎn)嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)范，否則每錯1處扣5分；不得損壞儀器儀表，否則扣10分10

總體評價優(yōu)

良

中

及格

不及格

注：總體評價中，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為中，60～69分為及格，60分以下為不及格。任務(wù)工單——測試電阻的伏安特性相關(guān)知識為了便于對實際電路進行分析，通常會對實際電路采用“模型化”處理：用統(tǒng)一規(guī)定符號表示的理想電路元件替代實際電路元件，建立實際電路的電路模型。因此，電路模型是由理想電路元件所組成的電路。電路電源負載中間環(huán)節(jié)向電路提供電能的設(shè)備，如發(fā)電機、信號源、電池等；電路中接收電能的設(shè)備，如電燈、空調(diào)、電動機等是各類用電電器的統(tǒng)稱連接電源和負載的導(dǎo)線、控制電路通斷的開關(guān)、檢測和保護電路的控制設(shè)備及儀器儀表等。相關(guān)知識如下圖（a）所示為手電筒的實際電路，它由干電池、小燈泡、開關(guān)和導(dǎo)線等組成。其電路模型如下圖（b）所示，電阻是小燈泡的電路模型，理想電壓源和與其相串聯(lián)的電阻是干電池的電路模型，導(dǎo)線和開關(guān)S是中間環(huán)節(jié)。（a）實際電路手電筒的實際電路與電路模型（b）電路模型電路模型中的理想電路元件簡稱為電路元件?；镜碾娐吩须娮?、電感、電容、電壓源、電流源等，下面分別進行介紹。相關(guān)知識1.2.1電阻1．電阻的特性電阻是一種耗能元件，用R表示，其物理量的單位為歐（Ω）。電阻可分為線性電阻和非線性電阻兩種，它們的特性有所不同。

1）線性電阻的特性線性電阻在電路中的圖形符號如右圖（a）所示，其兩端的電壓與通過的電流成正比，即

或該式即為歐姆定律。其中，線性電阻R是一個與電壓和電流無關(guān)的常數(shù)，其伏安特性曲線（即電壓與電流的關(guān)系曲線）是一條通過原點的直線，如右圖（b）所示。（a）圖形符號（b）伏安特性曲線線性電阻相關(guān)知識2）非線性電阻的特性非線性電阻在電路中的圖形符號如右圖（a）所示，它不遵循歐姆定律，其兩端的電壓與通過的電流不成正比關(guān)系。非線性電阻R不是一個常數(shù)，它隨電壓和電流的變化而變化，其伏安特性曲線是一條通過原點的曲線，如右圖（b）所示。（a）圖形符號（b）伏安特性曲線非線性電阻1.2.1電阻1．電阻的特性點撥電阻的電壓和電流同時出現(xiàn)、同時消失，即電阻的電壓和電流無“記憶”特性，電壓和電流均可以躍變。相關(guān)知識1）電阻的串聯(lián)將若干個元件依次首尾相連地接在電路中，這樣的連接方式稱為串聯(lián)。電阻的串聯(lián)如下圖所示。1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)電阻的串聯(lián)相關(guān)知識1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)1）電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)電路具有以下特點。（1）串聯(lián)電路的總電流等于通過各電阻的電流，即（2）串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，即（3）串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻的阻值之和，即兩個電阻串聯(lián)，每個電阻都從總電壓處分得一部分電壓，所分得的電壓和自身的電阻成正比，即電阻越大，所分得的電壓就越多，這就是串聯(lián)電路的分壓規(guī)律。利用這一規(guī)律可以通過串聯(lián)電阻來增大電壓表的量程?！纠?-2】某電流表的表頭內(nèi)阻，其量程，若要測量的電壓，應(yīng)如何處理？分析：根據(jù)電阻串聯(lián)的分壓規(guī)律可知，只要在表頭串聯(lián)一個適當?shù)姆謮弘娮?，分掉多余的電壓，使電流表表頭分得的電壓恰好為即可。解：由于電流表表頭承受的電壓為因此分壓電阻分得的電壓為

