電工技術(shù)項目一備課

項目一直流電路的測試分析

模塊一基本物理量的測量

第1堂電壓、電流

目的：掌握電壓、電流這2個基本物理量基本概念，理解參考方向與真實方向及

數(shù)值關(guān)系、掌握電壓、電流的測量方法

重點：方向、單位，

難點：測量

教具：萬用表、實際器件、導(dǎo)線、電池等

教法：講解、演示

內(nèi)容：

:1.電路的組成和作用

電路是電流的通路，它是為了實現(xiàn)某種功能，由一些電氣器件和設(shè)備按一定方式

連接而成。復(fù)雜的電路稱為網(wǎng)絡(luò)。

2.電路的另一種功能是實現(xiàn)電信號的傳遞和解決

3.電路中常見的符號

畫出符號并演示實際器件（以上為補充內(nèi)容）

電路的基本物理量：重要有電流、電壓、電位、電動勢、電功率、電能等

一、電流

電荷的定向移動形成電流，表達(dá)電流強弱的物理量是電流強度（簡稱電流）。

1.電流強度：指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，用i表達(dá)，即

（1）電流大?。篿=dq/dt

（2）電流單位：國際單位為安培（簡稱安A）。常用的有毫安（mA）、微安（UA）、

千安（kA）等。

（3）電流的實際方向

習(xí)慣規(guī)定為正電荷運動的方向。

在電路中，直流電流（簡寫DC）習(xí)慣用I表達(dá)。交流電流，簡稱交流（簡寫AC）

習(xí)慣用i表達(dá)。

（4）電流參考方向

任意假設(shè)一個方向為電流的方向，稱為電流的參考方向，在電路圖中用箭頭表

達(dá)。

根據(jù)電路計算出電流i>0,則說明電流的參考方向與實際方向相同；若電流i<0,

則說明電流的參考方向與實際方向相反。

電施的實際方向電流的實存方向

電流的車號方向電誨的叁號方向

a）/>0b）/<0

簡樸電路電流的實際方向根據(jù)電源極性直接標(biāo)注實際方向，電流I自然是正值。

（5）電流的測量

測量電流時必須把電流表串聯(lián)在電路中，同時要選擇好電流表的量程（測量范

圍），使其大于實際電流的數(shù)值。

測量直流電流時,還必須使電流從表的正端流入，負(fù)端流出。

/

聯(lián)

T

二、電壓、電位和,哉°1

1.電壓：在電場中，的A點移到R點所做的功稱為

AB間的電壓，用uAB表達(dá)。即

（1）電壓大?。?/p>

（2）電壓單位：國際單位為伏特（簡稱伏V）,常用單位尚有毫伏（mV）、微伏（W）、

千伏（kV）等。

（3）電壓方向：

電壓方向：把電場力移動正電荷的方向規(guī)定為電壓的實際方向。

電壓的實際方向也就是電位降的方向，即高電位指向低電位的方向，所以電壓

又稱電位降。

實際電路中，電壓與電流同樣，也常需要設(shè)電壓的參考方

向，且規(guī)定當(dāng)其參考方向與電壓的實際方向一致時，電壓值為正；當(dāng)參考方向與

電壓的實際方向相反時，電壓值為負(fù)。

在電路中表達(dá)電壓方向表達(dá)有三種：

叁號極半上法c)?F標(biāo)法

注意:

1）對同一電路,改變電壓的參考方向后，電壓的絕對值不變，但正、負(fù)號相反,

即:U12=-U21o

2）電路分析時，不必考慮各電流電壓的實際方向如何，先在電路圖中標(biāo)定它們

的參考方向，根據(jù)參考方向列寫電路方程，由計算結(jié)果正負(fù)值與標(biāo)定的參考方

向來反映它們的實際方向，圖中不需再標(biāo)出實際方向。參考方向一經(jīng)選定不能再

變動。參考方向可任意假設(shè)，但同一電路參考方向惟一。

3）為方便起見，常將電壓和電流的參考方向選得一致稱其為關(guān)聯(lián)參考方向。為

簡樸明了，一般只需標(biāo)出電壓或電流中的某一個的參考方向，另一個選定的是

與之相關(guān)聯(lián)的參考方向。

4）參考方向并不是一個抽象的概念，在用電流表測量電路中的電流時，該表帶

有“+”標(biāo)記的兩個端鈕，事實上就已為被測電流選定了從+指向-的參考方

向。

若電流的實際方向是由+端流入，-端流出，則指針正偏，電流為正值；若電流

的實際方向是由-端流入，+端流出,則指針反偏，電流為負(fù)值。

（4）電壓的測量

第2堂電位、電動勢、功率

目的：掌握電位、電動勢與電功率這3個基本物理量基本概念，理解電位與電壓

的關(guān)系、掌握電位、功率的測量分析方法

重點：電位、功率的測量分析方法

難點：功率的測量

教法：講解、演示

內(nèi)容：

復(fù)習(xí)提問:電流、電壓的概念、單位、測量方法

二、電壓、電位和電動勢

2、電位

電位定義：電場力把單位正電荷從電場中A點移動到0點所做的功稱為A點的電

位，用VA表達(dá)。VA=UAO（在電路中任選一點。為參考點）

1）電路中某點的電位用注有該點字母的“單下標(biāo)”的電位符號表達(dá)，VA.VBo

2）電位實質(zhì)上就是電壓，其單位也是伏特（V）。

3）電路參考點自身的電位為零，即V0=0,所以參考點也稱零電位點。電工技術(shù)

