电路分析与应用学习情境二-电路的基本概念与定律课件.ppt

1、电路分析与应用电路分析与应用精品教材精品教材学习情境二学习情境二 指针式万用表的组装与调试指针式万用表的组装与调试 项目项目1 1 电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律目目 录录电电路模型路模型与电与电路路变变量量2基尔霍夫定律基尔霍夫定律3电电阻元件及其串阻元件及其串并联并联4 电圧电圧源源与电与电流源流源 5学习项学习项目目导导入入指指针针式万用表式万用表电电路的特点路的特点1任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点 因此，因此，电路如何进行等效是我们学习的内容之一。电路如何进行等效是我们学习的内容之一。一、万用表的电路特点一、万用表的电路特点

2、任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点 1.万用表电原理图可以等效为：万用表电原理图可以等效为：2.测量直流电压的电路特点测量直流电压的电路特点 一只电流表也是一只电一只电流表也是一只电压表，但其所能测量电压的压表，但其所能测量电压的范围很小，用串联电阻分压范围很小，用串联电阻分压的原理来扩大电压量程。的原理来扩大电压量程。任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点3.测量直流电流的电路特点测量直流电流的电路特点 万用表头可以直接测量直流电流万用表头可以直接测量直流电流，但由于测量机构中的游丝允许通过，但由于测

3、量机构中的游丝允许通过的电流较小，所以可测量的直流电流的电流较小，所以可测量的直流电流范围很小，在实际使用中，应用在表范围很小，在实际使用中，应用在表头并联分流电阻的原理扩大量程。经头并联分流电阻的原理扩大量程。经转换开关切换接入不同的分流电阻，转换开关切换接入不同的分流电阻，以实现不同量程电流的测量。以实现不同量程电流的测量。任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点4.测量直流电阻的电路特点测量直流电阻的电路特点任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量一、电路

4、一、电路 人们在日常生活或在生产和科研中广泛地使用着各种人们在日常生活或在生产和科研中广泛地使用着各种实际电路。这些电路的形式、特性和作用各不相同。实际电路。这些电路的形式、特性和作用各不相同。1电路的组成电路的组成 所谓电路，就是由电源、负载和中间环节等元器件按所谓电路，就是由电源、负载和中间环节等元器件按一定方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称一定方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称为网络。图为网络。图1-1所示为一个手电筒电路。所示为一个手电筒电路。图图1-1 手电筒电路手电筒电路任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量图图1-1 手电筒电路手电筒电路 电路

5、由三个部分组成：电路由三个部分组成：(1)电源：电路中电能或电信号的发生器称为电源。电源：电路中电能或电信号的发生器称为电源。(2)负载：电路中的用电器称为负载。负载：电路中的用电器称为负载。(3)中间环节：其作用是将电源和负载连接起来，形中间环节：其作用是将电源和负载连接起来，形成闭合路径，并实现对整个电路的控制、保护和测量。成闭合路径，并实现对整个电路的控制、保护和测量。主要包括：连接导线、控制电器主要包括：连接导线、控制电器(如开关、继电器、接触如开关、继电器、接触器等器等)、保护电器、保护电器(如熔断器如熔断器)、测量仪表、测量仪表(如电压表、电流如电压表、电流表等表等)。任务二任务二

6、 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2电路的作用电路的作用 电路的作用大致可分为：电路的作用大致可分为：(1)电能的传输与转换电能的传输与转换 例如：电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大例如：电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大农村和千家万户，再通过负载把电能转换成其他形式的能量农村和千家万户，再通过负载把电能转换成其他形式的能量。(2)实现信号的传输、处理和存贮实现信号的传输、处理和存贮 例如：电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视例如：电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视信号通过高频传输线送到电视机中，经过选择、变频、放大信号通过高频传输线送到电视机中，经过选择、