故分壓電阻為點撥實際上，電壓表都是在靈敏電流計上串聯(lián)適當?shù)姆謮弘娮柚瞥傻?，串?lián)多個電阻就可以制成多量程的電壓表。數(shù)字萬用表就是一個典型的應(yīng)用實例。相關(guān)知識1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)2）電阻的并聯(lián)將電路中元件的始端與始端、末端與末端并接在一起，這樣的連接方式稱為并聯(lián)。電阻的并聯(lián)如下圖所示。電阻的并聯(lián)相關(guān)知識1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)2）電阻的并聯(lián)電阻的并聯(lián)電路具有以下特點。（1）各支路的電壓相等，且等于并聯(lián)電路的總電壓，即（2）并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和，即（3）并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路的電阻倒數(shù)之和，即兩個電阻并聯(lián)，每個電阻都從總電流處分得一部分電流，所分得的電流和自身的電阻成反比，即電阻越大，所分得的電流就越小，這就是并聯(lián)電路的分流規(guī)律。利用這一規(guī)律可以通過并聯(lián)電阻來增大電流表的量程?！纠?-3】電流表的表頭內(nèi)阻為1kΩ，其量程為50mA，現(xiàn)要測量10A的電流，應(yīng)如何處理？分析：根據(jù)電阻并聯(lián)的分流規(guī)律可知，只要在表頭并聯(lián)一個適當?shù)姆至麟娮瑁值舳嘤嗟碾娏?，使電流表表頭通過50mA的電流即可。解：由于分流電阻和表頭并聯(lián)，且并聯(lián)電路各支路的電壓相等，因此分流電阻分得的電壓為分流電阻承受的電流為分流電阻為相關(guān)知識1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)3）電阻的混聯(lián)在實際電路中，經(jīng)常既有元件的串聯(lián)又有元件的并聯(lián)，這種電路稱為混聯(lián)電路。常見的電阻混聯(lián)電路如下圖所示。常見的電阻混聯(lián)電路（a）支路串聯(lián)，整體并聯(lián)（b）支路并聯(lián)，整體串聯(lián)相關(guān)知識1.2.1電阻2．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)3）電阻的混聯(lián)電阻混聯(lián)電路的分析和計算一般采用“等效電路圖法”，具體步驟如下。（1）在原電路圖上為各電阻的連接點依次標上字母，注意中間無電阻的兩個連接點只能用同一個字母。（2）將已命名的各連接點沿同一直線依次排開。（3）將原電路圖中的各電阻依次繪在相應(yīng)的連接點之間。（4）利用串、并聯(lián)電路的計算公式進行計算。點撥在使用電流表時，必須將其串聯(lián)在電路中，因此其內(nèi)阻越小越好，這樣就可以忽略電流表在電路中的分壓作用；在使用電壓表時，必須將其并聯(lián)在電路中，因此其內(nèi)阻越大越好，這樣就可以忽略電壓表在電路中的分流作用。【例1-4】在如下圖所示的電路中，已知各電阻均為1Ω，試求A、B點之間的等效電阻。分析：（1）首先從A點至B點給各電阻的連接點依次標上字母，中間無電阻的各連接點只能用同一字母，如圖1所示。（2）將已命名的A、C、B點沿同一直線依次排開，如圖2所示。圖1給各電阻的連接點依次標上字母圖2將字母依次排開【例1-4】在如下圖所示的電路中，已知各電阻均為1Ω，試求A、B點之間的等效電阻。分析：（3）將原電路圖中的電阻依次繪在相應(yīng)的連接點之間，如位于A、C點之間，位于A、B點之間，如圖3所示。由圖3可知，與并聯(lián)，與并聯(lián)，并聯(lián)后的電阻再串聯(lián)，最后與并聯(lián)，所得的總電阻即為A、B點之間的等效電阻。圖3

將原電路圖中的各電阻依次繪在相應(yīng)的連接點之間【例1-4】在如下圖所示的電路中，已知各電阻均為1Ω，試求A、B點之間的等效電阻。解：即A、B點之間的等效電阻。點撥等效電路是指由理想電路元件構(gòu)成的電路，在其端子或端口處，電路的工作情況等效于給定電路、磁路或電器件、磁器件的工作情況。相關(guān)知識1.2.2電感1．電感的特性電感是一種儲能元件，它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成磁場能儲存起來。如圖（a）所示，電感是由導(dǎo)線繞制而成的。它的圖形符號如圖（b）所示。設(shè)電感線圈有N匝，當電感線圈通過電流i時，電感線圈內(nèi)部將產(chǎn)生磁通，用表示。磁通與電感線圈匝數(shù)的乘積稱為磁通鏈，用Ψ表示，即。電感（a）（b）相關(guān)知識1.2.2電感1．電感的特性當磁通與磁通鏈的參考方向與電流i的參考方向符合右手螺旋定則時，有（1）式中：

—磁通鏈，單位為韋（Wb）；L—電感，單位為亨（H）；

—電流，單位為安（A）。當磁通發(fā)生變化時，電感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為（2）式中：

—感應(yīng)電壓，單位為伏（V）；N—電感線圈的匝數(shù)；Φ—磁通，單位為韋（Wb）；

—時間，單位為秒（s）。將式（1）代入式（2）后可得

由該式可以看出，電感的感應(yīng)電壓與電流的變化率成正比，只有當電流發(fā)生變化時，電感才會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在直流電路中，電流不隨時間變化，此時，電感相當于短路。相關(guān)知識1.2.2電感1．電感的特性電感在0到t時間內(nèi)所儲存的磁場能為由上式可以看出，L一定時，磁場能隨電流的增大而增大。點撥電感的電流只能連續(xù)變化，不能躍變，即電感的電流具有“記憶”原有電壓的特性。相關(guān)知識1.2.2電感2．電感的串聯(lián)與并聯(lián)若將、兩個電感串聯(lián)，則串聯(lián)后的等效電感為若將、兩個電感并聯(lián)，則并聯(lián)后的等效電感為相關(guān)知識1.2.3電容1．電容的特性電容是一種能夠儲存電能的儲能元件，它由兩塊互相靠近的導(dǎo)體（稱為極板），以及這兩塊導(dǎo)體中間夾隔的絕緣介質(zhì)構(gòu)成。電容在電路中的圖形符號如下圖所示。電容在電路中的圖形符號電容所儲存的電荷q與其兩端的電壓u成正比，即式中：

