第2章 直流电路的分析与计算

电工电子技术基础2.1电阻的连接2.2基尔霍夫定律2.3电压源与电流源的等效变换2.4技能训练：验证基尔霍夫定律的接线与测量电工电子技术基础2直流电路的分析与计算电工电子技术基础1、掌握电阻串联、并联、混联的特点,并能灵活应用解题2、掌握基尔霍夫第一、二定律的基本内容，并能用支路电流法解题3、理解电压源和电流源,并能熟练进行等效变换电工电子技术基础下面提出具体的要求：1、课堂要求不缺课、不迟到、不早退、不讲话、不溜号、不睡觉。①认真听课，积极思考，主动学习，要有意识地锻炼自己分析问题和解决问题的能力②加强习题训练，独立认真完成作业，要养成良好的学习态度和严谨的科学作风；③善于总结，勤于思考，及时答疑。本课程的学习要求电工电子技术基础2、作业本要求每次课后留1~3道题，每周第一次课上课前交作业。每人准备两个作业本，轮换使用。封面上写清楚：班级、学号、姓名。3、对作业的要求：①字迹工整，容易辩认；②步聚清楚、完整。③先抄题、画图，再解题。④画图时一定要用尺画，画上的符号、标记要完整、清晰。⑤可以互相探讨并参考有关资料，但不允许抄作业；对于不符合要求的作业，将给予警告！或不批改！严重者将在作业上注明“重做！”字样，并且，此次作业为无效，视为一次作业未交。电工电子技术基础教材：P？—P？课后作业独立完成作业的良好习惯，是成长过程中的良师益友。电工电子技术基础在实际生活中，有许多的直流电路，学习简单的电路连接方法、掌握电路连接特点及规律是我们分析与计算直流电路的关键！电工电子技术基础2.1电阻的连接电阻的串联电路2.1.12.1.3电阻的混联电路电阻的并联电路2.1.2电工电子技术基础电阻的连接在实际电路中，负载电阻往往不只一个，而是需要按照一定的连接方式把它们连接起来，最基本的连接方式就是串联、并联和混联。电工电子技术基础2.1.1电阻的串联电路1）电阻的串联两个或两个以上的电阻，一个接一个地连成一串，使电流只有一条通路的连接方式，称为电阻的串联。电阻串联实际电路电阻串联等效电路电工电子技术基础课堂问答在串联电路中，一般由几个电阻组成？在串联电路中，电流的通路有几条？想一想记一记提问与简答电工电子技术基础IR1+U－R2RnRI+U－+U1－+U2－+Un－nRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻电阻的串联---纵向绘制图电工电子技术基础(1)电路中流过每个电阻的电流都相等,即：nIIIII321(2)电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即：nUUUUU321(3)电路的等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻之和，即：nRRRRR3212）电阻串联电路的特点电工电子技术基础三个电阻串联电路实物图、等效图电工电子技术基础课外知识串联电路的特点：1.电流特点：I=I1=I2=I3=…=In2.电压特点：U=U1+U2+U3+…+Un3.电阻特点：R=R1+R2+R3+…+Rn电工电子技术基础4.功率特点：P=P1+P2+P3+…+Pn5.电压分配：提示：如果2个电阻R1和R2串联，它们的分压公式为6.功率分配：电工电子技术基础3）电阻的串联在实际工作中应用很广泛！1、利用电阻的串联可以获得较大阻值的电阻2、利用串联特点构成分压器，可以用一个电源提供几种不同的电压。3、在电工测量中，可以利用串联电阻的方法扩大电压表的量程电工电子技术基础☆课外知识：电阻串联的应用举例☆（1）用几个电阻串联以获得大电阻。例如2个5Ω的电阻串联可得到一个Ω的电阻。（10欧姆）（2）几个电阻串联构成分压器，如图2－2所示，用同一个60V的电源能供给种不同数值的电压。（60V……）（3）当负载的额定电压低于电源电压时，可用串联电阻的方法解决。（4）应用串联电阻的分压作用改装电压表。