第二章直流电路

1、2.1电阻串联电路& 2.2电阻并联电路、授课章节2.1电阻串联电路 &2.2电阻并联电路二、学时安排2学时三、教学目标1、掌握电阻串、并联电路的特点。2、掌握并会应用串联电路分压公式、并联电路分流公式3、了解电压表、电流表扩大量程的原理。四、教学重点、难点分析重点：1、串联、并联电路各自的特点。2、分压、分流公式。难点：串联电路分压公式、并联电路分流公式得理解与应用。五、教具电化教学设备。六、教学方法讲授法，多媒体课件。七、教学过程I 导入复习旧课：相关电路的基础知识，基本定律。本次课的学习要介绍的是电路中最基本的连接方式 一一串联电路、并联电 路。II.新课一、串联电路把几个电阻一次连接起

2、来，组成中间无分支的电路，叫做电阻串联电路。女口 下图1所示为两个电阻组成的串联电路十-n+I1 4-1冬11+一 fX（a）电阻串联（b）等效电路图1电阻串联电路串联电路的特点：1. 串联电路中电流处处相等。当n个电阻串联时，贝UIl = I 2 = I 3 二 in（式 2-1）2. 电路两端的总电压等于串联电阻上分电压之和。U 二U, U2 U3Un（式 2-2）3. 电路的总电阻等于各串联电阻之和。R叫做Ri，R2串联的等效电阻，其意义是用 R代替Ri，R2后，不影响电路 的电流和电压。在图1中，（b）图是（a）图的等效电路。当n个电阻串联时，贝UR 二 R R2 R3Rn（式 2-3

3、）4. 串联电路中的电压分配和功率分配关系P2由于串联电路中的电流处处相等，所以PnR1R2RnR2Rn上述两式表明，串联电路中各个电阻两端的电压与各个电阻的阻值成正比；各个电阻所消耗的功率也和各个电阻阻值成正比。推广开来，当串联电路有n个电阻构成时，可得串联电路分压公式RiR1R2 R3 - RnU2R2R1R2 R3 皆补 Rn（式 2-5）UnRnR1R2 R3 Rn提示：在实际应用中，常利用电阻串联的方法，扩大电压表的量程二、电阻并联电路把两个或两个以上的电阻接到电路中的两点之间，电阻两端承受同一个电压+ 一工12-b心（a）并联电路的电路，叫做电阻并联电路。I-0（b）等奴电路图2电

4、阻并联电路并联电路的特点：1、电路中各个电阻两端的电压相同即U“ =U2 =u3 二 二Un（式 2-6）2、电阻并联电路总电流等于各支路电流之和即I = h 丨2 13 Tn（式 2-7）3、并联电路的总阻值的倒数等于各并联电阻的倒数的和即 丄二丄.丄.丄（式2-8）R Ri R2 R3Rn4、电阻并联电路的电流分配和功率分配关系 在并联电路中，并联电阻两端电压相同，所以U 二 Rl二 R?l 2 = R3I 3 二=Rn I n2URF 二 R2 巳二 R3F3 二 二 RnPn上式表明，并联电路中各支路电流与电阻成反比；各支路电阻消耗的功率和 电阻成反比。当两个电阻并联时，通过每个电阻的

5、电流可以用分流公式计算，如图2-8所R2RR2R1R-iR2示，分流公式为：（式 2-9）（式2-9）说明，在电阻并联电路中，电阻小的支路通过的电流大；电阻大 的支路通过的电流小。注意：电阻并联电路在日常生活中应用十分广泛，例如：照明电路中的用电 器通常都是并联供电的。只有将用电器并联使用，才能在断开、闭合某个用电器 时，或者某个用电器出现断路故障时，保障其他用电器能够正常工作。III.例题讲解，巩固练习串联电路例题讲解：见 .1例题1,例题2。并联电路例题讲解：见 .2例题1,例题2。IV小结表1.电阻串、并联电路的特点串联并联电流1 1 =丨2 二=1 n1 = h 十 1 2 + I n