——電容，單位為法（F）；

——電容極板上的電荷，單位為庫（C）；

——電容兩端的電壓，單位為伏（V）。相關(guān)知識1.2.3電容1．電容的特性在國際單位制中，電容的單位為法（F），常用的單位還有微法（μF）和皮法（pF），它們之間的換算關(guān)系為當電容兩端的電壓u與流入正極板的電流i的參考方向為關(guān)聯(lián)參考方向時，有由上式可以看出，電容的電流與電壓的變化率成正比，只有當電壓發(fā)生變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，當電容兩端的電壓不發(fā)生變化時，，電容相當于開路。電容在0到t時間內(nèi)所儲存的電能為由上式可以看出，當C一定時，電能隨電壓的增大而增大。點撥電容的電壓只能連續(xù)變化，不能躍變，即電容的電壓具有“記憶”原有電流的特性。相關(guān)知識1.2.3電容2．電容的串聯(lián)與并聯(lián)1）電容的串聯(lián)將電容依次首尾相連，且中間無任何分支，這樣的連接方式稱為電容的串聯(lián)，如下圖所示。電容的串聯(lián)相關(guān)知識1.2.3電容2．電容的串聯(lián)與并聯(lián)1）電容的串聯(lián)電容的串聯(lián)電路具有以下特點。（1）串聯(lián)電路總電容（等效電容）的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之和，即由上式可知，當兩個電容串聯(lián)時，；當n個均為的電容串聯(lián)時，。（2）串聯(lián)電路的總電荷與各電容所帶的電荷相等，即（3）串聯(lián)電路的總電壓等于各電容的電壓之和，即由上式可知，電容串聯(lián)后可承受較高的電壓，且每個電容兩端的電壓與其自身的電容成反比，即相關(guān)知識1.2.3電容2．電容的串聯(lián)與并聯(lián)2）電容的并聯(lián)將電容的相同電極分別接在兩個共同端點之間，這樣的連接方式稱為電容的并聯(lián)，如下圖所示。電容的并聯(lián)相關(guān)知識1.2.3電容2．電容的串聯(lián)與并聯(lián)2）電容的并聯(lián)電容的并聯(lián)電路具有以下特點。（1）并聯(lián)電路的總電容（等效電容）等于各電容之和，即由上式可知，當n個均為的電容并聯(lián)時，。（2）并聯(lián)電路的總電荷等于各電容所帶的電荷之和，即（3）并聯(lián)電路的總電壓等于各電容的電壓，即相關(guān)知識1.2.4電源1．電壓源電壓源是理想電壓源的簡稱，是從實際電源抽象出來的一種模型，其兩端總能保持一定的電壓，且與通過它的電流無關(guān)。由于存在內(nèi)阻等多方面的原因，理想電壓源在現(xiàn)實中是不存在的，但這樣一個模型對于電路分析卻十分有價值。實際上，在電流變化時，如果一個電壓源的兩端電壓波動不明顯，則通?？烧J為它是一個理想電壓源。輸出電壓較穩(wěn)定的電壓源（如發(fā)電機、干電池、蓄電池等）通常用電壓源模型來表示。如右圖（a）所示為理想電壓源；如右圖（b）所示為實際電壓源。（a）理想電壓源（b）實際電壓源電壓源相關(guān)知識1.2.4電源2．電流源電流源是理想電流源的簡稱，是從實際電源抽象出來的一種模型。它總能向外提供一定的電流，且與其兩端電壓的大小無關(guān)。由于電源內(nèi)阻等多方面的原因，理想電流源在現(xiàn)實中也是不存在的。實際上，在電壓變化時，如果一個電流源的電流波動不明顯，則通?？烧J為它是一個理想電流源。輸出電流較穩(wěn)定的電源（如光電池或晶體管的輸出端等）通常用電流源模型來表示。如右圖（a）所示為理想電流源；如右圖（b）所示為實際電流源。（a）理想電流源（b）實際電流源電流源相關(guān)知識1.2.4電源3．電壓源與電流源的等效變換實際電源用哪種模型表示，應(yīng)視其向外電路供電的主要形式而定。在分析電路時，一個實際電源的電路模型原則上可任意選擇。同一電源分別用兩種不同的電路模型表示時，它們對其外部連接電路產(chǎn)生的作用效果必然相同，即它們之間可以進行等效變換。在進行等效變換時，應(yīng)注意以下幾點。（1）“等效”是指對外等效（等效互換前后，電源對外伏安特性一致），對內(nèi)不等效。（2）把電壓源模型等效變換為電流源模型時，電流源模型的內(nèi)阻應(yīng)與電壓源模型的內(nèi)阻相等，均為，此時電流源的電流，的方向應(yīng)與電壓源對外輸出電流的方向保持一致。（3）把電流源模型等效變換為電壓源模型時，電壓源模型的內(nèi)阻應(yīng)與電流源模型的內(nèi)阻相等，均為，此時，從“”到“”的方向應(yīng)與的方向保持一致。在學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容后，請你說說基本的電路元件有哪些？請選擇自己最熟悉的一種電路元件進行介紹。課堂訓(xùn)練課堂小結(jié)電阻1.電阻的特性2.電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)電感1.電感的特性2.電感的串聯(lián)與并聯(lián)電容1.電容的特性2.電容的串聯(lián)與并聯(lián)電源1.電壓源2.電流源3.電壓源與電流源的等效變換基本的電路元件任務(wù)1.3分析與測量直流電路任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理相關(guān)知識任務(wù)引入當電路中存在多個電阻串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)等情況時，可通過“等效變換”進行化簡，然后通過基爾霍夫定律和必要的測量手段即可對電路進行分析。凡是不能用電阻串、并聯(lián)進行等效變換、化簡的電路，一般都稱為復(fù)雜電路。對于復(fù)雜電路，尤其是多條支路、多個電源組成的復(fù)雜電路，可通過支路電流法、疊加定理、戴維南定理等方法進行分析。請選擇合適的工具和器材，對基爾霍夫定律和疊加定理進行驗證。本任務(wù)的知識與技能要求如右表所示。任務(wù)引入知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容分析與測量直流電路學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)基爾霍夫定律