7、变频、放大和检波等处理，恢复出原来的图像和声音信息，在显像管上和检波等处理，恢复出原来的图像和声音信息，在显像管上呈现图像并在扬声器中发出声音。呈现图像并在扬声器中发出声音。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量二、电路模型 1.理想电路元件理想电路元件 理想元件理想元件实际元件的理想化模型实际元件的理想化模型 实际器件的应用中一般同时存在以下三种现象：实际器件的应用中一般同时存在以下三种现象：（1）电能的消耗现象）电能的消耗现象 （2）电磁能存贮现象）电磁能存贮现象 （3）电场能量的储存）电场能量的储存 实际电阻器实际电阻器电阻与电感的性质电阻与电感的性质 实际电源实际电源含有内

8、阻含有内阻 实际电感器实际电感器电感、电阻、电容电感、电阻、电容图图1-2 理想电路元件理想电路元件任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.电路模型电路模型 是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性，它由理想元件组成。特性，它由理想元件组成。如图为晶体管放大电路。如图为晶体管放大电路。(a)实际电路实际电路 (b)电原理图电原理图 (c)电路模型电路模型任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量三、三、电路变量电路变量 电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量描述的。电电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量描述的

9、。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和电功率。路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和电功率。（一）电流（一）电流 1电流电流 电荷的定向移动便形成了电流。电流的实际方向规定为电荷的定向移动便形成了电流。电流的实际方向规定为正电荷的运动方向，电流的大小常用电流强度来表示。电流正电荷的运动方向，电流的大小常用电流强度来表示。电流强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度常简强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度常简称为电流，即称为电流，即dtdqi(1-1)任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量电流分类：直流电流、交变电流电流分类：直流电流、交变电流 直流电

10、流：直流电流：如果电流的大小和方向不随时间而变化，则如果电流的大小和方向不随时间而变化，则这种电流称为直流电流，简称直流这种电流称为直流电流，简称直流(dc或或DC)。交变电流：交变电流：量值和方向随时间作周期性变化且在一个周量值和方向随时间作周期性变化且在一个周期内平均值为零的时变电流称为交流期内平均值为零的时变电流称为交流(ac或或AC)。电流的单位：电流的单位：在国际单位制中，电流的单位是安在国际单位制中，电流的单位是安培培(A)，电荷量的单，电荷量的单位是库位是库仑仑(c)，时间的单位是秒，时间的单位是秒(s)，所以，所以1 A=1 Cs。电力。电力系统中常用系统中常用kA作为电流单位

11、，换算关系如下：作为电流单位，换算关系如下：A10A1000kA13A10mA13A10A16任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2电流的参考方向电流的参考方向 为了电路分析和计算的需要，我们为了电路分析和计算的需要，我们任意选定一段电路任意选定一段电路或一个元件中电流的方向，用带箭头的实线段表示，称为或一个元件中电流的方向，用带箭头的实线段表示，称为电流的参考方向。电流的参考方向。若电流实际方向与参考方向相同，电流若电流实际方向与参考方向相同，电流取正值；若电流实际方向与参考方向相反，电流取负值取正值；若电流实际方向与参考方向相反，电流取负值。根据电流的参考方向以及电流量值的

12、正负，就能确定电流根据电流的参考方向以及电流量值的正负，就能确定电流的实际方向。如图的实际方向。如图1-31-3中所示。中所示。图图1-3 电流的方向电流的方向任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 电流的测量：电流的测量：电流的大小可用电流表来测量，对直流电路用直流电流的大小可用电流表来测量，对直流电路用直流电流表测量。测量时，应将电流表串入被测电路中，电流表测量。测量时，应将电流表串入被测电路中，并要保证电流表从电流表的正端流入，负端流出。并要保证电流表从电流表的正端流入，负端流出。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 （二）电压（二）电压 电荷在电路中移动，就会