如图2－4所示，串联电阻分担一部分电压，扩大了电流表的电压量程，把电流表改装为电压表。图2－2几个电阻串联构成分压器图2－4电流表改装为电压表电工电子技术基础想一想记一记利用电阻的串联（1）可以获得较大阻值的电阻（2）可以用一个电源提供几种不同的电压（3）可以扩大电压表的量程电工电子技术基础※课外知识：电阻串联分压公式※11URRIRU两个电阻串联时URRRU2111URRRU2122R1I+U－R2+U1－+U2－电工电子技术基础【例2.1】现有一只表头，满刻度时电流为50uA，表头的内电阻Rg=3kΩ。若要改装成量程为10V的电压表，应串联一个多大的电阻？4）扩大电压表量程方法：实例Rg为电压表的内阻电压表电工电子技术基础知识回顾：内电阻的绘制图实际上电源的内部一般都是有电阻，这个电阻称为电源的内电阻，简称电源内阻，用字母r表示。同样，电流表或电压表的内阻可以用“Rg”或“rg”表示。为了看起来方便，通常，在电路图上把r单独画出。事际上，电源内电阻是在电源内部，与电动势是分不开的，因此，在绘制电路图时，可以不单独画出来，只要在电源、电压表、电流表的旁边注明内电阻的符号及数值就行了。电工电子技术基础解：当表头满刻度时，它的端电压为VRIUggg15.0103105036假设量程扩大到10V需要串联电阻Rb，如上图所示，则电阻Rb两端的电压VUUUgb85.915.010故电阻kIURgbb1971097.1105085.9564）扩大电压表量程方法：实例解答答：应串联一个197KΩ的电阻电工电子技术基础本小节学习结束。Goodbye!P37二、选择题1.和2.P37三、填空题1.和2.电工电子技术基础两个或两个以上的电阻接在电路中相同两点之间的连接方式，称为电阻的并联。2.1.2电阻的并联电路1）电阻的并联电阻串联实际电路电阻串联等效电路电工电子技术基础课堂问答在并联电路中，一般由几个电阻组成？在并联电路中，电流的通路有几条？想一想记一记提问与简答电工电子技术基础电阻的并联n个电阻并联可等效为一个电阻I1I2InR1I+U－R2RnRI+U－nRRRR111121电工电子技术基础图2电阻器并联电路三个电阻的并联实物图、等效图电工电子技术基础(1)电路中各电阻两端的电压相等，并且等于电路两端的总电压，即：nUUUUU321(2)电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即：nIIIII321(3)电路的等效电阻（即总电阻）的倒数，等于各并联电阻的倒数之和，即：nRRRRR111113212)电阻并联电路的特点电工电子技术基础课外知识并联电路的特点：1.电流特点：I=I1+I2+I3+…+In2.电压特点：U=U1=U2=U3=…=Un电工电子技术基础3.电阻特点：提示：电阻的阻值越并越小。当n个等值电阻并联时，其等效电阻为两个电阻并联时，其等效电阻为4.功率特点：P=P1+P2+P3+…+Pn5.电流分配：U=R1I1=R2I2=R3I3=…=RnIn6.功率分配：U2=R1P1=R2P2=R3P3=…=RnPn电工电子技术基础3）电阻并联在实际电路中也应用很广泛！1、利用电阻的并联，可以获得较小阻值的电阻。2、利用电阻并联的特点，工作电压相同的负载可以并联使用，而且任何一个负载的工作情况，相互间都不会受到影响。3、在电工测量中，可以利用并联电阻的方法来扩大电流表的量程要记噢！电工电子技术基础24644RR总如图2－8（a）所示电路，已知E=3V（内阻不计），R=24Ω，试求电路中的总电流。解：分析电路图可知，此电路是四个电阻都接在A、B两点之间，是四个电阻的并联电路，如图2－8（b）所示。则电路中的电流为30.5A6EIR总☆课外知识：电阻并联实例☆图2－8电阻混联电路的等效变换电工电子技术基础【例2.2】有一个电流表，其量程Ig=200μA，表头内阻Rg=0.8Ω，现将量程扩大到1mA，应并联一个多大的电阻？