6、两个电阻并联时的分流公式为R2R1打= I，I2 =1IRi + R2R+rA()s-1/ _JL_图1理想电压源的符号(a) 是理想电压源的一般表示符号，符号“表示理想电压源的参考极性。(b) 表示理想直流电压源。(c) 是干电池的图形符号，长线段表示高电位端，短线段表示低电位端。3、理想电压源的性质(1) 理想电压源的端电压是常数 Us,或是时间的函数u(t)，与输出电流无 关。(2) 理想电压源的输出电流和输出功率取决于外电路。(3) 端电压的输出电流和输出功率取决于外电路。(4) 端电压不相等的理想电压源并联或端电压不为零的理想电压源短路， 都是没有意义的。4、实际电压源可以用一个理想

7、电压源和一个电阻串联来模拟，此模型称为实际电压源模瓦型。电阻R叫做电源的内阻，有时又称为输出电阻。图2实际直流电压源实际直流电压源端电压为:U 二Us -IRi、电流源1理想电流源：输出电流不受外电路影响，只依照自己固有的规律随时间 变化的电源。2、理想电流源的符号：(1)理想电流源的输出电流是常数Is， 或是时间的函数i(t)，与理想电流源的端电 压无关。(2) 理想电流源的端电压和输出功率 取决于外电路。(3) 输出电流不相等的理想电流源串联或输出电流不为零的理想电流源开 路，都是没有意义的。0O图4实际直流电流源模型4、实际电流源模型：可以用一个理想电流源和一个电阻并联 来模拟，此模型称

8、为实际电流源模型。如图 3所示。实际直流电流源输出电流为、电压源与电流源的等效变换在电路分析和计算中，电压源和电流源是可以等效变换的。注意：这里等效变换是对外电路而言的，即把它们与相同的负载连接，负载两端的电压、负载中的电流、负载消耗的功率都相同。ERo两种电源等效变换关系有下式决定:（式 2-13）U - Ro I s（式 2-14）jfliJ(尽1O1(图5电压源与电流源的等效变换注意:1、应用（式2-13）可将电压源等效变换成电流源，内阻 R0阻值不变，要注意 将其改为并联；应用（式2-14）可将电流源等效变换成电压源，内阻 Ro阻值不 变，要注意将其改为串联。电压源与电流源的等效变换指

9、的是实际电压源与实际电流源之间的 等效变换。理想电压源与理想电流源之间是不能进行等效变换的。2、等效变换时，Us与Is的方向是一致的，即电压源的正极与电流源输 出电流的一端相对应。III.例题讲解，巩固练习略。（见教材.8例题）IV小结1、理想电压源输出电压不受外电路影响，仅于自身固有规律有关；2、理想电流源输出电流不受外电路影响，仅于自身固有规律有关；3、 应用（式2-13）、（式2-14）可完成电压源与电流源的等效变换，在进行 电路分析时，这是经常用到的一种方法。可以是电路分析变得简单。V.作业略。2.9戴维宁定理一、教学目标3、理解二端网络及戴维宁定理。4、能应用戴维宁定理解只含两个网孔

10、的复杂电路。二、教学重点、难点分析重点：戴维宁定理的含义及应用。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I 导入复习旧课，提问知识点；讲解处理课后练习中有难度的习题。II.新课一、二端网络定义：任何具有两个引出端的电路（也叫网路或网络）都叫二端网络。分类：根据网络中是否含有电源进行分类，有电源的叫做有源二端网络，否 则叫做无源二端网络。根据我们之前学习的一些电路等效变换的知识可以知道：一个无源二端网络可以用一个等效电阻 R来代替；一个有源二端网络可以用一个等效电压源Uso和Ro来代替。任何一个有源复杂电路，把所研究支路以外部分看成一个有源二端网络，将 其

11、用一个等效电压源Uso和Ro来代替，就能化简电路，避免了繁琐的计算。二、戴维宁定理1、含义：线性有源二端网络对外电路来说，可以用一个等效电压源代替。 等效电压源的电动势 Eo等于该有源二端网络两端点间的开路电压 Uoc，而等效 电源的内阻Ro等于二端网络中，各电动势置零后所得无源二端网络两端点间的等效电阻Req。以上表述可以用图1来表示。图1 戴维宁定理计算：（1）等效电压源的电动势Uoc等于有源二端网络两端点间的开路电压 Uab；（2）等效电阻等于该有源二端网络中，各个电源置零后，（即理想电压源 短路、理想电流源开路）所得的无源二端网络两端点间的等效电阻。2、戴维宁定理证明：（根据课时安排）

