學習情境二 指針式萬用表的分析與制作課件

學習情境二指針式萬用表的分析與制作知識目標．理解等效概念，掌握電阻的串、并聯(lián)和混聯(lián)電路的分析

；．掌握兩種電源模型的等效變換；．掌握線性電路的一般分析方法和基本定理；．掌握戴維南定理的應用——最大功率傳輸定理；．了解受控源的概念和分類技能目標．能熟練運用電源模型的等效變換、彌爾曼定理、疊加定理、戴維南定理分析直流電路；．會運用戴維南定理分析負載的最大功率

素質目標．養(yǎng)成勤于思考的學習習慣；．培養(yǎng)學生分析電路的能力任務一認識分析直流電壓/電流測量電路

任務二分析測試多電源電路

任務三分析測試等效電路

情境任務任務四制作指針式萬用表

能力目標知識目標能應用電阻串并聯(lián)關系分析電路;

能應用兩種電源模型的等效變換分析電路

理解等效變換的概念；掌握電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的分析；掌握理想電源的串聯(lián)與并聯(lián)電路的分析；掌握兩種電源模型的等效變換任務一認識分析直流電壓/電流測量電路

問題的提出實體電路MF47A型萬用表電路圖電路能否進行簡化？電阻之間會有什么關系？用什么方法可以簡化電路？還有其他類型的萬用表？等效的概念電阻的串并聯(lián)電阻的混聯(lián)理想電源的串并聯(lián)知識一電路的等效20051.電路等效的一般概念等效網絡若求解被代替的復雜電路中的電壓和電流時，必須回到原電路中計算！兩個二端網絡對外表現(xiàn)相同的伏安特性2.電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)（1）電阻的串聯(lián)R1R2UI+–RUI+–串聯(lián)電路電阻等效是“和”的關系即：R=R1+R2結論？（2）電阻的并聯(lián)結論？R2R1IU+–UR+–I并聯(lián)電路電阻等效是“倒數(shù)和的倒數(shù)”關系即：檢驗學習結果何謂電阻的串聯(lián)？何謂電阻的并聯(lián)？如何等效？電阻串聯(lián)時，每個電阻上消耗的功率與自身電阻成正比還是反比？電阻并聯(lián)時，每個電阻上消耗的功率與自身電導成正比還是反比？電阻串聯(lián)時什么物理量是相同的？串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流分別是什么含義？MF47A型萬用表的直流電流檔電路圖表頭電路電阻與表頭電路是什么關系？為什么R4>R3>R2?MF47A型萬用表的直流電壓檔電路圖串聯(lián)分壓是什么含義？體現(xiàn)在哪兒？（3）電阻的混聯(lián)例?

已知圖中U=10V，求I=？1KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩUR+–I解R=6//(1+3//6)=2KΩI=U/R=(10/2)=5mA串聯(lián)US=

USkUS2+_－+US1注意參考方向US=

US1－

U

S25V+_+_5VI5V+_I+_USoo并聯(lián)3.理想電源的串聯(lián)與并聯(lián)若第2個電壓源為6V，端口電壓能確定？

IS1

IS2

IS3

ISIS=

ISk注意參考方向IS=

IS1+

IS2－IS3

多個電流大小不同的恒流源可以串聯(lián)連接嗎？Us=IsR0內阻不變改并聯(lián)Is=

UsR0U+–IaRLR0IS

R0US

b電源模型等效時數(shù)值關系IU+_bUSR0RL+_a內阻不變改串聯(lián)知識二兩種電源模型的等效變換電流源的方向與電壓源的極性關系!？IU+_bUSR0RL+_aU+–IaRLR0IS

R0US

b對外部電路等效，對內部電路是否等效？理想電壓源與理想電流源之間是否可以等效？任何一個理想電壓源Us和某個電阻R串聯(lián)的電路是否都可化為一個理想電流源為IS

和這個電阻并聯(lián)的電路？例想想練練ISUS

ISUS

IS1

IS2US1US2？

US？

IS？

ISIs=Is2-Is1

在電路等效的過程中，與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用；與理想電壓源并聯(lián)的電流源不起作用。2

