直流电路的分析和计算课件.ppt

1、R1S1R2S2S简单电路的简化简单电路的简化简单电路的简化简单电路的简化 开关的简化开关的简化 电流表的简化电流表的简化 电压表的简化电压表的简化 滑动变阻器的简化滑动变阻器的简化 简化实例一简化实例一 简化实例二简化实例二退出R1SR2R1R2S1S2S开关闭合时将开关简化为导线开关闭合时将开关简化为导线R1R2S1S2SSR1R2S2S1闭合时简化为下一张开关断开时此支路可不画开关断开时此支路可不画R1R2S2SR1SS2断开时简化为返回可将电流表简化为导线可将电流表简化为导线R1R2A1A2R1R2SS简化为返回R1R2SRA1RA1理想电理想电流表流表实际电实际电流表流表电压表在简化

2、时可去掉电压表在简化时可去掉R1SVR2R1SR2简化为返回R1R2SRV2理想电理想电压表压表理想电理想电压表压表把滑动电阻器简化为定值电阻把滑动电阻器简化为定值电阻R1=5 SRm=20SR2=10 pR1=5 P滑到中点时简化为返回下图是开关闭合后的简化下图是开关闭合后的简化AVV返回理想电表理想电表若是实际电表呢？若是实际电表呢？滑动变阻器的简化实例滑动变阻器的简化实例SR1R2RR1R2SRSR/2R1R2R/2SRR1R2pP滑到最上端时P滑到最中点时P滑到最下端时返回一一 复杂电路的简化复杂电路的简化R1R2R3R4AB.一一 复杂电路的简化复杂电路的简化R1R2R3R4VAC(

3、一）电路简化的原则一）电路简化的原则无电流的支路可以去除；无电流的支路可以去除；等电势的各点可以合并；等电势的各点可以合并；理想导线可以任意长短；理想导线可以任意长短；理想电压表可认为断路，理想电压表可认为断路， 理想电流表可认为短路；理想电流表可认为短路；电压稳定时电容器可认为断路。电压稳定时电容器可认为断路。(二）电路简化的方法二）电路简化的方法（1）电流分支法：）电流分支法：先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出；判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电流，可假设在总电路两端判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电流，可假设在总电路两端 加上电压后判定）；加上电压后判定）；按电流

4、流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。（1）电流分支法：）电流分支法：先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出；判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电流，判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电流， 可假设在总电路两端可假设在总电路两端 加上电压后判定）；加上电压后判定）；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。例例1：设：设R1=R2=R3=R4=R,求：电键求：电键S闭合和

5、开闭合和开 启时，启时，A、B两端电阻之比。两端电阻之比。A AR R1 1B B支支路路1 1：A AR R2 2C CB B支支路路2 2：A AR R3 3D DR R4 4B B支支路路3 3：D DC C支支路路4 4：A AR R2 2R R3 3R R4 4D DB BC CR R1 1S S解解 析：析：+_R R1 1A AB B支支路路1 1：R R2 2A AC C支支路路2 2：B BA AC CB BR R3 3A AC C支支路路3 3：B BD D（1）闭合时）闭合时（2）断开时）断开时B BR R1 1B BR R2 2A AR R3 3（2）等势点排列法：）等

6、势点排列法： 先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出； 判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，判定各结点电势的高低（若原电路未加电压， 可先假设可先假设 加上电压）；加上电压）； 将各结点按电势高低自左到右排列，再将各将各结点按电势高低自左到右排列，再将各 结点间的支路画出；结点间的支路画出； 将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。（2）等势点排列法：）等势点排列法：先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出；判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设 加上电压）；加上电压）；将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的支

7、路画出；将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的支路画出；将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。例例2：设：设R1=R2=R3=R4=R,求：电键求：电键S闭合和开启时，闭合和开启时，A、B两端电阻之比。两端电阻之比。解解 析：析：（1）闭合时）闭合时（2）断开时）断开时把结点用把结点用C、D标出标出 +_在在A、B间加电压，电势是间加电压，电势是AC=D=B . .ABCD将各电势点自左到右按将各电势点自左到右按A、C(D 、B)排列排列R1R2R3把结点用把结点用C、D标出标出 在在A、B间加电压，电势是间加电压，电势是ADC=B .将各电势点自左到右按将各电势点自左到右按