中，電路如為了安全而接地的，常以大地為零電位體（接地點就是零電位點，是

擬定電路中其它各點電位的參考點。）

4）電路中除參考點外的其它各點的電位也許是正值，也也許是負(fù)值。某點的電

位比參考點高，則該點電位就是正值，反之則為負(fù)值。

5）電位與電壓關(guān)系

以0點為參考點，VA=UAO,VB二UBO,它們分別表達(dá)電場力把單位正電荷

從A點或B點移到0點所做的功，電場力把單位正電荷從A點移到B點所做的功

UAB等于電場力把單位正電荷從A點移到0點，再從0點移到B點所做的功的和

UAB=UAO+UOB=UAO-UBO,即UAB=VA-VB

電路中A點到B點的電壓等于A點電位與B點電位的差，電壓又叫電位差。電位

用單下標(biāo)表達(dá)，電壓用雙下標(biāo)表達(dá)。（電位與電壓的不同與聯(lián)系）

注意

1）參考點是可以任意優(yōu)定的，一經(jīng)選定不能改變，電路中其它各點的電位也就

擬定了，參考點選擇得不同，電路中同一點的電位會隨之而變，但任意兩點的

電位差即電壓是不變的。

2）電路中不指明參考點而談某點的電位是沒故意義的。一個電路只能選一個參

考點。至于選哪點為參考點，要根據(jù)分析問題的方便而定。在電子電路中常選一

條特定的公共線作為參考點，這條公共線常是很多元件的匯集處且與機殼相聯(lián),

因此在電子電路中參考點用接機殼的符號“”表達(dá)。

幾點說明

1）電場力做正功時（電位要減少）：電壓的方向是從高電位端指向低電位端，即

電位降的方向。

電位差等于電壓，因此電路中任一點的電位就等于該點到參考點的電壓。

2）在電子電路中為簡化電路，常對有一端接地的電源不再畫出電源符號，而是

用電位值來表達(dá)電壓的大小和極性。

6）電位的測量

電壓表的負(fù)極接參考點，正極接待測點。

3.電動勢

電動勢表征電源中外力（又稱非靜電力）做功的能力，它的大小等于外力克服電

場力把單位正電荷從負(fù)極搬運到正極所做的功，它的實際方向規(guī)定從電源的負(fù)

極指向正極，也就是電位升高的方向（即低電位端指向高電位端）。恒定（直流）

電動勢用字母E表達(dá)，其單位也是伏特（V）。

電動勢與電壓的區(qū)別與聯(lián)系

電動勢是外力克服電場力把單位正電荷從負(fù)極搬運到正極所做的功，實際方向

規(guī)定從電源的負(fù)極指向正極，即電位升高的方向（即低電位端指向高電位端）。

恒定（直流）電動勢用字母E表達(dá)，其單位也是狀特（V）。

電壓是電場力把單位正電荷從A點移到B點所做的功LABo電壓的方向是從

高電位端指向低電位端，即電位降的方向。字母U表達(dá)，其單位也是伏特（V）。

三、直流電路中的功率

電功率（簡稱功率）是表征電路元件中能量變換的速度，其值等于單位時間（秒）

內(nèi)元件所發(fā)出或接受的電能，用P表達(dá)，即

P計算公式

電壓和電流是關(guān)聯(lián)參考方向時，功率用公式P=UI計算

電壓和電流是非關(guān)聯(lián)參考方向時，功率用公式P-UI計算

U是元件兩端電壓，I是流過元件的電流

在實際計算中，只要考慮元件的U、I參考方向，與元件是電阻或電源無關(guān)

P結(jié)果討論

P>0時，表達(dá)元件實際消耗或吸取電能

p<0時，表達(dá)元件實際發(fā)出或釋放電能

電阻元件上的功率不會為負(fù)值

結(jié)果與采用哪個公式計算無關(guān)

電氣設(shè)備額定值

額定電壓

額定電流

額定功率

電路的三種狀態(tài)：通路、斷路（開路）、短路

第3堂

電工實驗臺操作介紹

目的：熟悉實訓(xùn)室實驗臺，掌握基本操作

重點：掌握基本操作

難點：調(diào)試

過程：

邊講解、邊演示以下內(nèi)容:

?、熟悉總電源的打開與關(guān)閉

二、熟悉電流源與電壓源的控制調(diào)試

三、熟悉數(shù)字電壓表、電流表的控制、檔位選擇

四、熟悉實驗臺上的各種器件和符號

五、熟悉調(diào)壓變壓器的使用方法

六、熟悉電路的連接方法

七、學(xué)生思考：

如何啟動、關(guān)閉實驗臺？

如何調(diào)節(jié)直流電壓、電流輸出？

如何測量直流電壓？

如何測量直流電流？

有哪些直流測量電路？

有哪些掛件箱？

如何調(diào)節(jié)交流電壓輸出？

如何測量交流電大?。?/p>

八、學(xué)生練習(xí)

