第三章 复杂直流电路

1、第三章 复杂直流电路第一节 基尔霍夫定律教学目标掌握基尔霍夫定律及其应用教学重点 基尔霍夫定律及其应用教学难点 基尔霍夫定律的应用教具学具 教材、黑板、多媒体课件教学过程知识点 一、常用电路名词1. 支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。2. 节点：电路中三条或三条以上支路的联接点。3. 回路：电路中任一闭合的路径。 4. 网孔（独立回路）：不含有分支的闭合回路。5. 网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。二、基尔霍夫电流定律(节点电流定律)1电流定律(KCL)内容电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 电流

2、定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即一般可在流入节点的电流前面取“+”号，在流出节点的电流前面取“-”号，反之亦可。在使用电流定律时，必须注意：(1) 对于含有n个节点的电路，只能列出(n - 1)个独立的电流方程。(2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“”号表示。电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当I > 0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当I < 0时，则表明电流的实际方向与所标定

3、的参考方向相反。广义节点：电路中任意假设的封闭面。典型的广义节点：电桥电路，三极管。三、基夫尔霍电压定律(回路电压定律)1. 电压定律(KVL)内容电压定律的第一种表述：在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即电压定律的第二种表述：对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即。2利用SRI = SE 列回路电压方程的原则(1) 标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向(既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着反时针方向绕行)；(2) 电阻元件的端电压为±RI，当电流I的参考方向与回路绕行方向一致时，选

4、取“+”号；反之，选取“-”号；(3) 电源电动势为 ±E，当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号，反之应选取“-”号。例题分析1如图1所示，已知电路中的I1、I2、I3分别等于15mA、10mA、-5mA ，则R7中通过的电流为（ ）。bE2E1 I3 R3I1 I2R1 a R2I1I3R1 R5R4 R3R2F E R6 D R7 GI2A25mA B15mA C5mA D20mAEEEI R UI R UI=0 R U图1 图2 图32如图2所示，正确关系是（ ）。A BC D3根据图3中电路I、U、E的正方向写出三者之间的关系表达式。跟踪练习Ib=0.2m

5、AIc 0.24k1kIc= A Ubc= AbIe=5mAce一填空题： 求下列各量：IS 3AI1 I2 1AI1= A I2= AI2A1A3AI= A 1） 2） 3） I= A I3= AI3 IS 2AI 15V 11E1 5V2Ib= A, IC= A, I2= A Ia=1AIS=-1AI1=2AI2IcCBAIb 4). 5).U3UU2=10VU1=5VU1=3VU2=-2VU= V U3= VUac= V, Ubc= V, Uca= V, 3 2I3=-3AI2=2A1 I1=1A 6). 7) .二选择题： 1图1所示网络N1、N2，已知I1=5A，I2=6A，则I3=

6、（ ）。 A11A B1A C-1A D-11A 2图2所示电路中，U=（ ）。A2V B4V C3V D6V 3上题电路图中，通过电压源的电流 A4A B6A C3V D6VBI4I3I2I1U1-4V+2AI1I2I3N1N2 图1 图2 图3 4图3所示电路中，节点B的KCL方程为（ ）。 A BC D 5图4所示电路中，电路的KVL方程为（ ）。A BC D 6图5所示电路中，I=（ ）。+ U3 -+U2-U1+I2I4I3II1A0 B C D 图4 图5四计算题：1图7所示电路中，求U。2图6(A)所示电路中，求I和Uab。3图6(B)所示电路中，求I2、I5和I6。I6I4=1

7、.2AI3=1.6AI5I2I1=2AB3A+6V-442A2AbaI4图8所示电路中，求Uab。+8V-+4V-+2V- 图6 图78V 2V4V2 ba 11教学反思 第二节 支路电流法教学目标学会运用支路电流法分析计算复杂直流电路教学重点 运用支路电流法分析计算复杂直流电路教学难点 运用支路电流法分析计算复杂直流电路教具学具 教材、黑板、多媒体课件教学过程知识点 一概念以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路(或各元件)的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。二立方程对于具有b条支路、n个节点的电路，可列出(n -