幾種有源支路的等效變換I=0.5A6A+_U5

5

10V10V即：U=8×2.5=20V+_15V_+8V7

7

I例：5A3

4

7

2AI=？例：2A6A+_U5

5

8A+_U2.5

例：試用等效變換的方法計算2

電阻中的電流。–8V+–2

2V+2

I(d)2

4A2

2

2

2V+–I(c)由圖(d)可得復習提問試用等效變換的方法計算電路中1

電阻中的電流。2

+-+-6V4VI2A

3

4

6

12A3

6

2AI4

2

11AI4

2

11A2

4A

解I4

2

11A2

4AI4

11A4

2AI2

13A電阻的串聯(lián)、并聯(lián)的定義；（深刻理解）電阻的串聯(lián)分壓公式、并聯(lián)分流公式；（靈活運用）電阻混聯(lián)的等效化簡；（熟練掌握）兩種電源模型的等效變換；（重點、難點）電源模型等效的注意點及技巧（重點掌握）小結任務一認識分析直流電壓/電流測量電路

任務二分析測試多電源電路

任務三分析測試等效電路

情境任務任務四制作指針式萬用表

能力目標知識目標能針對具體的電路選擇適合的定理；能應用疊加定理分析多電源電路；

能應用彌爾曼定理分析多電源電路知道疊加定理和彌爾曼定理的應用條件；掌握疊加定理的思路及解題步驟;

掌握彌爾曼定理的思路及解題步驟

任務二分析測試多電源電路問題的提出I=1A數(shù)值之間會有什么樣的關系呢？知識三疊加定理和齊性定理1

疊加定理(1)(2)+恒流源相當于開路恒壓源相當于短路疊加定理(總結)：

(或電壓）等于各個獨立電源單獨作用時在該支路產生的當線性電路中有幾個獨立電源共同作用時，各支路的電流電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。重點?疊加定理只適用于線性電路求電壓和電流；不能求功率。?疊加時,不作用的電壓源用短路線代替；不作用的電流源用開路代替。?疊加時注意參考方向下求代數(shù)和。已知E=10V、IS=1A，R1=10

，R2=R3=5

試用例(a)+–ER3R2R1ISI2+–US+–ER3R2R1I2'+–US'(b)E單獨作用將IS斷開R3R2R1ISI2

+–

US

(c)IS單獨作用將E短接疊加原理求流過R2的電流I2和理想電流源IS兩端的電壓US。例用疊加定理求圖所示電路中的I1和U。用疊加定理求圖示電路中U。例3A2Ω+

12V+

6Ω8Ω3ΩabU電壓源作用電流源作用2Ω+

12V+

6Ω8Ω3Ωab3A2Ω+

6Ω8Ω3ΩabI

解求下圖電路中5

電阻的電壓U

及功率P。想想練練+–5

+–U15

10A4

2

20V恒流源不作用時相當于開路+–5

+–U'15

10A4

2

20VU

=20

5+155

=5V恒壓源不作用時相當于短路5

+–U"15

10A4

2

–10

5+1515

5=–37.5VU

=U=U'+U"=5+(－37.5)=－32.5V？P=5

(–32.5)2=221.25W？2

齊性定理（了解）齊次性（比例性）：線性電路中，所有的電壓源和電流源都增大或者縮小K倍，則支路電流和電壓也同樣增大或者縮小K倍。MF47A型萬用表的電阻檔電路圖可以用疊加定理求解嗎？問題的提出電源的個數(shù)越多利用電源模型等效變換化簡步驟越多，容易出錯電源的個數(shù)很多時利用疊加定理求解非常繁瑣，容易出錯對于特殊的多電源電路是否存在簡單的求解方法？知識四彌爾曼定理+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3－＋

US4R4I4①參考點獨立節(jié)點這是獨立節(jié)點嗎？獨立節(jié)點？電路中的節(jié)點如何確定？彌爾曼定理僅適用于只有一個獨立節(jié)點的電路+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3－＋

US4R4I4①！電流流入獨立節(jié)點為正，流出為負V1US1/R1+US2/R2－US4/R41/R1+1/R2+1/R3+1/R4=

=I4?例試用彌爾曼定理求圖所示電路中的電流Ｉ。試求圖所示電路中的節(jié)點電位Va。有哪幾種方法？哪種方法最簡便？每種方法的優(yōu)缺點及適用場合？疊加定理、彌爾曼定理的應用條件；應用疊加定理時的注意點；（深刻理解）能運用疊加定理正確求解電路參數(shù)；（靈活運用）能運用彌爾曼定理正確求解支路電流；（難點）了解齊性定理小結任務一認識分析直流電壓/電流測量電路