調(diào)試得到12V、6V直流電壓

調(diào)試得到15mA.1.5mA直流電流

調(diào)試得到220V、150V交流電壓

如何將電源、儀表與被測電路連接？

模塊二二端網(wǎng)絡(luò)伏安特性分析

第4堂

電路元件伏安特性基本概念

目的：掌握電阻、電流源、電壓源等電路基本元件的伏安特性及功率，理解關(guān)聯(lián)

參考方向，掌握元件的特點

重點：伏安關(guān)系

難點：實際電源的伏安特性分析

教法：講解、演示、練習(xí)

內(nèi)容：

一、電阻元件及其伏安關(guān)系

1.伏安關(guān)系：

U與i的參考方向關(guān)聯(lián)時:U=RI

u與i的參考方向不關(guān)聯(lián)時：U二一RI

2、電阻R：既表達(dá)電阻元件，又表達(dá)元件的參數(shù)。

單位為Q、kQMQ、等。

3.功率：P=UI=I2R=U2/R

電阻元件總是取用功率，與電壓、電流的實際方向無關(guān)。故電阻是一種耗

能元件，并將電能轉(zhuǎn)化為熱能,其熱能為Q=I2Rt(J)。

二、電壓源伏安特性

1.抱負(fù)電壓源

特點：電壓總保持定值或一定的時間函數(shù)，與通過它的電流無關(guān)。

電壓為定值的電壓源稱為直流電壓源。

2抱負(fù)電流源

特點：電流總保持定值或一定的時間函數(shù)，與其端電壓無關(guān)。

基本性質(zhì)：①流過它的電流為定值IS或一定的時間函數(shù)is(t),與端電壓無關(guān)；②

電流由其自身決定，而端電壓可以是任意的，即端電壓不是由電流源自身決定,

而是由電流源電流和與之相連接的外電路共同決定。

3.實際電壓源

R0越小,電源內(nèi)壓降越小,因負(fù)載變動引起的愉出電壓變動也就越小,即

輸出電壓越穩(wěn)定。所以,實際電源的內(nèi)阻越小,就越接近抱負(fù)電壓源。若

R0=0,則U=E,即為抱負(fù)電壓源。

(a)(b)

U=E-R°I(7=，s-(

4.實際電流源

伏安特性曲線也可表達(dá)為

二UQ-U二邑上二上

"Ro-RjRQ-'-RQ

Is稱為短路電流，是電源兩端的導(dǎo)線因某種事故連在一起(即短路)時的輸出電

流。

R0越小,電源內(nèi)阻分流越小,因負(fù)載變動引起的輸出電流變動也就越小,即輸出

電流越穩(wěn)定。所以,實際電源的內(nèi)阻越小,就越接近抱負(fù)電流源。若R0=8,則

1=氐即為抱負(fù)電流源。

5、電源的等效變換：

條件：

電壓源一電流源:Is=E/RO,RO不變

電流源f電壓源：E=Is.RO,R0不變

?注意事項：

?①兩個二端網(wǎng)絡(luò)等效是指它們端口的伏安關(guān)系完全相同。因止匕，抱負(fù)電壓

源和抱負(fù)電流源不等效。

②等效只是對外電路而言。因此，對電源內(nèi)部并K等效。

③在作電源模型的等效變換時，要注意電源的極性，電動勢E的極性和電流源Is

的方向?qū)ν怆娐返男Ч麘?yīng)一致。

小結(jié)：

第5堂

電阻的串聯(lián)與并聯(lián)

目的：熟悉電阻的串聯(lián)、并聯(lián)的電路形式，掌握串聯(lián)、并聯(lián)的特點，能運用這些

特點對電路進(jìn)行分析和計算。

重點：運用特點分析和計算電路

難點：電路分析

教法：講解、練習(xí)

內(nèi)容：

一、二端網(wǎng)絡(luò)的概念

一個具有兩個端口與外電路相聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)，稱為二端網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不具有獨立電源，為無源二端網(wǎng)絡(luò)；具有的為有源二端網(wǎng)絡(luò)。

二、電阻的串聯(lián)

1.電阻串聯(lián)電路形式：

電路中若干個電阻依次連接，各電阻流過同一電流，這種連接形式稱為

電阻的串聯(lián)。

2.串聯(lián)電阻電路的特點:

（1）通過各個電阻的電流相同，即：1=1=1=1=-=1

（2）總電壓U等于各串聯(lián)電阻電壓的代數(shù)和，即:：

（3）串聯(lián)電阻電路的總電阻（等效電阻）R等于各串聯(lián)電阻阻值的代數(shù)和。

U=U]+4+…+U”RkRJ+RJ+…+RJ

所以：&-+&+???+&

（4）串聯(lián)電阻電路中，各串聯(lián)電阻電壓與它們各自的阻值成正比。

由于：u=RI=RI=RU=RI=RI=R

U=RI=RI=R

所以:仆：力：…：4=凡：&：…：&

串聯(lián)電阻電路的這一特性，稱為串聯(lián)電阻電路的分壓特性。串聯(lián)電阻電路的分壓

特性在實際電路中得到了廣泛應(yīng)用，如擴展電壓表量程等。

（5）串聯(lián)電阻電路消耗的總功率P等于各串聯(lián)電阻消耗功率的代數(shù)和，

由于：P=RI=（R+R+…+R）I=RI+RI+…+RI

所以：尸=6+8+…+＜，

三、電阻的并聯(lián)