8、 1)个独立的电流方程和b - (n - 1)个独立的电压方程。例题分析如图所示电路，已知E1 = 42 V，E2 = 21 V，R1 = 12 W，R2 = 3 W，R3 = 6 W，试求：各支路电流I1、I2、I3 。解：该电路支路数b = 3、节点数n = 2，所以应列出1 个节点电流方程和2个回路电压方程，并按照 SRI = SE 列回路电压方程的方法：(1) I1 = I2 + I3 (任一节点)(2) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (网孔1)(3) R3I3 -R2I2 = -E2 (网孔2)代入已知数据，解得：I1 = 4 A，I2 = 5 A，I3 = -1 A。

9、电流I1与I2均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，I3为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。跟踪练习I3I2I112V66V26V31.如图所示电路，试用支路电流法求各支路电流。2如图所示电路，试用支路电流法求各支路电流。RL=5+17A-334I教学反思第三节 叠加原理教学目标1理解叠加定理的概念2能利用叠加定理分析求解两个网络的电路3培养学生严谨细致的学习习惯 教学重点 利用叠加定理分析求解两个网络的电路教学难点 利用叠加定理分析求解两个网络的电路教具学具 教材、黑板、多媒体课件教学过程知识点 一内容由线性电阻和多个电源组成的线性电路(电路参数不随电压和

10、电流的变化而变化)中，任何一个支路中的电流(或电压)等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流(或电压)的代数和。二解题步骤(1)标明所求支路电流、电压的参考方向。(2)分解电路：将含有多个电源作用的电路分解为每一个电源单独作用的电路。分解时保留一个电源而将其它电源“除源”。即令IS=0，将恒流源开路；令US=0，将恒压源短路，保留所有内阻。(3)计算各分电路的电流或电压。各分电路的电压，电流的参考方向可自行规定。(4)计算电流或电压：将各分电路中的分量叠加（求代数和）。叠加时，与总电流方向一致的分量取正，反之取反。三注意(1) 叠加定理只能用于计算线性电路(即电路中的元件均为线性元件)的

11、支路电流或电压(不能直接进行功率的叠加计算)；(2) 电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路；(3) 叠加时要注意电流或电压的参考方向，正确选取各分量的正负号。例题与习题一、选择题：1、 图示2电路中，V是电压表。当1A电流源单独作用时，V 的读数为3V；而当5V电压源单独作用时，V 的读数为2V。若将5V电压源换成15V的电压源，并与1A的电流源共同作用，则 V 的读数为( )。A.10V B.11V C. 9V D.12V2、一个恒流源IS1与电阻R并联，为电阻R提供的功率为20W，另一个恒流源IS2与同一电阻R并联，为电阻R提供的功率为80W，若将这两个恒流源与电阻R接成图1

12、-1所示电路，则在两个恒流源共同作用下，为电阻R提供的功率应为A20W B100W C60W D80WIS1IS2RR1R2-US+IS     图1-1 图1-23、如图1-2所示电路中，US=15V，IS=5A，R1=2，当US单独作用时，R1上消耗电功率为18W，则当US和IS两个电源共同作用时，电阻R1消耗的电功率为 A72W B36W C0W D30W4、电路如图1-3所示，当US1单独作用时，电阻R消耗的功率为40W；当US2单独作用时，R消耗的功率为90W（图中US1和US2均大于0）。则当两电源共同作用时，R消耗的功率为（ ） A、10W