13、有能量的交换发生。单位正电电荷在电路中移动，就会有能量的交换发生。单位正电荷由电路中荷由电路中a点移动到点移动到b点时所获得或失去的能量，称为点时所获得或失去的能量，称为a、b两点间的电压。两点间的电压。在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压称在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压称为这一点为这一点(相对于参考点相对于参考点)的电位。电位用符号的电位。电位用符号 表示，如表示，如a点点电位记作电位记作 。当选择。当选择o点为参考点时，则点为参考点时，则 。若若a、b两点的电位分别记作两点的电位分别记作 ，则，则 (1-3)即两点间的电压就是该两点的电位之差。电压也称为电即两点间

14、的电压就是该两点的电位之差。电压也称为电位差或电位降。位差或电位降。电压的单位为伏电压的单位为伏特特(V)aoauV VaVbaabVVubaVV、任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.2.电压的参考方向电压的参考方向 在分析电路时，必须选定电压的参考方向或参考极性，在分析电路时，必须选定电压的参考方向或参考极性，用用“+”+”号和号和“-”-”号分别标注在电路图的号分别标注在电路图的a a点和点和b b点，或用点，或用带下标的字母表示。以后若无特殊说明，电路图中的带下标的字母表示。以后若无特殊说明，电路图中的“+”+”和和“-”-”标注，或标注，或 都表示电压的参考极性都表

15、示电压的参考极性(参考方向参考方向)。规定：规定：电压的实际方向是从高电位指向低电位。将高电压的实际方向是从高电位指向低电位。将高电位点称为正极，低电位点称为负极。电位点称为正极，低电位点称为负极。规定：规定：若计算出的电压值为正值，则电压的实际方向若计算出的电压值为正值，则电压的实际方向与参考极性相同；若计算出的电压值为负值，则电压的实与参考极性相同；若计算出的电压值为负值，则电压的实际方向与参考极性相反。际方向与参考极性相反。abu任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量关联参考方向关联参考方向电压与电流的参考方向一致电压与电流的参考方向一致任务二任务二 电路模型与电路变量电路模

16、型与电路变量 电压的测量：电压的测量：直流电路中，测量电压用电压表并联接入电路，注意直流电路中，测量电压用电压表并联接入电路，注意电压表的电压表的“+”极接高电位或电流流入点，极接高电位或电流流入点，“-”极接低电极接低电位点或电流流出点。位点或电流流出点。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 （三）电功率和电能（三）电功率和电能 1.1.电功率电功率 电路中，电功率是单位时间内电场力所作的功，则电路中，电功率是单位时间内电场力所作的功，则 dtdp(1-4)功率的单位是瓦功率的单位是瓦特特(w)，除瓦之外，也可用，除瓦之外，也可用kw(千瓦千瓦)或或mw(毫瓦毫瓦)作单位。作单

17、位。计算功率的公式为：计算功率的公式为：uipUIP 根据功率的计算结果，若根据功率的计算结果，若p0则吸收功率；则吸收功率；p0则发出、则发出、产生功率。产生功率。所以，从所以，从 P 的的+或或-可以区分器件的性质，或是可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。电源，或是负载。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 例题例题 如图电路中，已知如图电路中，已知U U1 1=1V,=1V,U U2 2=-6V,=-6V,U U3 3=-4V,=-4V,U U4 4=5V,=5V,U U5 5=-10V,=-10V,I I1 1=1A,=1A,I I2 2=-3A,=-3A,I I3

18、3=4A,=4A,I I4 4=-1A,=-1A,I I5 5=-3A=-3A。试求：试求：(1)(1)各二端元件吸收的功率；各二端元件吸收的功率；(2)(2)整个电路吸收的功率。整个电路吸收的功率。解：解：各二端元件吸收的功率为各二端元件吸收的功率为W1)A1()V1(111IUPW18)A3()V6(222IUPW16)A4()V4(333IUP30W)(W30)A3()V10(555发出IUP5W)(W5)A1()V5(444发出IUP51543210W)30516181(kkPPPPPP整个电路吸收的功率为：整个电路吸收的功率为：任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.