4）扩大电流表量程方法：实例电流表Rg为电流表的内阻电工电子技术基础解：要将电流表的量程扩大到1mA，必须并联一个分流电阻Rb，如上图所示。使得Rb上通过的电流AAIIIgb41088002001000而电阻Rb两端电压VRIUUgggb46106.18.010200故电阻2.0108106.144bbbIUR4）扩大电流表量程方法：实例解答答：应并联一个0.2Ω的电阻电工电子技术基础※课外知识：电阻并联分流公式※两个电阻并联时11IRRRUIIRRRI2121IRRRI2112I1I2R1I+U－R2电工电子技术基础本小节学习结束。Goodbye!P37二、选择题3.和4.P37三、填空题3.P25作业测评(1)&(2)电工电子技术基础2.1.3电阻的混联电路在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联的连接方式，称为电阻的混联。1.电阻的混联2.计算混联电路的等效电阻的步骤：(1)首先把电路整理和简化成容易看清的串联或并联关系。(2)然后根据简化的电路进计算。计算步骤很重要，要熟记噢！电工电子技术基础【例2.3】有一电路，如图2.5（a）所示，已知电路中的R1=6Ω，R2=8Ω，R3=R4=4Ω，求等效电阻RAB是多少？2）电阻的混联实例电路分析计算1步2步3步电工电子技术基础解：经分析，R3、R4串联后的阻值为R34，如图2.5（b）所示，R34与R2并联，并联后的阻值为R234，如图2.5（c）所示，R234与R1串联后的阻值为R1234，如图2.5（d）所示。R34=R3+R4=4+4=8ΩR234=R2//R34=8//8=4ΩRAB=R1+R234=6+4=10Ω电阻的混联实例解答过程如下：电工电子技术基础【例】灯泡A的额定电压U1=6V，额定电流I1=0.5A；灯泡B的额定电压U2=5V，额定电流I2=1A。现有的电源电压U=9V，问如何接入电阻使两个灯泡都能正常工作？解：要使两个灯泡都能正常工作，必须将两个灯泡分别串上R3与R4再予以并联，然后接通电源，如下图所示。【综合实例】电工电子技术基础VUUUR369)1(133两端的电压为65.031333IURR的阻值为WIUPR5.15.031333的额定功率为因而，R3应选“6Ω/1.5W”的电阻。VUUUR459)2(244两端的电压为4142444IURR的阻值为WIUPR4142444的额定功率为所以，R4应选“4Ω/4W”的电阻。【综合案例】解答过程如下：电工电子技术基础1、在串联电路中，流过每个电阻的电流都相等，对吗？2、在并联电路中，总电阻总是大于电路中各个电阻，对吗？3、计算混联电路等效电阻的步骤是（1）？（2）？4、在电工测量中，常常利用串联电阻的方法来扩大表的量程；利用并联电阻的方法来扩大表的量程。提问与简答1.快翻书找答案？2.千万别问我！3.没问题我会答！电工电子技术基础P25作业测评（3）P37三、填空题4.和5.P38四、计算题1.和2中(a)&(b)电工电子技术基础电工电子技术基础2.2基尔霍夫定律2.2.1复杂电路2.2.2基尔霍夫第一定律2.2.3基尔霍夫第二定律2.2.4支路电流法电工电子技术基础基尔霍夫定律2.2在实际应用中，按电路结构的不同，可分为简单电路和复杂电路。凡是能运用电阻的串联、并联特点进行简化，然后运用欧姆定律求解的电路称为简单电路；凡是无法用串联、联关系进行简化的电路称为复杂电路。电工电子技术基础凡无法用串、并联关系进行简化的电路称为复杂电路。复杂电路不能直接用欧姆定律来求解，但可以用基尔霍夫定律来进行分析和计算。2.2.1复杂电路1）复杂电路电工电子技术基础(1)支路由一个或几个元件依次相接构成的无分支电路称为支路。在同一支路中，流过所有元件的电流都相等。A.有源支路：含有电源的支路B.无源支路：不含电源的支路2)有关复杂电路的几个名词术语：(2)节点:三条或三条以上支路的连接点称为节点。(3)回路:电路中任意一个闭合路径称为回路。(4)网孔:单