高职电工技术基础项目一 直流电路分析与测试

项目一直流电路分析与测试,4.掌握解节点电压法、戴维南定理的内容并能应用于复杂电路的计算。,知识目标：,1.掌握欧姆定律、基尔霍夫定律的内容并能运用于电路的分析计算。,2.掌握电阻串、并联电路的特点及电阻串、并联和混联电路的分析计算。,3.熟悉电压源、电流源的概念及实际电源两种模型的等效变换。,5.理解负载获得最大功率的条件。,4.会用实验数据验证戴维南定理的正确性。,技能目标：,1.会进行电阻元件伏安特性的测试。,2.会进行电压源和电流源外特性的测试。,3.会用实验数据验证基尔霍夫定律的正确性。,知识点一欧姆定律,模块一简单直流电路的分析,部分电路理论欧姆定律,关联参考方向,U,I,U,I,非关联参考方向,全电路欧姆定律,线性电阻伏安特性,线性电阻与非线性电阻的伏安特性,O,线性电阻,非线性电阻伏安特性,电气设备的额定值IN、UN、PN,电气设备的额定值是指保证电气设备和元件长期安全工作，所允许的最大电流、电压、功率。电气设备在额定状态下工作，最经济合理、安全可靠。,例2-5已知一个阻值为100、额定功率为1W的电阻，求电阻两端所允许加的最大电压是多少？允许通过电阻的最大电流是多少？,可求得最大电压,允许最大电流,解：根据公式,实训三电阻元件伏安特性测试,1.测量线性电阻的伏安特性，由测量数据绘制伏安特性曲线。,直流电压源,线性电阻,直流电压表,直流电流表,2.测量白炽灯泡接入直流电源的电压、电流值，由测量数据绘制伏安特性曲线。,任务,直流电压源,直流电压表,直流电流表,白炽灯,知识点二简单电阻电路的分析,两端网络及等效的概念,二端网络：把由很多元件组成的但只有二个端钮与外部电源或其他电路相连接的电路作为一个整体,内部结构和参数完全不同的两个二端网络N1和N2，它们对应端钮的伏安关系u=f(i)完全相同，则称N1和N2是相互等效的二端网络。,电压和电流保持不变的部分，仅限于等效电路以外，即“对外等效”。,电阻串联电路的特点,等效电阻,串联电路的应用举例扩大电压表量程,电阻并联电路的特点,等效电阻,并联电路的应用扩大电流表量程,电阻混联电路的计算,步骤1求出串、并联电路的等效电阻R，将电路化简成单回路,等效电阻计算方法：,例1求出等效电阻R,例2求出等效电阻Rab,例3求出等效电阻Rab,步骤2应用欧姆定律求出总电流（或总电压）,步骤3应用分流公式和分压关系求出各电阻上的电流和电压,知识点三电压源和电流源,电源是为电路提供电能的电气设备,电压源（发电机、干电池、蓄电池、信号源等）,电流源（光电池、电子稳流器等）,理想电压源和实际电压源的伏安特性,理想电压源的连接,数值不同的理想电压源不能并联！,数值不同的理想电压源可以串联，串联后的总电压为各电压源的代数和。,与理想电压源并联的线性元件可视为开路，等效成理想电压源。,理想电流源和实际电流源的伏安特性,理想电流源：,数值不同的理想电流源不能串联！,数值不同的理想电流源可以并联，并联后的总电流为各电流源的代数和。,与理想电流源串联的线性元件可视为短路，等效成理想电流源。,实际电压源与实际电流源的等效变换,R/0,理想电压源与理想电流源之间无等效关系。,电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。,注意事项,等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。,技能实训二电压源与电流源外特性测试,任务,1.测试理想电压源和实际电压源的外特性。,测试理想电压源的外特性,操作要领：调节RL时，使用万用表测量，开关S处于断开状态（电流为0）。调节后，将S闭合，测量电压。万用表始终在电压和电阻档位切换。,测试实际电压源的外特性,任务,2.测试理想电流源和实际电流源的外特性。,任务,3.测试实际电压源和实际电流源的等效变换电路的参数并验证等效变换条件的正确性。,470,100,例题1求内阻1和电源功率,的电阻:,电源功率:,例题2实际电压源与实际电流源的等效变换,例题3用电源的等效变换求未知电流。,课堂练习：用电源的等效变换求未知电流。,支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各元件上通过的电流相等；支路连接于电路中两点之间。