1.電阻并聯(lián)的連接方式：

電路中若干個電阻連接在兩個公共點之間，每個電阻承受同一電壓，這樣

的連接形式稱為電阻的并聯(lián)

-IA

+I1\I，214

2.并聯(lián)電阻電路的特點：

（1）并聯(lián)電阻電路中，各并聯(lián)電阻的端電壓相同，即

U、=U?=U3=U,=-=Un（Un表達(dá)第n個電阻的端電壓）

（2）流過并聯(lián)電阻電路的總電流I等于各支路電流的代數(shù)和，即

f+，2+-+4

（3）并聯(lián)電阻電路的總電阻（等效電阻）R的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和。

/=/”+...+/0

由于:

即：巳=幺+區(qū)+...+4

RR]R、

11?1

----~-------+------+???+------

所以:RR、尺2人

（4）并聯(lián)電阻電路中，流過各并聯(lián)電阻的電流與它們各自的阻值成反比,

]U\UR

由于：

與網(wǎng)與

_U_U_R

=---2-=-----=-----1

凡凡凡,?7??,1.1..1

所以：uURnR|R?(

/r=—n—==f/

n

RRnRn

并聯(lián)電阻電路的這一特性，稱為并聯(lián)電阻電路的分流特性。并聯(lián)電阻電路的分流

特性在實際電路中也得到了廣泛應(yīng)用，如擴展電流表量程等。

（5）并聯(lián)電阻電路消耗的總功率P等于各并聯(lián)電阻消耗功率的代數(shù)和。

由于：=上+仁+...+t=曳+國+...+里

RR&4NR?&

所以：戶"+2+…+R

四、電阻的混聯(lián)

電路中既有電阻串聯(lián)，又有電阻并聯(lián)的連接方式叫做電阻的混聯(lián)。這一類電路可

以用串、并聯(lián)公式化簡。在計算混聯(lián)電路的等效電阻時，關(guān)鍵在于辨認(rèn)各電殂的

串、并聯(lián)關(guān)系。

練習(xí):

第6堂

電路的歐姆定律

目的：掌握兩個歐姆定律，會用定律對電路進(jìn)行分析計算，熟悉電路的三種工

作狀態(tài)及其特點。

重點：定律的運用

難點：定律的運用

教法：講解、練習(xí)

內(nèi)容：

一、歐姆定律：

1部分電路歐姆定律

在線性電路中，導(dǎo)體中的電流I與加在導(dǎo)體兩端的電壓u成正比,

與導(dǎo)體的電阻R成反比。

R=：或ZAA7

當(dāng)所加電壓U一定期，電阻R越大，則電流I越小，它說明電阻具有對電流起阻

礙作用的物理性質(zhì)。

（1）電流、電壓、電阻三個物理量必須屬于同一電路，并在同一時刻才有上述

關(guān)系。

（2）這段電路中不具有電源，否則不能用上式計算。

（3）電阻元件必須是線性電阻

2.全電路歐姆定律

具有電源和電阻的叫全電路，它的電動勢為E,電源內(nèi)部具有電

阻，稱內(nèi)電阻，用R0表達(dá)，R是外電路電阻。

在全電路中，電流I與電源電動勢E成正比，與外電路電阻和內(nèi)

電阻之和R+RO成反比。

/=A

后厲曲/或WErRJ

例：電路如右圖，I=1A,R0=1。，Rl=20Q,則RO與R1上消耗的功率各

為多少？電源的電動勢為多少？電源產(chǎn)生的功率為多少？

解：R0上消耗的功率為：P0=RoI2=lX12W=lW

RL±消耗的功率為:Pl=R112=20X12W=20

電源電動勢為：E=(Ro+Rl)I=(1+20)X1V=21V

電源產(chǎn)生的功率為：P=EI=21X1W=21W

二、電路的三種工作狀態(tài)

1.開路狀態(tài)

開關(guān)S1斷開時，電路不通，外電路的電流為零，外電路電殂相

稱于無窮大。電路的這種狀態(tài)稱為開路(空載)狀態(tài)。

S1

開路狀態(tài)的重要特性：1=0,電源端電壓UC=US

電阻R上功率P=0電源產(chǎn)生功率：PS=0

2.短路狀態(tài)

