实用电路分析与测试-项目一-简单直流电路的分析与测试课件

1、项目1简单直流电路的分析与测试主要内容1.1 电路1.2 欧姆定律1.3 电阻器的识别与选用1.4 电阻的连接任务一 简单功能的LED手电筒的试制知识目标掌握电压、电位、电流、功率、能量的概念；掌握欧姆定律及简单电路的计算；会计算串联、并联及混联电阻电路的等效电阻；掌握分压、分流公式及应用。技能目标会使用直流稳压源和恒流源输出所需电压、电流；熟练使用万用表、电压表、电流表测量电路电流、电压和电位；能够正确识别、检测和选用电阻、二极管等元器件；会搭接简单电阻电路，分析测试数据，根据数据研究欧姆定律。能试制LED手电筒。电熨斗电灯笔记本电脑电居室照明道路照明元宵灯会城市夜景 1.1 电路 1.1

2、电路1.1.1电路作用及结构* 电路的作用一: 实现电能的传输 和转换发电机升压变压器降压变压器负载(电灯)(电动机)(电炉)输电线* 电路的作用二：传递和处理信号声音信号图象信号测量信号或控制信号* 定义: 电路是电流的通道1.1.1电路作用及结构电路=电源+中间环节+负载*电路的结构电源(source)：提供能量或信号.手电筒由电池、灯泡、连接导线及开关等构成负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对信号进行处理.导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.1.1.1电路作用及结构实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。如

3、发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等,但是，实际元器件的电磁特性十分复杂。为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化）由理想电路元件组成的电路就是电路模型。1.1.2电路模型理想电路元件：根据实际电路元件所具备的电磁性质所设想的具有某种单一电磁性质的元件，其u，i关系可用简单的数学式子严格表示。几种基本的电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电能的作用电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件1.1.2电路模型实际电路：电路模型：+R0R开关E干电池电珠S导线开关电池灯泡导线开

4、关电池+R0R开关E干电池电珠SI例1.电路模型：理想电路元件构成的1.1.2电路模型电网络：比较复杂的电路称电网络，简称网络。种类：二端网络、四端网络 二端元件 三端元件 2.电网络1.1.3 电流、电压、电位一、1.概念:电荷有规则的定向运动2.大小:单位时间通过导体横截 面的电荷量3.单位:安培(A) 毫安(mA) 微安(A)abSIab i =dq / dt I = q / t (直流)电流一、电流4.实际方向：正电荷移动的方向元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能: 实际方向实际方向电流的实际方向不正确+10V10k电流为1mA一、电流5.参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考

5、方向。i 参考方向大小方向电流(代数量)AB一、电流电流参考方向的两种表示： 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。 i 参考方向i 参考方向i 0i 0 吸收功率P0 吸收功率P0 发出功率+iu（2） u, i 非关联参考方向+iu1.1.4电路的三种个工作状态Riu+对于一电阻R1.当R=0，视其为短路。 i为有限值时，u=0。2.当R=，视其为开路。 u为有限值时，i=0。* 理想导线的电阻值为零。3、有载工作状态所以 Uab=8+2=10V 电路如图，求Uab例解 R：为关联方向， R：为非关联方向，所以 Uab=8-2=6

6、V1.1.5、电压源和电流源 1、理想电压源-是从实际电源中抽象出来的一种理想电路元件。它两端的电压是一个定值US或是一定时间的函数uS，与通过它的电流无关；电流由外电路决定。(a)所示为交流电压源(b)所示为直流电压源(c)电池符号US=0的电压源在电路中的作用相当于一根短路线。理想电压源绝不允许短路。几个电压源可以串联使用：2.实际电压源 实际电压源内部或多或少总是存在一定的电阻，称为内阻Rs。当接上负载时，电源中就有电流通过，从而在电源内阻上产生电压降IRS，则电源两端的实际输出电压必然下降，电流越大，电源端电压下降越多。 实际直流电压源的端电压为: Uab=US-IRS 串联电流源1.

7、理想电流源 输出电流是一个定值IS 或是一定时间的函数iS， 与其两端的电压无关； 其端电压由外电路决定。理想电流源绝不允许开路。 IS=0的电流源在电路中的作用相当于开路。几个电流源可以并联使用：电阻元件欧姆定律电阻功率工作状态电压源电流源2.实际电流源 Ri-电流源内阻。 Ri越大，分流越小。电阻元件欧姆定律电阻功率工作状态电压源电流源据下图给出的伏安特性，画出其电源模型电阻元件欧姆定律电阻功率工作状态电压源电流源电源US=2V内阻RS=(2-1)/2=0.51.2欧姆定律遵守上课时间，不得迟到、早退，中间不得随意出入实验室。不准在实验室吃东西，水瓶放在桌子下面或窗台上。遵守实验室管理规定