12、（注：此证明必须在讲授完叠加定 理之后进行。）这里给出戴维宁定理的一般证明。图2（a）为线性有源一端口网络A与负载网 络N相连，设电压为u。负载上电流为i，根据替代定理将负载用理想电流源i替 代，如图2（b）所示。图2替代后不影响A中各处的电压和电流。由叠加定理 u可以分为两部分，如 图3所示，即： a +其中m是A内所有独立源共同作用时在端口产生的 开路电压，山是仅由电流源i作用在端口产生的电压，即：戸口“，瓦:?因此-斤/ 上式表示的电路模型如图4所示。这就证明了戴维宁定理是正确的图43、应用戴维宁定理求解电路的方法和步骤（1）断开待求支路，将电路分为待求支路和有源二端口网络两部分。（2

13、）求出有源二端网络两端点间的开路电压Uab，即为等效电源的电动势Eoo（3）将有源二端网络中各电源置零后，计算无源二端网络的等效电阻。（4）将等效电源于待求支路连接，形成等效简化回路，根据已知条件求解。III.例题讲解，巩固练习略。（见教材-9例题）IV小结（1）戴维宁定理含义。（2）应用戴维宁定理求解电路的方法和步骤。V.作业略。2.10叠加定理、教学目标1、了解叠加定理。2、掌握叠加定理的应用条件。二、教学重点、难点分析重点：叠加定理的内容及应用。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I 导入复习旧课，讲解上次的课后习题。本节我们所要学习的内容是

14、一一叠加定理。叠加定理是反映线性电路基本性 质的一个重要定理。这里线性电路的概念必须明确：仅由线性电路元件和独立电源（电压源和电 流源）组成的电路为线性电路。线性电路的参数不随外加电压及通过其中的低钠 硫而变化，即电压和电流成正比。II.新课1、叠加定理表述为：在线性电路中，任一支路的电流 （或电压）都可以看成是 电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流 （或电压）的代数 和。2、叠加定理的证明：（根据课时安排）说明：图中所标注 Gi, G2, G3表示的是元件的电导。可将其理解为 1/Ri、 1/R2、1/R3简写形式。图1所示电路应用节点电流法：L1- 叫2 丄 iUS3

15、J_ hlW- M j :1T _ _ -解得节点电位：G 1 Gi 1G 1 g图1支路电流为:石二（气厂叫jq二（：；一尸s+sL =（% -备咫=（7r）% 亠 C- E）町+7TFIjj + Lr j（j-j 十 a?LTj 十 “3以上各式表明：结点电压和各支路电流均为各独立电源的一次函数，均可看 成各独立电源单独作用时，产生的响应之叠加，即表示为：% = Vn+tfas5 + 衍如=!? + 谓 + 谓4 =卯1 +鸟盹2 +如伽=if + f f右二qii+為當S3二酉+右+心式中ai,a2,a3 ， bi,b2,b3和ci,c2,c3是与电路结构和电路参数有关的系数。3、叠加定

16、理注意事项（1）叠加定理仅适用于线性电路，不适用于非线性电路；仅适用于电压、 电流的计算，不适用于功率的计算。（2）当某一独立电流源单独作用时，其他独立源的参数都应置为零，即电 压源代之以短路，电流元代之以开路。（3）应用叠加定理求电压、电流时，应特别注意各分量的符号。若分量的 参考方向和原电路中的参考方向一致，则该分量取正号；反之则取负号。（4）叠加的方式是任意的，可以一次使一个独立源单独作用，也可以一次 使几个独立源同时作用，方式的选择取决于对分析计算问题的简便与否。III.例题讲解，巩固练习略。（见教材-10例题1,例题2）【例题3】计算 图示电路的电压u6V* 12V+ -例题3图解：应