由于某種因素而使電源兩端被電阻接近于零的導(dǎo)線接通時，該電源被短路，

S1.S2閉合時。若電路中某元件兩端被電阻為零的導(dǎo)體接通，則該電路元件被短

路。

短路狀態(tài)電路的重要特性：R上電壓Uab二0電源端電壓U=0,電源輸出功率P2

=0,電源所產(chǎn)生的功率所有消耗在內(nèi)阻上，即PS=USl=R012

（R0很小，I非常大）

短路也許使電源和其他電氣設(shè)備損壞，并也許引起火災(zāi)，導(dǎo)致短路的因素，重

要是由于導(dǎo)體之間絕緣層損壞而直接接觸，或是由于錯誤操作引起。為防止短路,

通常在電路中安裝熔斷器或其他保護裝置。

3、額定工作狀態(tài)

S1閉合，S2斷開，電路接通，電源向負(fù)載正常供也稱為通路狀態(tài)。任何電氣設(shè)

備都有一定的電壓，電流和功率的限額。額定值就是電氣設(shè)備制造廠對產(chǎn)品規(guī)定

使用限額，電氣設(shè)備工作在額定值的情況下就稱為額定工作狀態(tài)。

例：一個標(biāo)明220V、40W的電阻負(fù)載假如接在110V的電路上，問其實

際消耗的功率為多少？

解：電阻負(fù)載功率為：

P=UNIR=UN^-=^~

NRNRR

220V40W的電阻為:

TV279O2

R=1210c

P40

220V、40W的電阻負(fù)載接在110V電路上時，其實際消耗功率為:

*=122iw=l^w=iow

R12101210

小結(jié)：

第7堂

相關(guān)實踐知識

目的：掌握電路元件的伏安特性測試方法，掌握簡樸電路的測試方法

重點：熟悉基本操作

難點：測試方法

教法：講解、演示、練習(xí)

內(nèi)容：

一.單電阻狀安特性的測量分析

三.電壓源伏安特性測量分析

1.抱負(fù)電壓源

2.實際電壓源

四.電流源伏安特性測量分析

1.抱負(fù)電流源

五、學(xué)生練習(xí)

運用實訓(xùn)臺上的現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行電阻、實際電源的特性測試

模塊三有源二端網(wǎng)絡(luò)化簡分析

第8堂

電源的等效變換

目的：熟悉電壓源和電流源的特點，能掌握電壓源、電流源等效變換原則，能

運用電源的等效變換進(jìn)行電路分析化簡和計算。

重點：電源的等效變換

難點：運用電源的等效變換進(jìn)行電路分析和計算，

教法：講解、練習(xí)

內(nèi)容：

一、電源的連接

〃個電流源相并聯(lián),對外可等效為一個電流源,其電流為各個電流源電流

的代數(shù)和，n個電壓源相串聯(lián),對外可等效為一個電壓源,其電壓為各個電壓源

電壓的代數(shù)和

只有電壓相等、極性一致的電壓源才允許尹聯(lián)，只有電流相等且方向一致

的電流源才允許串聯(lián)。

一個電流源I與電壓源或電阻相串聯(lián)，對外就等效為一個電流源：等

效電流源的電流為I,等效電流源的電壓不等于替代前的電流源的電壓而等

于外部電壓U。

一個電壓源U與電流源或電阻相并聯(lián)，對外就等效為一個電壓源，等效電壓

源的電壓為U,等效電壓源中的電流不等于替代前的電壓源的電流而等于外

部電流I。

二、電源的等效變換

兩種實際電源模型等效變換時，其端口電壓與電流關(guān)系應(yīng)是相同的如圖:

對于圖(a):U=U-RI對于圖(b):RI-RI

實際電壓源模型和實際電流源模型等效變換條件為：U=RI

4二《

注：（1）在等效的過程中注意電壓源的參考極性與電流源的參考方向，電流源

的參考方向一定是要指向電壓源的正極性端。

（2）兩種實際電源模型等效變換是指外部等效，對外部電路各部分的計算是等

效的，但對電源內(nèi)部的計算是不等效的。

（3）抱負(fù)電壓源與抱負(fù)電流源不能進(jìn)行等效變換.

例1試將下圖（a）中的實際電壓源模型轉(zhuǎn)換為電流源模型，將圖（b）中的實

際電流源模型轉(zhuǎn)換為電壓源模型。

ca?a

解：（a）I=A=4A

（b）4=〃"S=8X2V=16V&=R；=8Q

運用兩種實際電源模型等效變換，可以簡化電路的分析計算。

例2：如圖所示電路中，已知U=36V,U=24V,R=8Q,R=4。，R=8

C,R=4Q,試求電流I。

解：（1）一方面將電壓源U與U變換為電流源模型，如圖（b）所示。

以yA=4.5ARn=R?aQ

/?18

——S2

鼻A=3A〃；2+火43。

S2一瓦7瓦

（2）化簡電路，如圖（c）所示。

R_R；A=8x8

/s=/s「's2=（4-5+3）AW.5AQ=4Q

'吊+七8+8

（3）再將電流源I變換為電壓源模型，如圖（d）所示。

—二（7.5X4）V30VR.=4gQ

(4)由歐姆定律，可求得

30

A=5.2A

N十代34+8

注：在用兩種電源模型的等效變換來做題時，其中規(guī)定的電流所在的支路通常

在做題過程中不要參與變換！

第9堂

戴維南定理

教學(xué)目的：掌握戴維南定理的內(nèi)容和解題方法。

教學(xué)重點：戴維寧定理

教學(xué)難點：求等效電壓源

教學(xué)方法：講解、練習(xí)

