电工基础(第二单元)

1、中等职业教育机电类专业“十一五”规划教材中国机械工业教育协会全国职业培训教学工作指导委员会机电专业委员会组编张振周 编电工基础电工基础1掌握串并联电路的性质和作用，理解串联分压、并联分流和功率分配 的原理，掌握简单混联电路的分析和计算方法。2掌握电路中各点电位以及任意两点间电压的计算方法。3掌握直流电桥电路的平衡条件及其应用。4掌握负载获得最大功率的条件，并会简单计算其最大功率。5了解电桥测定电阻的基本原理。6了解万用表的基本工作原理。7能正确地使用万用表测定不同阻值的电阻。8初步建立分析电阻串并联电路的能力。课题三 简单直流电路分析知识链接知识链接 1. 电阻的串联电路（1）电阻串联电路的概

2、念 在电路中，几个电阻依次连接，中间没有分岔支路的连接方式叫电阻的串联。图3-1所示为三个电阻的串联电路。 图3-1电阻的串联a）电路 b）等效电路第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析（2）电阻串联电路的特点 串联电路中流过每一个电阻的电流都相等，即串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即nIIIII321nUUUUU321第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析串联电路的总电阻(等效电阻)等于各串联电阻之和,即串联电阻两端的电压与其电阻的阻值成正比，即nRRRRR321nnRURURURU332211第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简

3、单直流电路分析串联电路中各电阻消耗的功率与其阻值成正比，即（3）串联电路的应用利用小电阻的串联来获得较大阻值的电阻。利用串联电阻构成分压器，可使一个电源供给几种不同的电压，或从信号源中取出一定数值的信号电压。利用串联电阻的方法，限制和调节电路中电流的大小。利用串联电阻来扩大电压表的量程，以便测量较高的电压等。2332211IRPRPRPRPnn第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析2电阻的并联电路1）电阻并联电路的概念 在电路中，将几个电阻的一端共同连接在电路的一个点上，把它们的另一端共同连接在另一点上，这种连接方式叫电阻的并联，如图3-4所示为三个电阻并联的电路。 图3-

4、4 电阻的并联 a）电路 b）等效电路第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析（2）电阻并联电路的特点电路中各并联电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即电路的总电流等于各并联电阻的电流之和，即nUUUUU321nIIIII321第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析电路的总电阻（等效电阻）的倒数等于各电阻的倒数之和，即电路中流过各并联电阻上的电流与其阻值成反比，即nRRRRR11111321nnRIRIRIRI332211第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即（3）并联电路的应用利用

5、电阻的并联获得较小阻值，以满足电路的要求。利用将工作电压相同的负载并联（如电炉、照明灯等都是220），可使任何一个负载的工作情况不受其他负载的影响。利用在电流表两端并接分流电阻，以扩大电流表的量程等。nnRPRPRPRP332211第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析3电阻的混联电路（1）电阻混联电路的概念 电路中电阻元件既有串联又有并联的连接方式，称为电阻的混联。第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析3）混联电路计算的一般步骤首先对电路进行等效变换，把不容易看清串、并联关系的电路，进行整理、简化成容易看清串、并联关系的电路（整理电路过程中绝不能把原来

6、的连接关系搞错）。计算各电阻串联和并联的等效电阻，再计算电路的总等效电阻。由电路的总等效电阻和电路的端电压计算电路的总电流。根据电阻串联的分压关系和电阻并联的分流关系，逐步推算出各部分的电压和电流。第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析4电路中各点电位的计算（1）电位分析和计算的重要性 电路中某一个电气元件的工作状态往往可以用其两端的电压来反映，因此，对电路中电压的计算尤为重要。如图3-11所示电路，如果要表示每两点间的电压，就需要有Uab、Uac、Uad、Ubc、Ubd、Ucd六个电量，但如果选取其中一点为参考点，只需要用三个电位量就可清楚地比较出电路中每两点间的电压关系

7、。图3-11 电路图第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析5电桥平衡的条件（1）直流电桥电路 如图3-15a所示，电阻R1、R2、R3、R4连接成四边形闭合回路，是电桥的四个“臂”，称为桥臂电阻。 图3-15 直流电桥电路a）带检流计电路 b）不带检流计电路 c）桥支路短接电路第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析2）直流电桥平衡电桥平衡的概念：当电桥电路的4个桥臂电阻满足一定关系时，桥支路中没有电流通过，这种状态称之为电桥平衡。电桥平衡的条件：电桥邻臂电阻的比值相等，或电桥对臂电阻的乘积相等，即电桥平衡的特点：桥支路电流为零，桥两端电压为零。在电桥处于

8、平衡状态下，桥支路的开路或短路都不会影响各臂电流的分配。电桥平衡电路的应用4321RRRR或3241RRRR第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析6.负载获得最大功率的条件（1）功率传输任何电路都进行着由电源到负载的功率传输。（2）负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件：负载电阻等于电源内阻，即R =r，这也是电源输出最大功率的条件。负载获得的最大功率为功率匹配：负载电阻R与电源内阻r相等，能使负载获得最大功率，称为负载与电源功率匹配。rEREP4422max第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析（3）功率与负载的关系 负载功率P（或电源输出功率）