19、2.电能电能 生活中我们还需要计算一段时间内电路所消耗生活中我们还需要计算一段时间内电路所消耗(或产或产生生)的电能。的电能。在在 段时间内，电路消耗的电能为段时间内，电路消耗的电能为 10ttpdtW 国际单位制中，电能的单位是焦国际单位制中，电能的单位是焦耳耳(J)，时间为秒，时间为秒(s)。工程上，电能的单位一般用。工程上，电能的单位一般用kWh表示。表示。日常生活和生产实践常用的千瓦时表，也称电度表，日常生活和生产实践常用的千瓦时表，也称电度表，就是用来测量电能消耗量的仪表。就是用来测量电能消耗量的仪表。10tt 到直流时，直流时，W=P t=UIt 1度度(电电)=1 kW h=3.

20、6 106 J任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 例例 有一个电饭锅，额定功率为有一个电饭锅，额定功率为750W750W，每天使用，每天使用2 2小时；一小时；一台台2525吋电视机，功率为吋电视机，功率为150W150W，每天使用，每天使用4 4小时；一台电冰箱小时；一台电冰箱，输入功率为，输入功率为120W120W，电冰箱的压缩机每天工作，电冰箱的压缩机每天工作8 8小时。试计小时。试计算每月（算每月（3030天）耗电多少度？天）耗电多少度？解：解：（0.75kW0.75kW2 h2 h0.15kW0.15kW4h 4h 0.12kW0.12kW8h8h）3030天天 （1

21、.51.5度度 0.60.6度度 0.960.96度）度）3030 91.891.8度度 答答:每月耗电每月耗电91.891.8度度任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律主要内容主要内容一、几个有关的电路名词一、几个有关的电路名词二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律四、基尔霍夫定律验证实训四、基尔霍夫定律验证实训任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 一、几个有关的电路名词一、几个有关的电路名词 1 1支路支路 电路中具有两个端钮且通过同电路中具有两个端钮且通过同一电流的每个分支叫做支路。一电流的每个分支叫做支路。2节点节点 电路中三条和三条以上支路

22、的联接点叫做节点。电路中三条和三条以上支路的联接点叫做节点。初学者往往把图中的初学者往往把图中的a点与点与4点看成是两个节点，这是点看成是两个节点，这是错误的，因为错误的，因为a点与点与4点是用理想导体相联的，从电的角度点是用理想导体相联的，从电的角度来看，它们是相同的端点，可以合并成一点。电路图可以来看，它们是相同的端点，可以合并成一点。电路图可以改画，只要保证各元件间的联接关系不变即可。改画，只要保证各元件间的联接关系不变即可。任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 3.3.回路回路 电路中任一闭合路径叫做回电路中任一闭合路径叫做回路。只有一个回路的电路称为单路。只有一个回路的电路称为单回

23、路电路。回路电路。4 4网孔网孔 内部不含有支路的回路叫网内部不含有支路的回路叫网孔。孔。5 网络网络 一般把含元件较多的电路称一般把含元件较多的电路称为网络。实际上，电路与网络这为网络。实际上，电路与网络这两个名词并无明确的区别，通常两个名词并无明确的区别，通常可以混用。可以混用。支路：共支路：共3条条节点：节点：a、b(共共2个）个）回路：共回路：共3个个aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1#1#2#3任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律简称基尔霍夫电流定律简称KCLKCL，它描述电路中各电流的，它描述电路中各电流的约束

24、关系。约束关系。KCLKCL可表述为：可表述为：对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出(或流进或流进)该节点的所有支路电流的代数和为零。即：该节点的所有支路电流的代数和为零。即：例如，图例如，图1-61-6各支路电流的参考方向已选定并标于图各支路电流的参考方向已选定并标于图中，对节点中，对节点a a应用基尔霍夫电流定律可写出应用基尔霍夫电流定律可写出00iI或054321IIIII52431IIIII 图图1-6 KCL的说明的说明任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。基尔霍夫电流定律还可以扩展