●

支路電流法

●

疊加定理

●

戴維南定理

●

實訓(xùn)任務(wù)驗證基爾霍夫定律和疊加定理

●自我勉勵

任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理1．知識準備基爾霍夫定律是電路中電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析和計算復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，它主要用來描述節(jié)點電流和回路電壓。它既可以用于直流電路的分析，又可以用于交流電路的分析，還可以用于含有電子元件的非線性電路的分析。基爾霍夫定律與各支路元件的性質(zhì)無關(guān)，無論是線性電路還是非線性電路、有源電路還是無源電路，它都適用。應(yīng)用基爾霍夫定律時必須注意電流的方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。疊加定理體現(xiàn)了線性電路的基本特性，是分析和計算線性電路的一個最基本的定理。疊加定理中各個電源單獨作用是指當某一個電源作用時，將其余電源都除去（即將理想電壓源用短路代替；將理想電流源開路；若是實際電源，則要保留內(nèi)阻）。對各支路電流進行疊加時，要注意電流的正負號。當各電源單獨作用時，若支路電流的參考方向與原參考方向一致時，電流取正號，反之取負號。任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理工具和器材清單2．工具和器材準備準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。名稱規(guī)格型號數(shù)量名稱規(guī)格型號數(shù)量直流電源

2路DG05試驗掛箱

1個數(shù)字萬用表

1臺直流電路電位/電壓測量試驗電路板

1塊直流電壓表

1臺疊加定理試驗電路板

1塊直流電流表

1臺導(dǎo)線

任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施將DG05試驗掛箱的“基爾霍夫定律/疊加定理”電路，按如下圖所示電路進行接線?！盎鶢柣舴蚨?疊加定理”電路任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施“基爾霍夫定律/疊加定理”電路1）驗證基爾霍夫定律（1）實施前，先任意設(shè)定3條支路的電流方向和3條閉合回路的繞行正方向。本任務(wù)中、、的方向已設(shè)定，如下圖所示。設(shè)3條閉合回路的繞行正方向分別為ADEFA、BADCB和FBCEF。（2）分別將2路直流電源接入電路，令，；根據(jù)基爾霍夫定律，計算、、、、、、、、、的大小。（3）將電流插頭的兩端接至直流電流表的“”“”兩端。任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施基爾霍夫定律的驗證測量結(jié)果1）驗證基爾霍夫定律（4）將電流插頭分別插入3條支路的3個電流插座中，如右圖所示。讀出電流并將測量結(jié)果記錄于下表中。（5）用直流電壓表分別測量2路直流電源及電阻上的電壓，并將測量結(jié)果記錄于下表中。（6）計算各測量值與計算值之間的相對誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因。被測量計算值

測量值

相對誤差

將電流插頭插入電流插座中的示意圖任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施疊加定理的驗證測量結(jié)果（一）2）驗證疊加定理（1）分別將2路直流電源接入電路，令，。（2）令直流電源單獨作用（將開關(guān)置于側(cè)，開關(guān)置于短路側(cè)）。（3）用直流電壓表和直流電流表（接電流插頭）測量各支路電流及各電阻兩端的電壓，并將測量結(jié)果記錄于下表中。（4）令直流電源單獨作用（將開關(guān)置于短路側(cè)，開關(guān)置于側(cè)），重復(fù)步驟（3）的測量，并將測量結(jié)果記錄于下表中。測量項目

（mA）

（mA）

（mA）

單獨作用

單獨作用

任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施2）驗證疊加定理（5）令直流電源和共同作用（開關(guān)和分別置于和側(cè)），重復(fù)步驟（3）的測量，并將測量結(jié)果記錄于下表中。（6）令直流電源單獨作用，將的數(shù)值調(diào)至，重復(fù)步驟（3）的測量，并將測量結(jié)果記錄于下表中。疊加定理的驗證測量結(jié)果（一）測量項目

（mA）

（mA）

（mA）、共同作用

12V的單獨作用

任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理3．任務(wù)實施2）驗證疊加定理（7）任意按下某個故障設(shè)置按鍵，重復(fù)步驟（5）的測量，并將測量結(jié)果記錄于下表中，再根據(jù)測量結(jié)果分析故障的性質(zhì)。（8）根據(jù)上述測量結(jié)果分析故障的性質(zhì)。疊加定理的驗證測量結(jié)果（二）測量項目

、

共同作用

學(xué)思踐悟定律是為實踐和事實所證明，反映事物在一定條件下發(fā)展變化的客觀規(guī)律的論斷。它是客觀規(guī)律的統(tǒng)稱，是解鎖宇宙奧秘的鑰匙。請查閱資料，分析基爾霍夫定律從被發(fā)現(xiàn)到被證明，再到被廣泛應(yīng)用的全過程，說說你的感想。4．任務(wù)評價請指導(dǎo)教師按照學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進行評分，并將評分結(jié)果填入下表中。評分表序號內(nèi)容評分標準滿分/分得分/分1平時表現(xiàn)遵守課堂紀律和實訓(xùn)規(guī)定，服從教師管理，主動思考并積極參與討論，否則酌情扣分20