教學(xué)過程:

一、戴維南定理

任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個電壓源和電阻串聯(lián)

組合的電路(即實際電壓源模型)來等效，該電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的

開路電壓UOC,而電阻則等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的所有獨立電源置零后的輸入電阻

外外

電電

路路

(1)用定理求解電路的環(huán)節(jié):

斷開待求支路，求剩下的二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，得到戴維南等效電路的電

動勢E；

(2)求剩下的二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，得到戴維南等效電路的電阻R0

(3)畫出戴維南等效電路，接上待求支路，求出待求電壓或電流。

例：求下圖中的電壓U

（?）（卜）（6⑷

解：由（b）得E=UO=O.8V

由（c）得Ro=Rab=4.8Q.

由（d）得I=-E/（R。十R.）二-0.14A

3.求輸入電阻有如下三種方法。

(1)將二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源置零(即電壓源用短路替代，電流源用開路替

代)，按照電阻串并聯(lián)、星形與三角形等效變換的方法，求出輸入電阻。

(2)將二端網(wǎng)絡(luò)所有獨立電源置零，在端口ab公施加一電壓，計算或測量輸入

端口的電流I則輸入電阻=

(3)用實驗方法測量或用計算方法求得該有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓4和短路電

戴維南定理常用來分析電路中某一支路的電流和電壓。

模塊四基爾霍夫定律測試分析

第10堂

基爾霍夫定律

目的：熟悉復(fù)雜直流電路的幾個名詞，能掌握基爾霍夫電壓定律和電流定律。

重點：對定律的理解

難點：電壓定律

教法：講解、練習(xí)

內(nèi)容：

一、名詞術(shù)語

1）支路：電路中沒有分支，流過同一電流的一段電路。電路的支路數(shù)用b表達(dá)。

cabd和cd兩條支路內(nèi)包含電源，叫做有源支路；而cefd支路內(nèi)不包具有電源,

叫做無源支路。

2）節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點，用n表達(dá)節(jié)點數(shù)。圖中

c和d兩個節(jié)點，a、b、e和f都不是節(jié)點。

3）回路：電路中任一閉合的途徑，用L表達(dá)回路數(shù)。圖中有acdba、cefdc

和acefdba三個回路。

所以，圖中有13條支路，n二2個節(jié)點，廠3個回路。

只有一個回路的無分支電路，或者電路雖有分支，但所包含的電阻元件可按串、

并聯(lián)等關(guān)系進(jìn)行等效變換，從而化簡為一個回路的都稱為簡樸電路；而不能化簡

為一個電路的有分支電路稱為復(fù)雜電路。

二、基爾霍夫電流定律（KCL）

對于電路中任一節(jié)點，在任一時刻，流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的

電流之和。

1.基爾霍夫電流定律數(shù)學(xué)表達(dá)式為：2i出=2i入

2.在復(fù)雜電路中，有n個節(jié)點，只有（nT）個獨立的節(jié)點電流方程。

上述電流關(guān)系式可以改寫為：I1T2-14+15=0

3、基爾霍夫電流定律另一表述：在任一時刻，任一節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)

和等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Zi=0

4.基爾霍夫電流定律推廣

運用2i=0時，習(xí)慣上規(guī)定流入該節(jié)點的電流取為正號，流出該節(jié)點的電流取

為負(fù)號。由于該定律是針對電路的節(jié)點而言的，所以也稱節(jié)點電流定律。

基爾霍夫電流定律不僅合用于電路的節(jié)點，并且還可推廣到電路中任一閉合面。

三、基爾霍夫電壓定律（KVL）

1.對于電路中任一回路，在任一瞬間，沿任一回路繞行一周，電壓的代數(shù)和等

于零，

該回路的各段（或各兀件）電壓的代數(shù)和為零。

SU=0

在電源是用電壓源表達(dá)的電路中，基爾霍夫電壓定律還可以

表達(dá)為

SUS-X（IR）=0

含義是：在電路中沿任一回路繞行一周，電壓源電壓US的代數(shù)和等于電阻電壓

降的代數(shù)和。

2.用基爾霍夫電壓定律列寫回路電壓方程的環(huán)節(jié):

1）在電路中標(biāo)出各支路電流的參考方向。參考方向可以任意假定，假如和實際

電流方向相反，求得的電流將為負(fù)值。

2）任意選定回路的繞吁方向（順時針或逆時針）。

3）在使用20-2（110=0時，當(dāng)US方向與繞行方向-一致時，在方程中取負(fù)號,

反之則取正號；電阻上的電流或電壓參考方向與繞行方向一致時，在方程中取正

號，反之則取負(fù)號；

4）若計算結(jié)果（電壓或電流）是正值，說明其實際方向與所選參考方向相同;

若計算結(jié)果（電壓或電流）是負(fù)值，說明其實際方向與所選參考方向相反。

小結(jié):

第11堂

支路電流法

教學(xué)目的：熟悉支路電流法的基本環(huán)節(jié)，會運用支路電流法求解復(fù)雜的直流電

路

教學(xué)重點：支路電流法的運用

教學(xué)難點：列電壓方程

教學(xué)方法：講解、練習(xí)

教學(xué)過程：

復(fù)習(xí)提問：基爾霍夫定律的內(nèi)容是什么?