任務二分析測試多電源電路

任務三分析測試等效電路

情境任務任務四制作指針式萬用表

能力目標知識目標能應用戴維南定理分析直流電路；會運用戴維南定理分析負載的最大功率

；

了解受控源的概念掌握戴維南定理的思路及解題步驟；掌握戴維南定理的應用—最大功率傳輸定理；了解受控源的分類任務三分析測試等效電路基本概念有源二端網絡

無源二端網絡電阻的混聯(lián)化簡？問題的提出baabababba線性有源二端網絡

ab

a

bR0US+-這說明什么結論呢？MF47A型萬用表的電阻檔電路圖電路能化成最簡形式嗎？電路是含源二端網絡嗎？知識五戴維南定理與諾頓定理1

戴維南定理線性有源二端網絡

ab

a

bR0US+-一個線性含源二端電阻網絡，對外電路來說，總可以用一個電壓源和電阻串聯(lián)的模型來代替。該電壓源的電壓等于含源二端網絡的開路電壓UOC

，電阻等于該網絡中所有電壓源短路、電流源開路時的等效電阻RO。只求解某一條支路電流或電壓電壓源的極性與開路電壓的極性保持一致！戴維南定理的實驗法保護電阻

+UOC

R0abA

+UOC

R0abARL例R1R3+_R2R4R5UI5已知：R1=20

、R2=30、R3=30、R4=20、U=10V求：當R5=16時，I5=?R5I5R1R3+_R2R4U有源二端網絡求開路電壓UOC解UOC20Ω+_A+_30Ω30Ω20Ω10VBCD再求輸入電阻RABC20ΩA30Ω30Ω20ΩBDR0=RAB=20//30＋30//20=12+12=24Ω

A2V24Ω+_16ΩI5B注意電壓源的極性方向所求支路重新置于AB之間電路如圖，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4

，R3=13，試用戴維寧定理求電流I3。例E1I1E2I2R2I3R3+–R1+–abR2E1E2+–R1+–ab+U0C–UocR0+_R3abI3戴維南定理解題步驟歸納（1）將待求支路與原有源二端網絡分離，對斷開的兩個端鈕分別標以記號（如A、B）；（2）應用所學過的各種電路求解方法，對有源二端網絡求解其開路電壓UOC；（3）對無源二端網絡求其入端電阻RAB；（4）畫出戴維南等效電路，將斷開的待求支路接上，根據歐姆定律或分壓、分流關系求出電路的待求響應。想想練練用戴維南定理求所示電路中的U。3A2Ω+

12V+

6Ω8Ω3ΩabU求電路中的電流I和電壓Uab。想想練練10A8Ω6Ω20ΩIab20Ω+40V

4Ω2

諾頓定理

對外部電路而言，任何一個有源二端線性網絡都可以用一個理想電流源和一個電阻并聯(lián)的電源來等效代替。

R0RLab+U–IIS有源二端網絡RLab+U–I等效電源R0：IS

：有源二端網絡的短路電流，即將a、b短接后的短路電流。端口內除去所有電源后端口處的等效電阻。（理想電壓源短路，理想電流源開路）ab思考分析下例含源二端網絡的戴維南等效電路

等效電路參數(shù)無法計算怎么辦？知識六最大功率傳輸定理一個含源線性一端口電路，當所接負載不同時，一端口電路傳輸給負載的功率就不同，討論負載為何值時能從電路獲取最大功率，及最大功率的值是多少的問題是有工程意義的。i+–uA負載應用戴維南定理對PL求導：RL

P0Pmax最大功率匹配條件若用諾頓等效電路，則

注意最大功率傳輸定理用于一端口電路給定,負載電阻可調的情況;一端口等效電阻消耗的功率一般并不等于端口內部消耗的功率,因此當負載獲取最大功率時,電路的傳輸效率并不一定是50%;計算最大功率問題結合應用戴維南定理或諾頓定理最方便.例電路如圖所示。試求：(l)RL為何值時獲得最大功率；(2)RL獲得的最大功率。RL10V2Ω2ΩUOC10V2Ω2ΩabRL5V1Ω例