2實際操作正確連接電路，正確使用儀器儀表，否則每錯1處扣10分20

3實施結(jié)果計算值和測量值正確（相對誤差在

以內(nèi)），否則每錯1處扣5分50

4安全文明生產(chǎn)嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)范，否則每錯1處扣5分；不得損壞儀器儀表，否則扣10分10

總體評價優(yōu)

良

中

及格

不及格

注：總體評價中，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為中，60～69分為及格，60分以下為不及格。任務(wù)工單——驗證基爾霍夫定律和疊加定理相關(guān)知識1.3.1基爾霍夫定律1．基本概念基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律（kirchhoffcurrentlaw，簡稱KCL）和基爾霍夫電壓定律（kirchhoffvoltagelaw，簡稱KVL），前者應(yīng)用于電路中的節(jié)點，后者應(yīng)用于電路中的回路。基爾霍夫定律是電路理論中最基本、最重要的定律之一。1）支路支路是一種網(wǎng)絡(luò)的子集，它包含一個電路元件或電路元件的組合的二端電路（具有兩個端子的電路）。同一支路上各元件通過的電流相等。例如，在如右圖所示的電路中有三條支路，分別為acb、adb、ab。KCL電路舉例相關(guān)知識1.3.1基爾霍夫定律1．基本概念2）節(jié)點節(jié)點是指連接于（或不連接于）一個或多個支路的支路端點。例如，在如右圖所示的電路中有兩個節(jié)點，分別為a點和b點。3）回路回路是指電路中每一個節(jié)點只經(jīng)過一次的閉合路徑。例如，在如右圖所示的電路中有三條回路，分別為acba、adba、acbda。4）網(wǎng)孔網(wǎng)孔是指內(nèi)部不包含其他支路的回路。例如，在如右圖所示的電路中有兩個網(wǎng)孔，它們分別為acba和adba。KCL電路舉例相關(guān)知識1.3.1基爾霍夫定律2．KCLKCL的內(nèi)容為：指向電路任一節(jié)點的各支路電流，它們的代數(shù)和為0，即（1）。KCL的另一種表述為：在任一時刻，流入某一節(jié)點的電流之和恒等于流出該節(jié)點的電流之和，即（2）。式（1）或式（2）又稱節(jié)點電流方程。在如右圖1所示的電路中，通過節(jié)點a的電流應(yīng)滿足同樣，對于如右圖2所示的電路，節(jié)點a處有節(jié)點b處有（與上式相同）節(jié)點電流方程的個數(shù)b與節(jié)點數(shù)m的關(guān)系為圖1KCL示意圖圖2KCL電路舉例經(jīng)驗傳承應(yīng)用KCL時，應(yīng)注意以下幾點。（1）在列節(jié)點電流方程時，必須先設(shè)定電流的參考方向，然后依據(jù)電路圖中標定的電流參考方向，正確列出相應(yīng)的方程。（2）KCL不但適用于線性電路，還適用于非線性電路。（3）KCL不但適用于電路中的節(jié)點，還可以應(yīng)用于電路中任一假設(shè)的閉合面，即在任一時刻，通過電路中任一假設(shè)閉合面的電流代數(shù)和等于0。相關(guān)知識1.3.1基爾霍夫定律3．KVLKVL的內(nèi)容為：在沿電路的任一閉合路徑，無源電路元件的端電壓和電源電壓的代數(shù)和為0，即上式又稱回路電壓方程。如右圖所示，3條回路的參考繞行方向均選擇順時針方向，并且約定：元件兩端電壓從“”到“”的參考方向與回路繞行方向一致時取正，相反時取負。由此可對3條回路分別列出電壓方程。其中，回路Ⅰ的方程為回路Ⅱ的方程為回路Ⅲ的方程為（此方程不獨立，故省略）因此，回路電壓方程的個數(shù)與獨立網(wǎng)孔的個數(shù)一致。KVL電路舉例經(jīng)驗傳承為了區(qū)分回路電壓方程的變量和已知量，通常把它們們分別放在方程兩邊，這樣可以給計算帶來一定的方便。將上述電路中回路Ⅰ和回路Ⅱ兩個電壓方程進行整理，可得應(yīng)用KVL時，應(yīng)注意以下幾點。（1）在列回路電壓方程前，必須先標出各元件的端電壓、各支路電流的參考方向及回路的繞行方向，然后依據(jù)電路圖中標定的參考方向，正確列出相應(yīng)的電壓方程。（2）KVL與KCL相同，不但適用于線性電路，還適用于非線性電路。相關(guān)知識1.3.2支路電流法1．支路電流法的內(nèi)容對于復(fù)雜電路，可以用KCL和KVL推導(dǎo)出各種分析方法，支路電流法就是其中之一。支路電流法的內(nèi)容為：以電路中各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL分別對節(jié)點和回路列出所需要的方程組，然后解出各未知支路的電流。對于任何一個復(fù)雜電路，如果以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列方程，則必須先在電路圖上標出未知支路電流、電壓的參考方向。相關(guān)知識1.3.2支路電流法2．應(yīng)用支路電流法的計算步驟對于n條支路、m個節(jié)點的電路，應(yīng)用支路電流法的計算步驟一般如下。（1）選定各支路電流為未知量（有n個未知量），并標出各支路電流的參考方向。（2）應(yīng)用KCL，列出個節(jié)點電流方程。（3）指定回路的繞行方向，應(yīng)用KVL，列出[]個回路電壓方程。（4）代入已知數(shù)，解聯(lián)立方程，求出各未知支路的電流。（5）確定各支路電流的方向。當支路電流計算結(jié)果為正值時，說明該支路電流的方向與標出的參考方向一致；當支路電流計算結(jié)果為負值時，說明支路電流方向與標出的參考方向相反。相關(guān)知識1.3.3疊加定理1．疊加定理的內(nèi)容疊加定理的內(nèi)容為：在若干個以任意方式分布于電路里的電源電壓或電源電流的同時作用下，無源線性網(wǎng)絡(luò)中任一支路電流和任意兩點間電位差等于單個電源電壓或電源電流單獨作用下該支路中各電流的代數(shù)和，以及該節(jié)點間各電位差的代數(shù)和。應(yīng)用疊加定理時，若電流源不作用，則應(yīng)視其為開路；若電壓源不作用，則應(yīng)視其為短路，如下圖所示。疊加定理體現(xiàn)了線性電路的基本特性，它是線性電路分析中的一個重要定理。疊加定理相關(guān)知識1.3.3疊加定理2．應(yīng)用疊加定理的計算步驟對于復(fù)雜電路，應(yīng)用疊加定理的計算步驟一般如下。（1）在原電路中標出所求量（總量）的參考方向。