一、支路電流法

以支路電流作為未知變量，運用基爾霍夫定律列寫方程組求解電路的方法。

二、支路電流法求解電路的方法和環(huán)節(jié)：

(1)找出電路中一共有幾條支路，設(shè)每個支路電流為未知量，并在相應(yīng)的支路

處標(biāo)出各個電流。

(2)標(biāo)出電路中的節(jié)點，然后根據(jù)KCL列寫方程。注：由于在電路中若有n個

節(jié)點，只能列出(n-1)個獨立的節(jié)點方程，所以在列KCL方程時只要列(nT)

個節(jié)點方程即可。

(3)找出電路中的網(wǎng)孔，并且標(biāo)出網(wǎng)孔的繞行方向，然后據(jù)KVL列寫出回路方

程。

(4)將(2)(3)步中列出的方程組成一個方程組，求解出支路電流。

例1:下圖中：

—I-

有3條支路，標(biāo)上其支路電流分別為I、I、I

有兩個節(jié)點e、bo可月其中的任何一個列寫KCL方程，若用節(jié)點b,則有：

在電路中找出兩個網(wǎng)孔，分別為abefa,bcdeb,標(biāo)出其網(wǎng)孔的繞行方向如圖所示,

根據(jù)KVL列回路方程，則有：

對網(wǎng)孔abefa:RI+RI-U=0

對網(wǎng)孔bcdeb:-RI+U-RI-RI=0

將節(jié)點方程與回路方程組成方程組如下：

</?,/I+/f3/3-%由

〔一R工m-R3N

據(jù)該方程組就可求解出三個支路電流。

例2:上圖中，已知U=36V,U=24V,R=8Q,R=4Q,R=8Q,R=4

。，試求各支路電流I、I、I。

解：由節(jié)點b的節(jié)點電流方程和網(wǎng)孔abefa及網(wǎng)孔bcdeb的回路電壓方程,

組成的如下方程組：

,乙+乙一八加

<//盧舄/二%《）

〔一色人+Us「RJ廣小片。

代入數(shù)據(jù)得：

/1+/2_/3=0

J87,+873=36

〔一8人-8/3=-24

解之得：I=2A~,I=0.5A,I=2.5A

小結(jié)：支路電流法的優(yōu)點在于思緒清楚，方法簡樸。缺陷在于當(dāng)支路數(shù)較多的

時候，方程數(shù)多，計算繁瑣。

作業(yè):

模塊五節(jié)點電壓法、疊加原理應(yīng)用分析

第12堂

節(jié)點電壓法

教學(xué)目的：熟悉節(jié)點電壓法的基本環(huán)節(jié)，會運用節(jié)點電壓法求解復(fù)雜的直流電

路

教學(xué)重點：節(jié)點電壓法的運用

教學(xué)難點：列方程

教學(xué)方法：講解、練習(xí)

教學(xué)過程：

復(fù)習(xí)提問:到目前為止,學(xué)過些什么求解復(fù)雜電路的方法?各有什么特點?

一、節(jié)點電壓法

1.節(jié)點方程

節(jié)點分析法采用節(jié)點電壓為電路變量（未知量）來列寫方程，也稱為節(jié)點電壓法。

電路中，任意選擇某一節(jié)點為參考節(jié)點，其他節(jié)點與參考節(jié)點間的電壓便是節(jié)

點電壓。

節(jié)點電壓的參考極性：以參考節(jié)點為負(fù)。

電路中選節(jié)點0為參考節(jié)點，節(jié)點1和2的節(jié)點電壓為U1和U2后，所有回路

KVL自動得到滿足，由KCL及歐姆定律得

(G+G)(G+G)〃=4-4

寫成規(guī)范形式：

G心

Gi〃+&〃=1Sil

G11:節(jié)點1的自電導(dǎo),是與節(jié)點1相連接的各

支路電導(dǎo)的總和,自電導(dǎo)總是正的。

Gi=G+G

C22:節(jié)點2的自電導(dǎo)，是與節(jié)2相連接的各

支路電導(dǎo)的總和

G'22=G+G：）,

G12=G21:節(jié)點1.2間的互電導(dǎo),是連接在節(jié)

點1和節(jié)點2之間的各支路電導(dǎo)之和的負(fù)值,互電導(dǎo)總是負(fù)的

%=Gi=-G

IS11和1S22:電流源流入節(jié)點1和節(jié)點2的電流代數(shù)和,即流入節(jié)點的電流取

“十”號,流出節(jié)點的電流取“一”號。

本例中，IS11=IS1-IS2,IS22=IS2-lS3o

2.節(jié)點分析法的計算環(huán)節(jié)