(m),结点：三条或三条以上支路的联接点。（n）,回路：电路中的任意闭合路径。（l）,网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。,m=3,l=3,n=2,网孔=2,模块二复杂直流电路的分析,知识点一基尔霍夫定律,有关电路结构的几个名词,图示电路中a、b是结点，c不是结点，d点和e点间由理想导线相连，应视为一个结点。该电路共有3个结点。,例题1说明图示电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔,支路：共？条,回路：共？个,节点：共？个,6条,4个,网孔：？个,7个,有几个网眼有几个网孔,abcda,abda,dbcd,dbcad,dbacd,dcad,cabc,例题2,基尔霍夫电流定律KCL(KirchhoffsCurrentLaw),规定：流入节点电流为正流出节点电流为负,电路中任一节点,对于电路中任一节点，流入该节点电流的代数和等于零，或流入节点的电流等于流出的电流,任一闭合曲面,对于电路中任一闭合曲面（广义节点），流入该曲面电流的代数和等于零，或流入曲面的电流等于流出的电流,例题3如图所示电路中的一个节点处，已知,求流过元件A的电流,例题4,解：,或：,列写KCL方程式涉及两套符号:,方程式中各支路电流的正、负号取决于该电流参考方向与节点的相对关系(流进节点取正；流出节点取负),各支路电流本身的正、负号取决于电流的实际方向与参考方向是否一致（一致取正；不一致取负）,基尔霍夫电压定律KVL(KirchhoffsVoltageLaw),沿任一回路，各支路电压的代数和恒等于零，或各个电阻上电压的代数和等于各个电源电压的代数和,US2,US1,例题5列出图示电路的KVL方程,基尔霍夫电压定律可以应用于任一不闭合的电路,技能实训三直流电路基尔霍夫定律的测试,1.测量复杂直流电路的电流值，并由测量数据验证电流关系,2.测量复杂直流电路的电压值，并由测量数据验证电压关系,任务,基尔霍夫定律实验电路,知识点二节点电压法,求各支路电流和发电机及负载的功率。,负载电阻,发电机并联运行电路,例题,发电机1,发电机2,已知,解题步骤：,（1）假定节点电压和各支路电流的参考方向,（2）求出节点电压,（3）根据欧姆定律求出各支路电流,解题步骤：,（4）求功率,发电机1的功率,发电机2的功率,负载的功率,（提供功率）,（吸收功率）,（吸收功率）,功率平衡关系,知识点三戴维南定理,任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源和一个电阻的串联组合来等效代替。其电压源的电压UOC等于原来有源二端网络的开路电压，电阻R0则等于该网络中所有独立电源置零（电压源短接，电流源开路）时，两个端点间的等效电阻。,线性有源两端网络,戴维南等效电路,戴维南等效电路电源电压UOC和等效内阻R0的计算,用戴维南定理计算流过3电阻的电流I及电压Uab,解题步骤：,(1)断开待求支路,(2)求开路电压Uoc,1,2,b,a,=6V,(3)求等效内阻R0,Ro,=3,(4)画出戴维南等效电路，接上待求支路,求负载电流和电压,I=1AUab=3V,例题1,已知：R1=20R2=30R3=30R4=20U=10V求：当R5=16时，I5=?,例题2,实训六戴维南等效定理的测试,任务,1.测量二端网络的开路电压、等效内阻。,开路电压,等效内阻,操作要领：理论分析时的电压源短接，在实际操作时：第一步：将电压源从电路中移除；（先关电压源）第二步：移除后电路中原电压源的地方用一导线相连。,任务,2.测量二端网络外特性。,任务,3.测量戴维南等效电路的外特性。,一个实际电源产生的功率通常分为两部分，一部分消耗在电源及线路的内阻上，另一部分输出给负载。,如何使负载上获得最大功率呢？,用左图所示的闭合电路来分析。,电工技术中一般考虑的是如何提高电源的利用率问题，而电子技术中则希望负载上得到的功率越大越好。,电路中通过的电流为：,负载上获得的功率为：,知识点四负载获得最大功率的条件,由此式能看出负载上获得最大功率的条件吗？,*R0