8、A、D 、C(B)排列排列. AD BCR1R2R3R4练练 习习 已知已知R1=R2=R3=R4=R,计算计算A、B间的总电阻。间的总电阻。（1）电流分支法：）电流分支法：先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出；判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电 流，可假设在总电路两端流，可假设在总电路两端 加上电压后判定）；加上电压后判定）；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐 一画出；一画出；将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。（2）等势点排列法：）等势点排列法：先将各结点用字母标出；先将各

9、结点用字母标出；判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设设 加上电压）；加上电压）；将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的支路画出；支路画出；将画出的等效图加工整理。将画出的等效图加工整理。R1R2R3R4AB. . . .答答 案案 R R4 4R R3 3R R2 2R R1 1A AB BC CD DE EF FRAB=4R/3+ _ CDEF二二 闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析 分析方法：分析方法： （1）分析电路，弄清电路的连接关系）分析电路，弄清电路的连接关系（各电（各

10、电 表所测的对象，明确变阻器阻值的变化表所测的对象，明确变阻器阻值的变化 情况）。情况）。 （2）先整体，后局部，注意内外电路的联系）先整体，后局部，注意内外电路的联系 （首先根据（首先根据R的变化，由全电路的欧姆的变化，由全电路的欧姆 定律定律 I=E/(R+r)判断干路电流的变化，判断干路电流的变化， 进而明确路端电压的变化情况）。进而明确路端电压的变化情况）。 （3）分清变和不变的量以及它们之间的关系）分清变和不变的量以及它们之间的关系 （先研究不变的量，再研究变化的量的（先研究不变的量，再研究变化的量的 变化情况）。变化情况）。例例 题题 图中滑动触头向下移动时，判断各电表的示数变化情

11、况。图中滑动触头向下移动时，判断各电表的示数变化情况。 分析方法：（分析方法：（1）分析电路，弄清电路的连接关系）分析电路，弄清电路的连接关系（各电（各电 表所测的对象，明表所测的对象，明 确变阻器阻值的变化情况）。确变阻器阻值的变化情况）。 （2）先整体，后局部，注意内外电路的联系）先整体，后局部，注意内外电路的联系（首先根据（首先根据R的变的变 化，由全电路的欧姆化，由全电路的欧姆 定律定律 I=E/(R+r)判断干路电流的变化，判断干路电流的变化， 进而明确路端电压的变化情况）。进而明确路端电压的变化情况）。 （3）分清变和不变的量以及它们之间的关系）分清变和不变的量以及它们之间的关系（

12、先研究不变的（先研究不变的 量，再研究变化的量的变化情况）。量，再研究变化的量的变化情况）。V V1 1R R1 1A A2 2R R2 2V V2 2A A3 3R R3 3A A1 1解析：解析：触头触头R3R总总I干干U路路V1A1V2A2A3引申引申1：如图所示电路，滑动触头向下移动，如图所示电路，滑动触头向下移动，(1)判断理想电表的示数前后变化情况。判断理想电表的示数前后变化情况。(2)电容器的带电量如何变化电容器的带电量如何变化?(3)R1消耗的功率如何变化消耗的功率如何变化?V V1 1R R1 1A A2 2V V2 2A A3 3R R3 3A A1 1C C引申引申2：若

13、断开电键，如右图所示，试讨论电表若断开电键，如右图所示，试讨论电表示数的变化情况。示数的变化情况。A A2 2V V2 2A A3 3R R3 3C C解析：解析：断开电键，电容器通过和它并联的电路放断开电键，电容器通过和它并联的电路放电，最后电表的示数为零，电容器放电完毕。电，最后电表的示数为零，电容器放电完毕。+-IUR1解析：解析：触头触头R3R总总I干干U路路V1A1V2A3PR1Qc放电电流的方向如何？放电电流的方向如何？练练 习习：V VR R1 1A AR R3 3R R4 4R R2 2R R5 51、滑动触头向下移动，判断电压表和电流表的示数变化。、滑动触头向下移动，判断电压