13、 B、250W C、190W D、130W5、在图1-4所示的电路中，RL=2，图(a)电路中，RL消耗的功率为2W，图(b)电路中，RL消耗的功率为8W，则图(c)电路中，RL消耗的功率为_。(a) (b) (c)图1-4 A、2W B、8W C、10W D、18W7一个恒流源IS1与电阻R并联，为电阻R提供的功率为20W，另一个恒流源IS2与同一电阻R并联，为电阻R提供的功率为80W，若将这两个恒流源与电阻R接成图4所示电路，则在两个恒流源共同作用下，为电阻R提供的功率应为A20W B100W C60W D80W  + I1I2Us R1 R2  IS1IS2R

14、0;    图4 4、如图所示，I1=0.5A,R2=400,US发出功率为75W,则R1= ,US= 。二、判断题： ( )1叠加原理不仅适用于线性电路,而且对非线性电路也适用。( )2叠加原理只适用于求线性电路的电压、电流和功率。 ( )3平衡下的桥路既可视为开路，也可视为短路。三、 填空题：1如图1-6所示电路中，已知E1单独作用时流过R1、R2、R3的电流分别是4A、2A、2A，E2单独作用时流过R1、R2、R3的电流分别是3A、5A、2A，则各支路电流I1= ，I2= ，I3= 。2图（11）所示电路中，I=10A，如果US1不变，US2大小不变，只改变

15、极性，则I=4A那么，当US1单独作用时I=_，US2单独作用时I=_ 。教学反思第四节 电源等效转换教学目标1掌握理想电压源、电流源的特性2掌握实际电源模型的等效变换3学会利用电源的等效变换求解复杂电路教学重点掌握两种实际电源模型之间的等效变换方法并应用于解决复杂电路问题教学难点 理想电压源、电流源的特性：利用电源的等效变换求解复杂电路教具学具 教材、黑板、多媒体课件教学过程知识点 一、电压源通常所说的电压源一般是指理想电压源，其基本特性是其电动势 (或两端电压)保持固定不变E或是一定的时间函数e(t)，但电压源输出的电流却与外电路有关。实际电压源是含有一定内阻r0的电压源。二、电流源通常所

16、说的电流源一般是指理想电流源，其基本特性是所发出的电流固定不变(Is)或是一定的时间函数is(t)，但电流源的两端电压却与外电路有关。实际电流源是含有一定内阻rS的电流源。三、两种实际电源模型之间的等效变换实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U = E - r0I 实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻rS并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为U = rSIS - rSI 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是r0 = rS， E = rSIS 或 IS = E/ r0四、注意事项(1)电

17、压源电流源等效互换，所谓等效是指互换前后外特性相同。(2)只对外电路等效，对电源内部不等效。(3)理想电压源和理想电流源不能等效互换。(4)等效互换前后应保持极性一致。(5)与恒压源串联的电阻与恒流源并联的电阻均视为它们的内阻参与互换。(6)与恒压源并联的电阻或恒流源，或其它任何支路，在作等效互换时，可以去掉不考虑。(7) 与恒流源串联的电阻或恒压源，或其它任何支路，在作等效互换时，可以去掉不考虑。(8)在应用电压源、电流源等效互换解题时，应至少保留一条待求支路始终不参与互换，作为外电路存在。(9)在等效化简过程中，只有出现电压源与电压源串联，电流源与电流源并联时，才能合并。合并时，如果电压源

18、、电流源方向一致，那么合并后电压源和电流源方向级性不变。如果电压源、电流源方向不一致，则合并后电压源和电流源的级性取决于数值大的电压源和电流源。(10)电压源的并联：第一步将电压源并联电路中的每一个电压源变换成等效的电流源；第二步根据电流源并联电路的化简方法，合并成一个等效的电流源；第三步也可将该电流源再等效变换为等效的电压源。(11) 电流源的串联：第一步将电路中的电流源源变换成等效的电压源；第二步根据电压源串联电路的化简方法，合并成一个等效的电压源；第三步也可将该电压源再等效变换为等效的电流源。例题与习题一、判断题：( )1恒压源和恒流源之间可以进行等效变换。( )2在电路中，恒压源，恒流