25、到电路的任意封闭面。图图1-7 KCL的推广应用（一）的推广应用（一）任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律图图1-8 KCL的推广应用（二）的推广应用（二）应用应用KCL，还可以判断两个网络之间的某种电流关系，如，还可以判断两个网络之间的某种电流关系，如图图1-8(a)所示。所示。任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律简称为基尔霍夫电压定律简称为KVL,KVL,它是描述回路中各段电压它是描述回路中各段电压之间相互关系的定律。之间相互关系的定律。KVLKVL可表述为：可表述为：对于任一集总电路中的任一闭合回路，在任一时刻，沿对于任一集

26、总电路中的任一闭合回路，在任一时刻，沿回路绕行一周，回路内各段电压的代数和为零。即：回路绕行一周，回路内各段电压的代数和为零。即：用基尔霍夫电压定律列写方程时，首先需要选定回路的用基尔霍夫电压定律列写方程时，首先需要选定回路的绕行方向。凡电压的参考方向与绕行方向相同时，该电压前绕行方向。凡电压的参考方向与绕行方向相同时，该电压前面取面取“+”+”号，凡电压的参考方向与绕行方向相反时，该电号，凡电压的参考方向与绕行方向相反时，该电压前面取压前面取“-”-”号。号。00uU或任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 例例 图图1-91-9为一复杂电路中的为一复杂电路中的一个回路。已知各元件电压一个回

27、路。已知各元件电压为为 ,解解 根据图中所标出的回路的绕行根据图中所标出的回路的绕行方向和各段电压的参考方向，列出方向和各段电压的参考方向，列出KVLKVL方程，得方程，得 将已知数据代入，得将已知数据代入，得 为负值说明的实际极性与图中所假设的极性相反。为负值说明的实际极性与图中所假设的极性相反。图图1-9V421 uu5432,V14,V6uuuu求0654321uuuuuuV100)4()14()6()6()4(55uu解得：5u任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 KVL不仅适用于闭合回路，还可以不仅适用于闭合回路，还可以推广到不闭合回路推广到不闭合回路，但要将开口处的电压列入方程。

28、如图，但要将开口处的电压列入方程。如图1-10.+i5+uab+i3i1i2R3R1R2 us1us3+us2i4ba0111222333sssabuRiuRiRiuu图图1-10 KVL的推广应用的推广应用任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KCL、KVL小结：小结：(1)KCL(1)KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVLKVL是对支路电压的是对支路电压的线性约束。线性约束。(2)KCL(2)KCL、KVLKVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。(3)KCL(3)KCL表明在每一结点上电荷是守恒的；表明在每一结点上电荷是守恒的；KVLKV

29、L是是电压与电压与路径无关的路径无关的具体体现。具体体现。(4)KCL(4)KCL、KVLKVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。（由集总参（由集总参 数元件构成的电路称为集总参数电路，而集总参数元数元件构成的电路称为集总参数电路，而集总参数元件就是理想元件。）件就是理想元件。）任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联主要内容主要内容一、电阻元件一、电阻元件二、电阻元件的串、并联二、电阻元件的串、并联三、开路与短路三、开路与短路四、电路中各点电位的分析四、电路中各点电位的分析任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联 一、电阻元件一、电阻元件 电阻元件是从实际电

30、阻器抽象出来的模型，它是一种对电流电阻元件是从实际电阻器抽象出来的模型，它是一种对电流呈现阻碍作用的耗能元件。如电阻器、灯泡、电烙铁和电炉等。呈现阻碍作用的耗能元件。如电阻器、灯泡、电烙铁和电炉等。1 1欧姆定律欧姆定律 欧姆定律：施加于电阻元件上的电压与通过的电流成正比。欧姆定律：施加于电阻元件上的电压与通过的电流成正比。关联方向下：关联方向下：Riu 2 2电导电导 电阻的倒数称为电导，它是表示材料导电能力的一个参数，电阻的倒数称为电导，它是表示材料导电能力的一个参数，即：即：电导的单位为西电导的单位为西 门子门子(S)(S)，RG1任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联 3