14、表和电流表的示数变化。答案答案：VA如图如图10-3-5所示电路，当滑动变阻器的滑片所示电路，当滑动变阻器的滑片P向上向上移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化何变化?课堂总结课堂总结(一）电路简化的原则一）电路简化的原则无电流的支路可以去除；等电势的各点可以合并；理想导线可以无电流的支路可以去除；等电势的各点可以合并；理想导线可以任意长短；理想电压表可认为断路，理想电流表可认为短路；任意长短；理想电压表可认为断路，理想电流表可认为短路；电压稳定时电容器可认为断路。电压稳定时电容器可认为断路。(二）电路简化的方法二）电路简化的方法（1）电流分

15、支法：）电流分支法：先将各结点用字母标出；判定各支路元件的电流方向（若电路先将各结点用字母标出；判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电流，可假设在总电路两端原无电压电流，可假设在总电路两端 加上电压后判定）；按电流流向，自左到右将加上电压后判定）；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；将画出的等效图加工整理。各元件、结点、分支逐一画出；将画出的等效图加工整理。（2）等势点排列法：）等势点排列法：先将各结点用字母标出；先将各结点用字母标出； 判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，判定各结点电势的高低（若原电路未加电压， 可先可先假设假设 加上电压）；将各结点按电势高低自左到右排

16、列，再将各结点间的支路画出；加上电压）；将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的支路画出； 将画出的等效图加工整理将画出的等效图加工整理二二 闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析（1）分析电路，弄清电路的连接关系）分析电路，弄清电路的连接关系（各电（各电 表所测的对象，明确变阻器阻值的变化表所测的对象，明确变阻器阻值的变化情况）。情况）。（2）先整体，后局部，注意内外电路的联系）先整体，后局部，注意内外电路的联系 （首先根据（首先根据R的变化，由全电路的变化，由全电路的欧姆的欧姆 定律定律 I=E/(R+r)判断干路电流的变化，判断干路电流的变化， 进而明确路端电压的变化情况）。进而明确

17、路端电压的变化情况）。（3）分清变和不变的量以及它们之间的关系分清变和不变的量以及它们之间的关系（先研究不变的量，再研究变化的量的变化（先研究不变的量，再研究变化的量的变化况）。况）。一一 复杂电路的简化复杂电路的简化R1SR22004年江苏，年江苏，14如图所示电路中，电源电动势如图所示电路中，电源电动势E6.00V，其，其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为R12.4K、R24.8K，电容器的电容电容器的电容C4.7。闭合开关。闭合开关S，待电流稳定后，用电压，待电流稳定后，用电压表测表测R1两端的电压，其稳定值为两端的电压，其稳定值为1.50V。（1）该电压表

18、的内阻是多少？）该电压表的内阻是多少？（2）由于电压表的接入，电热器的带电量变化了多少？）由于电压表的接入，电热器的带电量变化了多少？E闭合电路的闭合电路的U-I 图象图象uO I Im iEU M（I，U）b aN右图中右图中a 为电源的为电源的U-I 图象；图象；b 为外电阻的为外电阻的U-I图象；图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；功率；a 的斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示内阻大小； b 的斜率的的斜率的绝对值表示外

19、电阻的大小；绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时相等时)图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。流的一半）。 如图所示的图线，如图所示的图线，A是某电源的是某电源的UI图线，图线，B是是电阻电阻R的的UI 图线，这个电源的电动势等于图线，这个电源的电动势等于_，内电阻等于内电阻等于 ，电阻，电阻R的阻值等于的阻值等于 ，用这个电源和这个电阻用这个电源和这个电阻R串联成闭合电路，电源输出串联成闭合电路，电源输

20、出的电功率等于的电功率等于_，电源的效率是电源的效率是 。I / AU / V3210 0 2 4 6 BA3.0V0.501.0虚线和坐标轴所包围的面积虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率等于输出功率, P出出=4W4.0W= P出出 / P总总=4/6=67%67% 例例: 图图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是图像，下列判断正确的是 A电动势电动势E1E2，发生短路时的电流，发生短路时的电流 I1 I2B 电动势电动势E1=E2，内阻，内阻 r1r2C电动势电动势E1E2，内阻，内阻 r1 r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路的路 端电压变化大端电压变化大解解: 容易看出容易看出,电动势电动势 E1E2，发生短路时的电流发生短路时的电流 I1 I2 选选A直线直线2的斜率大的斜率大, r2 r1 , B C 错错 对选项对选项 D，分析如下：，分析如下：可见可见D正确正确A DIU21