（2）畫出各電源單獨作用時的電路圖，并標出各分量的參考方向。（3）分別計算出各分量。（4）將各分量疊加。若分量與總量的參考方向一致，則該分量取正；若分量與總量的參考方向相反，則該分量取負。相關(guān)知識1.3.4戴維南定理1．戴維南定理的內(nèi)容無論電路結(jié)構(gòu)有多復(fù)雜，只要它是具有兩個端子的網(wǎng)絡(luò)，都可以稱之為二端網(wǎng)絡(luò)。若二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部含有電源，則稱之為有源二端網(wǎng)絡(luò)（見下圖）；若二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不包含電源，則稱之為無源二端網(wǎng)絡(luò)。有源二端網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識1.3.4戴維南定理1．戴維南定理的內(nèi)容戴維南定理是正弦狀態(tài)下的電路理論定理，其內(nèi)容為：無源線性二端網(wǎng)絡(luò)接到線性網(wǎng)絡(luò)任意二端時的電流，等于連接之前的二端點間的電壓除以兩個阻抗之和，其中一個阻抗是二端網(wǎng)絡(luò)的阻抗，另一個阻抗是連接之前從兩端點看進去的網(wǎng)絡(luò)阻抗。該定理可推廣到非正弦狀態(tài)。該定理還可以描述為：任一有源線性二端網(wǎng)絡(luò)對外可用一條等效電壓源與等效阻抗串聯(lián)的支路來代替，該等效電壓源等于二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，該等效阻抗等于二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部獨立電源置零后的輸入阻抗。點撥阻抗是電阻與電抗的復(fù)合參數(shù)，用復(fù)數(shù)表示，其中實部為電阻，虛部為電抗。阻抗包括電阻，因此阻抗和電阻是不對等的。相關(guān)知識1.3.4戴維南定理2．應(yīng)用戴維南定理的計算步驟對于純電阻電路，應(yīng)用戴維南定理計算電路的步驟如下。（1）將待求支路與有源二端網(wǎng)絡(luò)分離，對斷開的兩個端口分別標上記號（如a和b）。（2）將待求支路移開，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。（3）把有源二端網(wǎng)絡(luò)進行除源處理，即電壓源按短路處理，電流源按開路處理，從而得到無源二端網(wǎng)絡(luò)。然后計算無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。（4）畫出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路，使開路電壓等于等效電路中電壓源的電壓，輸入電阻等于等效電路中的電阻，根據(jù)歐姆定律求出待求響應(yīng)，即砥節(jié)礪行在分析不同的電路問題時，應(yīng)采用不同的方法。例如，當分析節(jié)點或回路問題時，應(yīng)使用基爾霍夫定律；當分析多電源同時作用的線性電路問題時，應(yīng)使用疊加定理；當分析無源線性二端網(wǎng)絡(luò)外電路問題時，應(yīng)使用戴維南定理；當分析較為復(fù)雜的電路問題時，應(yīng)使用多種分析方法進行計算。若要正確、高效地解決復(fù)雜問題，就需要對相關(guān)工具有著深刻的理解，并掌握其正確的使用方法。因此，在平時的學(xué)習(xí)和工作中，我們要善于學(xué)習(xí)、勇于鉆研，只有學(xué)好專業(yè)本領(lǐng)，才能更好地解決問題，創(chuàng)造價值。在學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容后，請你談?wù)剬鶢柣舴蚨傻睦斫?。課堂訓(xùn)練課堂小結(jié)基爾霍夫定律1.基本概念2.KCL3.KVL支路電流法1.支路電流法的內(nèi)容2.應(yīng)用支路電流法的計算步驟疊加定理1.疊加定理的內(nèi)容2.應(yīng)用疊加定理的計算步驟戴維南定理1.戴維南定理的內(nèi)容2.應(yīng)用戴維南定理的計算步驟分析與測量直流電路感謝觀看項目2正弦交流電路目錄認識正弦交流電01認識典型正弦交流電路02提高正弦交流電路的功率因數(shù)03正弦交流電是交流電的一種基本形式，其電壓、電流的大小和方向是隨時間做周期性變化的。正弦交流電在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用隨處可見，如照明、各類小電器的用電等。本項目主要介紹正弦交流電的基本知識、典型正弦交流電路、正弦交流電的功率及功率因數(shù)的提高方法等知識。項目導(dǎo)讀正弦交流電路知識目標技能目標素質(zhì)目標掌握正弦交流電的三要素掌握單一參數(shù)正弦交流電路和RLC串聯(lián)/并聯(lián)電路的分析方法掌握有功功率、無功功率、視在功率等的計算方法掌握提高功率因數(shù)的常用方法能夠使用示波器測量和分析正弦交流信號能夠使用示波器測量RLC的阻抗特性能夠測量和提高日光燈電路的功率因數(shù)培養(yǎng)執(zhí)著專注、科學(xué)嚴謹、精益求精、追求卓越的工匠精神踐行節(jié)能環(huán)保、共筑綠色家園的生活理念任務(wù)2.1認識正弦交流電任務(wù)工單——測量正弦交流信號相關(guān)知識任務(wù)引入正弦交流信號是隨時間按正弦函數(shù)或余弦函數(shù)規(guī)律變化的信號，通過信號發(fā)生器可以得到一定頻率、振幅的正弦交流信號。由于正弦交流電壓、電流的大小和方向都是隨時間不斷變化的，因此在不同時刻，正弦交流電壓、電流的大小和方向都不盡相同。那么應(yīng)該如何測量正弦交流信號呢？這就需要用到示波器了。示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器，它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像。請選擇合適的工具和器材，測量正弦交流信號的波形，分析并計算其頻率和振幅。本任務(wù)的知識與技能要求如右表所示。任務(wù)引入知識與技能要求任務(wù)內(nèi)容認識正弦交流電學(xué)習(xí)程度識記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)正弦交流電的產(chǎn)生●