31、3线性电阻元件线性电阻元件 在任何时刻，两端电压与其电流的关系都服从欧姆定律在任何时刻，两端电压与其电流的关系都服从欧姆定律的电阻元件称为线性电阻元件。的电阻元件称为线性电阻元件。电阻元件的伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线。线性电阻元件的伏安特性曲线是过坐标原点的一条直线。线性电阻元件的伏安特性曲线是过坐标原点的一条直线。图图1-11 线性电阻元件及其伏安特性曲线线性电阻元件及其伏安特性曲线任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联 4.4.非线性电阻元件非线性电阻元件 非线性电阻元件的伏安特性曲线是一条曲线，其电压和非线性电阻元件的伏安特性曲线是一条曲线，其电压和电流不成正比，不

32、服从欧姆定律。电流不成正比，不服从欧姆定律。如图如图1-121-12为二极管的伏安特性曲线。为二极管的伏安特性曲线。图图1-12 二极管及其伏安特性曲线二极管及其伏安特性曲线任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联5.电阻元件的功率电阻元件的功率线性时不变电阻吸收的功率为线性时不变电阻吸收的功率为22GuRiuip 电气设备的额定值：电气设备的额定值：额定电压额定电压、额定电流、额定电流、额定功率额定功率 电阻的单位为欧姆电阻的单位为欧姆，常用的单位还有，常用的单位还有k和和M（兆（兆欧），欧），1M106，功率的单位是瓦特，功率的单位是瓦特W.任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元

33、件及其串并联例例 两个标明两个标明220V220V、60W60W的白炽灯，若分别接在的白炽灯，若分别接在380V380V和和110V110V电电源上，消耗的功率各是多少（假定白炽灯电阻是线性的）？源上，消耗的功率各是多少（假定白炽灯电阻是线性的）？解：根据题意可解得两白炽灯的解：根据题意可解得两白炽灯的电阻电阻R=R=806.6667 =806.6667 当接在当接在380V380V的电源上时，消耗的的电源上时，消耗的功率功率P P=179W =179W；当接在当接在110V110V的电源上时，消耗的的电源上时，消耗的功率功率P P=15 W.=15 W.R2380PU2R2110任务四任务四

34、 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联二、电阻元件的串、并联二、电阻元件的串、并联1.电阻的串联电阻的串联iR1+uR2RnRi+u+u1+u2+unnRRRR21n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联2、电阻的串联具有分压作用、电阻的串联具有分压作用 由由KVL和欧姆定律，得和欧姆定律，得URRRRRRRRUIRU3211132111URRRRRRRRUIRU3212232122URRRRRRRRUIRU3213332133 上式表明：上式表明：串联电阻中的任一电阻的电压等于总电压乘以该电阻串联电阻中的任一电阻的电压等于总电压

35、乘以该电阻对总电阻的比值。对总电阻的比值。推而广之。若有推而广之。若有n个电阻串联，则第个电阻串联，则第k个电阻的电压为个电阻的电压为 uRRunkkkk1任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联i1 i2 inR1i+uR2RnRi+un n个电阻并联可等效为一个电阻个电阻并联可等效为一个电阻nRRRR111121任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联两个电阻并联时：两个电阻并联时：i1 i2R1i+uR2iRRRi2121iRRRi2112任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联R三、开路与短路三、开路与短路 电阻有两种值得注意的特殊情况电阻有两种值得注意的