(1)選定一個參考節(jié)點，一般取連接支路較多的節(jié)點。其余各獨立節(jié)點與參考

節(jié)點間的電壓即是節(jié)點電壓，其參考方向是由獨立節(jié)點指向參考節(jié)點。

(2)列節(jié)點方程

(3)求解節(jié)點方程，解得節(jié)點電壓。

(4)指出各支路電流的參考方向，根據(jù)歐姆定律可求出各支路電流。假如電

路的獨立節(jié)點數(shù)少于網(wǎng)孔數(shù)，與網(wǎng)孔分析法比較，節(jié)點分析法所需求解聯(lián)立方

程數(shù)較少，較易求解。

例1:如下2個圖，試用節(jié)點電壓法求解電路

解:

Uq

心=8~

課堂練習(xí):

引導(dǎo)學(xué)生按環(huán)節(jié)分析計算出結(jié)果

小結(jié)：節(jié)點電位法不僅合用于平面電路，還可用于非平面電路，對節(jié)點較少的

電路特別合用。

第13堂

疊加原理

教學(xué)目的：掌握疊加定理，能運用定理求解復(fù)雜的直流電路

教學(xué)重點：運用定理求解電路

教學(xué)難點：疊加過程中方向的解決

教學(xué)方法：講解、練習(xí)

教學(xué)過程：

二、疊加原理

1.疊加原理

1.原理：在線性電路中，多個電源作用時，則任意支路的電壓或電流響應(yīng)，等于每

個電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電壓或電流響應(yīng)的代數(shù)和

2、注意事項：在應(yīng)用疊加定理時應(yīng)當(dāng)注意：

①疊加定理僅合用于線性電路；

②每一個電源單獨作用是指：當(dāng)一個電源單獨作用時，其他不作用的電源置冬

（將不作用的電壓源用短路線代替，即其電動勢為零：將不作用的電流源開路,

即其電流為零）；

③在將各個電流或電壓響應(yīng)疊加時，應(yīng)注意它們的參考方向，并相應(yīng)地決定它們

的正負(fù)號；

④功率的計算不能用疊加定理。

例：如圖，己知電路中E=10v,Is-12A,R1-R2-2歐,R3=4歐，求電流II

例2:所示的電路:

式中/,=o么叫.。

2=12U、=U\

us=ou.=0

小結(jié)：在線性電路中，多個電源作用時，則任意支路的電壓或電流響應(yīng)，等于

每個電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電壓或電流響應(yīng)的代數(shù)和

第14堂

實訓(xùn)一電路元件伏安特性的測試

一、實訓(xùn)目的

1.學(xué)會辨認(rèn)常用電路元件的方法。

..2.掌握線性電阻元件伏安特性的測繪。

..3.掌握實驗臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。

二、原理說明

任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I

之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)來表達(dá)，即用I-U平面上的一條曲線來表征，這條曲

線稱為該元件的伏安特性曲線。

1.線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點的直線，該直線的斜率等于該電

阻器的電阻值。

三、實訓(xùn)設(shè)備

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V1

2萬用表FM-47或其他1

3直流數(shù)字亳安表0"200mA1

4直流數(shù)字電壓表0、200V1

200Q,510Q/8W

5線性電阻器1

四、實訓(xùn)內(nèi)容

1.熟悉實驗臺上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法

2.測定線性電阻器的伏安特性

按圖/接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U,從0伏開始緩慢地增長，一直到10V,

記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)LR、I。

UR(V)0246810

I(mA)

進(jìn)行實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程,

儀表的極性亦不可接錯。

五、實驗報告

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制出光滑的伏安特性曲線，根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)、歸納被測

各元件的特性。必要的誤差分析。

第15堂

實訓(xùn)二電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制

一、實訓(xùn)目的

1.驗證電路中電位的相對性、電壓的絕對性

2.掌握電路電位圖的繪制方法

二、原理說明

在一個閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而變,

但任意兩點間的電位差（即電壓）則是絕對的，它不因參考點的變動而改變。

電位圖是一種平面坐標(biāo)一、四兩象限內(nèi)的折線圖。其縱坐標(biāo)為電位值，橫坐標(biāo)為

各被測點。要制作某一電路的電位圖，先以一定的順序?qū)﹄娐分懈鞅粶y點編號。

以圖5-1的電路為例，如圖中的A?F,并在坐標(biāo)橫軸上按順序、均勻間隔標(biāo)上

A.B.C.D.E、F、Ao再艱據(jù)測得的各點電位值，在各點所在的垂直線上描點，用

直線依次連接相鄰兩個電位點，即得該電路的電位圖。

在電位圖中，任意兩個被測點的縱坐標(biāo)值之差即為該兩點之間的電壓值。

在電路中電位參考點可任意選定。對于不同的參考點，所繪出的電位圖形是

不同的，但其各點電位變化的規(guī)律卻是同樣的。

三、實訓(xùn)設(shè)備

序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注

1直流可調(diào)穩(wěn)壓電源0~30V二路DG04

2萬用表1自備

3直流數(shù)字電壓表0~200V1D31

4電位、電壓測定實驗電1DG05

路板

四、實訓(xùn)內(nèi)容

運用DG05實驗掛箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”線路，按圖接線。

1.分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，.U1=