正弦交流電的三要素

●

正弦量的相量表示法

●

實訓(xùn)任務(wù)測量正弦交流信號

●自我勉勵

任務(wù)工單——測量正弦交流信號示波器是電子測量中常用的儀器之一。它可直觀地顯示電信號的時域波形圖像，并可根據(jù)波形測量信號的電壓、頻率、周期、相位等參數(shù)。雙蹤示波器是一種常用的示波器，一臺雙蹤示波器可以同時測量兩個信號的波形和參數(shù)。雙蹤示波器在使用時，可由熒光屏的Y軸刻度尺并結(jié)合其量程分擋（偏轉(zhuǎn)因數(shù)V/div分擋），來讀取電信號的振幅；可由熒光屏的X軸刻度尺并結(jié)合其量程分擋（掃描時間因數(shù)t/div分擋），來讀取電信號的周期、脈寬、相位差等。1．知識準備任務(wù)工單——測量正弦交流信號如下圖所示為某型號雙蹤示波器的控制面板，其中各部分的功能如下表所示。某型號雙蹤示波器的控制面板某型號雙蹤示波器的控制面板各部分的功能名稱功能輝度旋鈕用于調(diào)節(jié)熒光屏上的光跡亮度，順時針調(diào)節(jié)使光跡變亮，逆時針調(diào)節(jié)使光跡變暗，直到熄滅聚焦旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的清晰度1．知識準備任務(wù)工單——測量正弦交流信號某型號雙蹤示波器的控制面板各部分的功能名稱功能CH1/CH2垂直靈敏度旋鈕用于連續(xù)調(diào)節(jié)CH1/CH2通道被測信號的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度電源開關(guān)用于控制電源的通斷校準信號接口輸出幅度為0.5V，頻率為1kHz的方波信號，用于校準垂直與水平的偏轉(zhuǎn)系數(shù)（續(xù)表）某型號雙蹤示波器的控制面板如下圖所示為某型號雙蹤示波器的控制面板，其中各部分的功能如下表所示。1．知識準備任務(wù)工單——測量正弦交流信號某型號雙蹤示波器的控制面板各部分的功能某型號雙蹤示波器的控制面板名稱功能水平掃描速率旋鈕用于調(diào)節(jié)水平軸上的掃描速率CH1/CH2輸入接口用于將被測信號接入CH1/CH2通道觸發(fā)電平旋鈕用于調(diào)節(jié)被測信號在某一電平被觸發(fā)掃描水平位移旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡在熒光屏上的水平位置CH1/CH2垂直位移旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡在熒光屏上的垂直位置（續(xù)表）如下圖所示為某型號雙蹤示波器的控制面板，其中各部分的功能如下表所示。1．知識準備2．工具和器材準備名稱規(guī)格型號數(shù)量名稱規(guī)格型號數(shù)量雙蹤示波器