36、特殊情况开路与短路。开路与短路。1 1开路开路 如果一个电阻阻值如果一个电阻阻值 ，则其两端电压为任意数值，则其两端电压为任意数值，流过电阻的电流均为流过电阻的电流均为0 0，称该电阻为开路，如图，称该电阻为开路，如图1-15(a)1-15(a)。开路又称断路。开路又称断路。2 2短路短路 如果一个电阻阻值如果一个电阻阻值 ，则流过任意数值的电流其电阻，则流过任意数值的电流其电阻两端电压均为两端电压均为0 0，称该电阻为短路，如图，称该电阻为短路，如图1-15(b)1-15(b)。0R 图图1-15 开路与短路开路与短路任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联开路状态：开路状态：电源

37、与负载断开，称为开路状态电源与负载断开，称为开路状态,又称又称空载状态。空载状态。开路状态电流为零，负载不工作开路状态电流为零，负载不工作UIR0，而开路处的端电压，而开路处的端电压U0E。短路状态：短路状态：电源两端没有经过负载而直接连在一起时电源两端没有经过负载而直接连在一起时,称为称为短路状态。短路状态。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。短路电流短路电流ISE/R0很大，如果没有短路保护，会发生火灾。很大，如果没有短路保护，会发生火灾。产生短路的原因主要是接线不当，线路绝缘老化损坏等。应在电路产生短路的原因主要是接线不当，线路绝缘

38、老化损坏等。应在电路中接入短路保护。中接入短路保护。任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联四、电路中各点电位的分析四、电路中各点电位的分析 1 1电位的有关概念电位的有关概念 电位是电位是电路中某点到参考点之间的电压。当我们选定电路中某点到参考点之间的电压。当我们选定电路中电路中b b点为参考点，就是规定点为参考点，就是规定b b点的电位为零。由于参考点点的电位为零。由于参考点的电位为零，所以的电位为零，所以参考点参考点又叫零电位点。又叫零电位点。参考点是可以任意选定的，但一经选定之后，各点电位参考点是可以任意选定的，但一经选定之后，各点电位的计算即以该点为准。如果换一个参考点，则

39、各点电位也就的计算即以该点为准。如果换一个参考点，则各点电位也就不同，即电位随参考点的选择而异。不同，即电位随参考点的选择而异。在工程中常选大地作为参考点，即认为大地电位为零。在工程中常选大地作为参考点，即认为大地电位为零。注意：电位是相对的，与参考点有关。注意：电位是相对的，与参考点有关。任务四任务四 电阻元件及其串并联电阻元件及其串并联 2 2电路中各点电位的分析电路中各点电位的分析 要计算电路中各点的电位，首先选定要计算电路中各点的电位，首先选定e e点为参考点，点为参考点，即即e e点的电位为零点的电位为零 下面依次求出各点的电位。下面依次求出各点的电位。求一点的电位往往有几条路径，电

40、路中两点求一点的电位往往有几条路径，电路中两点电压是与电压是与路径无关的路径无关的。所以，在求电路中某点电位时，尽量选取最。所以，在求电路中某点电位时，尽量选取最简单的路径。简单的路径。图图1-16 电路中各点的电位电路中各点的电位0eV1SaeaUUV33RIUVceb222SbecURIUV2SdedUUV任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 主要内容主要内容一、电压源一、电压源二、电流源二、电流源三、实际电源的电路模型三、实际电源的电路模型任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 Su 一、电压源一、电压源 电压源电压源-电压源的图形符号如图电压源的图形符号如图1-17(a)1-

41、17(a)所示。所示。恒定电压源恒定电压源(或直流电压源或直流电压源)-)-为恒定值为恒定值,有时用有时用图图1-17(b)1-17(b)所示的图形符号表示，电压值用所示的图形符号表示，电压值用 表示。表示。SU图图1-17 电压源电压源 电压源具有两个基本性质电压源具有两个基本性质:(1)它的端电压是一个定值它的端电压是一个定值 ，或是一个确定的时间函数或是一个确定的时间函数 ，与，与流过的电流无关。流过的电流无关。(2)流过电压源的电流由与之相流过电压源的电流由与之相联接的外电路所决定。联接的外电路所决定。电压源的输出电压与输出电流电压源的输出电压与输出电流之间的关系（伏安特性）也称为之间