19、源一定都是发出功率。二、选择题：图（1）中，A、B两端可等效为（ ）。 A、电压源 B、恒流源 C、电压源和电流源并联三、计算题：1、求如图5-12所示电路中的电压U。2、图示电路中，, ,，用电源等效变换求开路电压 。 3、用等效电源法求图示电路中的电流。（要求画出一个等效电路图）4试用电压源与电流源等效变换的方法计算如图所示电路中电流I。 .5如图电路，已知，求电流I。6求电路中2电阻两端的电压。7、如图电路，已知R1=1，Is=2A，US1=US2=3V，求I。8、1A9、图51中，用电源等效变换法求I1A1222444V6VI2A1图5110求图18所示的电流I及5A电流源的功率。（1

20、2分）11.图示电路，已知V的导通电压是0V，试判断二极管V的工作状态，并计算电路中电流I。12.电路如图所示，已知当开关S置于1位置时，理想电压表读数为10V，试求当开关S置于2位置时，电压表的读数为多少？13电路如图所示，求I。（12分）教学反思第五节 戴维南定理教学目标1.熟练掌握戴维南定理的内容和适用场合。2.熟练运用戴维南定理来分析、计算复杂直流电路。3.培养认真细致、踏踏实实的学习态度。 教学重点掌握戴维宁定理及其应用 教学难点 运用戴维宁定理解决复杂直流电路问题教具学具 教材、黑板、多媒体课件教学过程知识点 一、二端网络的有关概念1. 二端网络：具有两个引出端与外电路相联的网络。

21、又叫做一端口网络。2. 无源二端网络：内部不含有电源的二端网络，等效为一个电压源。3. 有源二端网络：内部含有电源的二端网络，等效为一个电阻。二、戴维宁定理1内容：任何一个线性有源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源E0与一个电阻r0相串联的模型来替代。电压源的电动势E0等于该二端网络的开路电压，电阻r0等于该二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源开路)的等效电阻(叫做该二端网络的等效内阻)。该定理又叫做等效电压源定理。2解题步骤：1）把电路分为待求支路和有源二端网络两部分 2）把待求支路移开求出有源二端网络的开路电压 解题方法：分清闭合电路和不闭合电路：闭合电路中有电流

22、，不闭合电路中没有电流3）将网络内各电源除去仅保留电源内阻求出网络二端的等效电阻求电阻：防止出现电桥电路4）画出有源二端网络的等效电路并接上代求支路电流 3注意：代替有源二端网络的电源极性应与开路电压的极性一致4用实验方法测定有源二端网络的开路电压和输入电阻：1）有源二端网络的开路电压UOC由电压表直接测出，如图。2）有源二端网络的输入电阻测定。首先可根据图2测出其短路电流ISC，然后根据公式间接测出。如果有源二端网络的短路电流过大，可接上限流电阻R，然后根据测量的电流由公式间接测出。例题分析1、图3-6要使21电阻的电流I增大到3I，则21电阻应换为( )A、5 B、4 C、3 D、11VR

23、14R23R32+ - I2AUS25VUS3IR2US1+-+-IS1A 图3-22、一线性含源二端网络，测得其开路电压为6 V，短路电流为3 A，则等效电压源为= V，= 。3、如图3-2所示电路中，US3= V，IR2= A。4、如下左图所示，二端网络的等效电路的参数US= V，RS= 。7V1019V2A1A第4题图 5、如图：有源二端网络等效为一个电压源，该电压源的电动势E0= ，内阻r0= 。4某线性含源二端网络的开路电压为，如果在网络两端接以的电阻，二端网络端电压为8V，此网络的戴维南等效电路为= V，= 。5实际电压源总有内阻，实际电压源可用 和 的串联组合等效。6如图1-5所示，UAB= ，RAB= 。( )7利用戴维南定理解题时有源二端网络必须是线性的，待求支路可以是非线性的。跟踪练习1.如图5-1所示电路，求电流I。 2.如图的电路中，用戴维宁定理求电阻R3两端的电压和R3上所消