1路交流毫伏表

1臺信號發(fā)生器

1臺導(dǎo)線

頻率計

1臺

工具和器材清單任務(wù)工單——測量正弦交流信號準備任務(wù)實施所需的工具和器材，補全下表。1）雙蹤示波器的自檢請按照以下步驟完成雙蹤示波器的自檢。（1）將雙蹤示波器控制面板上的校準信號接口，通過雙蹤示波器專用同軸電纜接至雙蹤示波器的CH1（或CH2）輸入接口。（2）開啟雙蹤示波器電源，電源指示燈應(yīng)點亮。（3）調(diào)節(jié)雙蹤示波器面板上的輝度、聚焦、水平位移、垂直位移等旋鈕，使雙蹤示波器熒光屏的中心部分顯示出線條細而清晰、亮度適中的方波波形。（4）將水平掃描速率旋鈕和相應(yīng)的垂直靈敏度旋鈕旋至“校準”位置，從熒光屏上讀出校準信號的振幅與頻率，并與標稱值（1V、1kHz）比較，如果相差較大，則請指導(dǎo)教師給予校準。任務(wù)工單——測量正弦交流信號3．任務(wù)實施2）正弦交流信號的測量（1）將水平掃描速率旋鈕和相應(yīng)的垂直靈敏度旋鈕旋至“校準”位置。（2）通過雙蹤示波器專用同軸電纜，將信號發(fā)生器的正弦交流信號輸出端與雙蹤示波器的CH1（或CH2）輸入接口相連。（3）接通信號發(fā)生器的電源，選擇正弦交流信號輸出。調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕，使輸出頻率分別為50Hz、1.5kHz、20kHz（由頻率計讀出）；再使其輸出信號的有效值分別為0.1V、1V、3V（由交流毫伏表讀出）。任務(wù)工單——測量正弦交流信號3．任務(wù)實施2）正弦交流信號的測量（4）調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕，使輸入波形清晰，從熒光屏上讀出正弦交流信號的周期及振幅，將周期轉(zhuǎn)換成頻率并將其記錄于表1中，將振幅記錄于表2中。任務(wù)工單——測量正弦交流信號3．任務(wù)實施頻率計讀數(shù)50Hz1.5kHz20kHz水平掃描速率旋鈕位置

一個周期占有的格數(shù)

信號周期（s）

計算所得頻率（Hz）

交流毫伏表讀數(shù)0.1V1V3V垂直靈敏度旋鈕位置

峰-峰值波形格數(shù)

峰-峰值

計算所得有效值

表1正弦交流信號的測量數(shù)據(jù)（一）表2正弦交流信號的測量數(shù)據(jù)（二）經(jīng)驗傳承（1）雙蹤示波器的輝度不要過亮。（2）調(diào)節(jié)雙蹤示波器的旋鈕時，動作不要過快、過猛。（3）調(diào)節(jié)雙蹤示波器時，要注意配合使用掃描方式開關(guān)和觸發(fā)電平旋鈕，以使雙蹤示波器顯示的波形穩(wěn)定。（4）做定量測量時，應(yīng)將水平掃描速率旋鈕和相應(yīng)的垂直靈敏度旋鈕旋至“校準”位置。（5）為防止外界干擾，雙蹤示波器的接地端要與信號發(fā)生器的接地端相連（即共地）。學(xué)思踐悟請查閱有關(guān)資料，分析正弦交流電在不同場合的應(yīng)用實例，討論這些應(yīng)用場合為什么要采用正弦交流電。4．任務(wù)評價請指導(dǎo)教師按照學(xué)生的實際表現(xiàn)情況進行評分，并將評分結(jié)果填入下表中。評分表序號內(nèi)容評分標準滿分/分得分/分1平時表現(xiàn)遵守課堂紀律和實訓(xùn)規(guī)定，服從教師管理，主動思考并積極參與討論，否則酌情扣分20

2實際操作正確接線，正確使用儀器儀表，否則每錯1處扣10分20

3實施結(jié)果測量值和計算值正確，否則每錯1處扣5分50

4安全文明生產(chǎn)嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)范，否則每錯1處扣5分；不得損壞儀器儀表，否則扣10分10

總體評價優(yōu)

良

中

及格

不及格

注：總體評價中，90～100分為優(yōu)，80～89分為良，70～79分為中，60～69分為及格，60分以下為不及格。任務(wù)工單——測量正弦交流信號相關(guān)知識2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生大小及方向均隨時間做周期性變化的電壓、電流統(tǒng)稱為交流電。若交流電的電壓、電流是隨時間做正弦規(guī)律變化的，則稱其為正弦交流電。如右圖所示為單相交流發(fā)電機的原理模型，當矩形線圈abcd在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)時，在矩形線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當矩形線圈在勻強磁場中以固定的角頻率旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓是按正弦規(guī)律變化的，即(式1)式中：

—正弦交流電壓的瞬時值；

—正弦交流電壓的振幅（最大值）；

—正弦交流電的角頻率，又稱角速度，單位為弧度/秒（rad/s）；

—正弦交流電的初相位。單相交流發(fā)電機的原理模型相關(guān)知識2.1.1正弦交流電的產(chǎn)生當時，正弦交流電壓的波形如下圖所示。正弦交流電壓的波形相關(guān)知識2.1.2正弦交流電的三要素當右圖中的負載（燈泡）兩端產(chǎn)生正弦交流電壓，燈泡將被點亮。此時，通過負載的電流為

(式2)式中：

——正弦交流電流的瞬時值；

——正弦交流電流的振幅。由式（1）和式（2）可知，當角頻率、振幅、初相位確定以后，正弦交流電流（或正弦交流電壓）就被確定下來了。因此，角頻率、振幅、初相位這三個參數(shù)稱為正弦交流電的三要素。單相交流發(fā)電機的原理模型相關(guān)知識1．周期、頻率、角頻率正弦交流電可用周期、頻率或角頻率來表示其變化的