8、，不得随意扳动仪器仪表。实验期间发现问题及时断开电源开关，报告老师排除故障，不得私自处理。每次实验之后安排值日生做值日。一、色环电阻介绍10%102银5%101金999白105104103102101100倍率888灰0.1%777紫0.25%666兰0.5%555绿 444黄333橙2%222红1%111棕000黑误差IIIIII颜色1.2.1、发光二极管的基本知识 发光二极管在日常生活电器中无处不在，它能够发光，有红色、绿色和黄色等。它是利用电信号变成光信号的一种半导体器件，它具有功耗低、体积小、工作可靠等特点。万用表介绍 1.2.2 发光二极管的测试直流稳压电源使用介绍面包板介绍介绍 上

9、下两排电源插孔是横通，竖不通；中间接线部分是横不通，竖通，以中间横槽为界，上下不通。发光二极管测试1. 测试电路接电源正极接电源负极2. 测试数据47电阻元件/R总电压/VUSLED管压降/VUD电阻电压/VUR电路电流/mAI=UR/R 灯的亮度1k102k10LED反接103. 测试结果分析2v1.2.3 欧姆定律R一、电阻元件1、单位：电阻为欧姆()或者为千欧(k) 、兆欧(M) 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 2、 伏安特性曲线: R tan uiO二、欧姆定律1、关联方向，欧姆定律如(1)式 UIR2、非关联方向时欧姆定律如(2)式 (1)UIR(2)注意： 公式必须和参考

10、方向配套使用！重点令 G 1/RG称为电导则 欧姆定律表示为 i G u 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子）二、欧姆定律3、电导 Riu+Riu+上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。p吸 ui (Ri)i i2 R u(u/ R) u2/ Rp吸 ui i2R u2 / R4、功率：三、电阻元件功率电阻器（Resistor）在日常生活中一般直接称为电阻，是一个限流元件。一、认识各种电阻1.3电阻器的识别与选用二、电阻的分类1、按阻值分（1）固定阻值的，这种最多（2）可变电阻二、电阻的分类2、按材料和工艺分（1）碳膜电阻 （2）金属膜电阻（3）水泥电阻 （4）线绕电阻

11、二、电阻的分类3、按封装分（1）直插电阻 （2）贴片电阻二、电阻的分类4、按功率分1/16W、1/8W、1/4W、1/2、1W、2W等额定功率的电阻。大功率的电阻,上面通常会直接标注功率,比如水泥电阻。小功率的色环电阻，通常不标注功率，它与电阻体积的大小有一定的关系,一般来说体积越大，功率就越大，常用的色环电阻是0.25W即1/4W。 二、电阻的分类5、特殊用电阻（1）光敏电阻（2）压敏电阻：电源保护（3）热敏电阻：用于仪表线路温度补偿和温差电偶冷端温度补偿等三、电阻的主要指标额定功率：电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率。三、电阻的主要指标（2）标称阻值

12、：三、电阻的主要指标（3）允许误差等级电阻值的标注方法有3种，即直标法、数标法和色标法1、直标法四、电阻的标注法一般电阻的体积比较大四、电阻的性能指标2、数标法主要用于贴片等小体积的电阻上四、电阻的性能指标3、代码标注精密贴片电阻四、电阻值的表示法4、色环电阻普通的色环电阻器用4环表示,精密电阻器用5环表示10%102银5%101金999白105104103102101100倍率888灰0.1%777紫0.25%666兰0.5%555绿 444黄333橙2%222红1%111棕000黑误差IIIIII颜色10010-1=10误差：1%47010-0=470误差：1%15102=1.5k误差：1

13、0%5、电阻的测量万用表的红表笔插入V插孔，打到电阻档位1.4 电阻的连接1.4.1 电阻串联及其特点 若电路中有两个或两个以上的电阻首尾相接、中间没有分支，在电源的作用下，通过各电阻的电流都相同，则称这种连接方式为电阻的串联。 等效电路：两个单口网络的端口电压、电流关系相同，则称其为等效电路。 （1）电阻串联等效电阻R =R1+R2+R3（2）串联电路中的总电压等于各元件上的电压之和。U=U1+U2+U3(3)分压公式记住应用之一：电压表扩大量程各电阻上的电压与其阻值成正比。 如图所示，要将一个满刻度偏转电流Ig为50A，电阻Rg为2k的电流表，制成量程为50V/100V的直流电压表，应串联

14、多大的附加电阻R1？例题1.4.2 电阻并联及其特点 若电路中有两个或两个以上的电阻， 其首尾两端分别连接于两个节点之间，每个电阻两端的电压都相同，则称这种连接方式为电阻的并联。 如图(a)为三个电阻并联的电路。等效为（b） （1）电阻并联等效电阻的倒数（2）并联电路中的总电流等于各分支电流之和。 I=I1+I2+I3（3）分流公式记住应用之一：电流表扩大量程 适用于两个电阻并联并联电阻分流，电阻大的分得的电流小；电阻小的分得的电流大。 例题 如图所示，要将一个满刻度偏转电流Ig=50A，内阻Rg为2k的表头制成量程为50mA的直流电流表，并联分流电阻Rs应多大？电路如图，计算ab两端的等效电阻Rab。例解三、 电阻的混联电路如图，计算ab两端的等效电阻Rab。例电路如图，计算ab两端的等效电阻Rab。例项目一 简单功能的LED手电筒的试制 LED手电筒的试制 +US-S4.5