42、的关系（伏安特性）也称为电电源的外特性。源的外特性。SuSU任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 电压源的伏安特性：电压源的伏安特性：为一条不通过原点且与电流轴平行的直线为一条不通过原点且与电流轴平行的直线任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 恒压源中的电流由外电路决定恒压源中的电流由外电路决定设设:U=10VIU+_abUab2 R1当当R1 、R2 同时接入时：同时接入时：I=10AR22 例例 当当R1接入时接入时：I=5A则：则：任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 例例 单回路电路如图单回路电路如图1-191-19所所示。已示。已知知 ，求电流求电流 i 和电压和电

43、压 。解解 ：由：由KVLKVL和欧姆定律，得和欧姆定律，得0332211sssuiRiRuiRu化简，得化简，得 A24216424321321RRRuuuiSSS 图图1-19V6,V4,V24321SSSUUU4,2,1321RRRabuV16V24V22V4322SabiRiRuu任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 SI 二、电流源二、电流源 电流源的图形符号如图电流源的图形符号如图1-20(a)1-20(a)所示。所示。电流源具有两个基本性质电流源具有两个基本性质：(1)(1)它发出的电流是一个定值它发出的电流是一个定值 或是一个确定的时间或是一个确定的时间函数函数 ，与两端

44、电压无关。当电压为零值时，它发出的，与两端电压无关。当电压为零值时，它发出的电流仍为电流仍为 或或 。(2)(2)电流源两端的电压由与之相连接的外电路所决定。电流源两端的电压由与之相连接的外电路所决定。SISiSi任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 电流源的伏安特性：电流源的伏安特性：一条不通过原点且与电压轴平行的直线。一条不通过原点且与电压轴平行的直线。恒压源与恒流源特性比较恒压源与恒流源特性比较恒压源恒压源恒流源恒流源不不 变变 量量变变 化化 量量U+_abIUabUab=U（常数）（常数）Uab的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 Uab 无影响

45、。无影响。IabUabIsI=Is （常数）（常数）I 的大小、方向均为恒定，的大小、方向均为恒定，外电路负载对外电路负载对 I 无影响。无影响。输出电流输出电流 I 可变可变-I 的大小、方向均的大小、方向均由外电路决定由外电路决定端电压端电压Uab 可变可变-Uab 的大小、方向的大小、方向均由外电路决定均由外电路决定任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 例例 计算图计算图1-211-21所示电路所示电路中电压源的电流中电压源的电流 及电流源的及电流源的端电压端电压 。解：由电压源的基本性质可解：由电压源的基本性质可知：电压源的两端电压与外

46、电路知：电压源的两端电压与外电路无关。故，电流源两端的电压无关。故，电流源两端的电压 为为2V2V，极性如图所示。又，电阻电，极性如图所示。又，电阻电压亦为压亦为2V2V，由此可知电阻电流应，由此可知电阻电流应为为2/3A2/3A。由由KCLKCL可得：可得：UIA3/13/21I图图1-21RS越大越大斜率越大斜率越大伏安特性伏安特性IUUSUIRS+-USRLU=US IRS当当RS=0 时，时，电压源电压源模型就变成模型就变成恒压源恒压源模型模型R RS S称为电源的内阻或输出电阻称为电源的内阻或输出电阻任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源 三、实际电源的电路模型三、实际电源的电路模型1.实际电压源模型实际电压源模型-由理想电压源串联一个电阻组成由理想电压源串联一个电阻组成ISRSabUabIIsUabI外特性外特性 RSR RS S越大越大特性特性越越陡陡I=IS Uab/RS2.实际电流源模型实际电流源模型-由理想电流源并联一个电阻组成由理想电流源并联一个电阻组成当当 内阻内阻R RS S=时，时，电流源电流源模型就变成模型就变成恒流源恒流源模型模型任务五任务五 电圧源与电流源电圧源与电流源