9、随电阻R变化的关系曲线如图3-18所示。图3-18 功率-负载关系曲线第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析7.万用表（1）万用表的基本结构表头：它是一个很灵敏的测量机构，起着把电流转换为仪表指针的机械转角的作用。测量线路：它起着把各种被测量（电压、电阻）转换为电流，并传到表头的作用。转换开关：它起着转换测量种类和量程的作用。第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析（2）万用表的基本原理直流电压的测量直流电压的测量交流电压、电流的测量电阻的测量（3）使用万用表时的注意事项第二单元第二单元 直流电路直流电路课题三 简单直流电路分析1.理解支路、节点、回路和网

10、孔的概念。2.掌握基尔霍夫定律的应用，同时能运用支路电流法分析、计算两个 网孔的电路。3.了解用节点电压法分析、计算两个网孔的电路。4.初步建立电压源和电流源的概念，了解它们的特性及等效变换。5.了解应用戴维南定理分析和计算两个网孔的电路。6.了解应用叠加原理求解线性电路中各支路电流的方法。7.进一步提高装接技术和测量技术。8.进一步提高分析电路的能力。课题四 复杂直流电路分析第二单元第二单元 直流电路直流电路知识链接知识链接1复杂电路（1）复杂电路 无法用串并联关系进行简化的电路，称为复杂电路，如图4-1所示。复杂电路不能直接用欧姆定律来求解，可结合基尔霍夫定律来分析。（2）复杂电路结构的几

11、个名词支路节点回路网孔第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析2.基尔霍夫定律（1）基尔霍夫第一定律KCL的作用：是用来确定连接在同一节点上的各支路中的电流关系。KCL表述1：在任一时刻，流进一个节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和，即KCL表述2：电路中任一个节点上，电流的代数和恒等于零，即KCL理论依据：电流的连续性原理和电荷守恒。0IIi 0I第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析（2）基尔霍夫第二定律（回路电压定律）KVLKVL的作用：是用来确定回路中各电压间的相互关系。KVL表述1：在任一闭合回路中,各个电阻上电压的代数和等于各个电动势的代

12、数和，即KVL表述2：对于电路中的任一回路，沿回路绕行方向的各段电压的代数和等于零，即KVL理论依据：能量守恒定律。EIR 0U第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析3.支路电流法 （1）支路电流法的概念 所谓支路电流法，就是以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出方程式，联立求解各支路电流的方法。（2）适用场合 适用于支路较少的电路。（3）支路电流法求解电路的步骤（以图4-8所示为例）图4-8 支路电流法示例图第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析分析电路的结构用KCL定律任选（n-1）个节点，并列出节点电流方程。 根据基尔霍夫第一定律可得对节点 A

13、 对节点 B 很明显，两个方程实际上是一个方程，所以对两个节点的电路，只能列出一个独立的节点电流方程。用KVL定律列出m个独立的回路电压方程。将节点电流方程、回路电压方程组成联立方程组，解出各支路电流。321III123III第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析4.节点电压法（1）节点电压法的概念 以节点电压（两个节点之间的电压）为未知量，先求出节点电压，再根据有源电路欧姆定律求出各支路电流，该方法称为节点电压法。（2）适用场合 适用于支路较多而节点很少的复杂直流电路。（3）用节点电压法解题的步骤选定参考点和节点电压的方向。求出节点电压。根据有源支路欧姆定律求出各支路电流

14、。第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析5.电压源和电流源及其等效变换（1）电压源 用一个恒定电动势E与内阻r0串联表示的电源称为电压源。大多数电源，如干电池、蓄电池、发电机等都可以看作电压源。电压源性能特点：电压源的内阻越小越好。理想电压源：内阻r0=0时的电压源称为理想电压源，其符号如图4-13所示。 图4-13 理想电压源 a）理想电压源符号（一） b）理想电压源符号（二） 第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析电压源串联：当n个电压源串联时，可以合并为一个等效电压源，如图4-14所示。图4-14 串联电压源合并第二单元第二单元 直流电路直流电路课

15、题四 复杂直流电路分析（2）电流源用一个恒定电流IS与内阻rS并联表示的电源称为电流源。电流源性能特点：电流源的内阻越大越好。理想电流源：内阻rS 的电流源称为理想电流源，其符号如图4-16所示。图4-16 理想电流源第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析电流源并联：当n个电流源并联时，可以合并为一个等效电流源，如图4-17所示。图4-17 并联电流源合并第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析3）电压源与电流源的等效变换电压源与电流源等效变换的条件两种电源等效变换时，应注意以下几点： 等效变换仅仅是对外电路而言，对于电源内部并不等效。 理想电压源与理想电

16、流源之间不能进行等效变换。 在等效变换过程中，电压源的电动势E的方向和电流源IS的方向必须保持一致，即电压源的正极与电流源的输出电流的一端相对应。SsSrrrErEI00,第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析6.戴维南定理（1）基本概念二端网络：任何具有两个出线端的部分电路都称为二端网络。线性电路：参数不随外加电压及通过其中的电流而变化，即电压和电流成正比的电路。（2）戴维南定理 任何一个线性有源二端网络，都可以用一个具有恒定电动势和内阻串联的等效电源来代替。恒定电动势=有源二端网络的开路电压。内阻=无源二端网络的等效电阻（网络所有电源都不起作用，电压源短接，电流源切断）第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂直流电路分析（3）适用场合 适用于只需研究复杂直流电路中某一个支路的电流、电压等。（4）戴维南定理简化一个有源二端网络的步骤第二单元第二单元 直流电路直流电路课题四 复杂