电路与电工基础项目21-电阻元件及其串、并联的等效变换课件

1项目2.1电阻元件及其串、并联的等效变换项目2.2电阻星形连接和三角形连接的等效变换

项目2.3电容元件和电感元件模块二

电路元件和电路的等效变换项目2.4有源元件及实际电源的等效变换

2【知识目标】

牢固掌握电路元件（电阻元件、电感元件、电容元件、电压源、电流源）的电压电流关系（VCR），了解受控源的类型。掌握分析计算电阻、电压源、电流源的电流、电压和功率的方法。能利用KCL、KVL和欧姆定律计算单回路电路。深刻理解网络等效变换的概念。能熟练地进行电阻串并联的计算。牢固掌握两种电源模型的等效变换。理解电阻的星形连接和三角形连接及其等效变换。模块二电路元件和电路的等效变换【技能目标】1．元件伏安特性的测定

2．电压源、电流源及其等效变换【课时安排】8课时。3项目2.1电阻元件及其串、并联的等效变换

2.1.1电阻元件

2.1.2电阻的串联和并联2.1.3电阻的混联42.1.1电阻元件1.定义：当电流通过导体时，由于作定向移动的电荷会和导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种导体对电流的阻碍作用称为电阻。表示方法及单位：

电阻用字母R表示。

电阻的单位是欧姆，用符号表示。

常用单位有千欧（k）、兆欧（M）

它们间的关系是：

1M=103k=1062.电阻元件的电压、电流的关系①②图2-3电阻的伏安特性曲线iu0R+-ui图2-2电阻的电路符号2.电阻元件的电压、电流的关系

电阻的电路符号如图2-2所示。实验证明：通过电阻的电流i与其两端的电压u成正比，与电阻R成反比，这就是欧姆定律的内容。用公式表示为（2-2）这是压流关联时的情况。当压流非关联时①②图2-3电阻的伏安特性曲线iu0R+-ui图2-2电阻的电路符号

（2-3）2.电阻元件的电压、电流的关系电阻元件的伏安关系还可以表示为另外一种形式（压流关联时）：i=Gu(2-4)上式中的G是表征线性电阻的另一个参数——电导。它是表征电阻元件传导电流能力的大小。单位是西门子，用符号为S表示。显然有：

(2-5)2.电阻元件的电压、电流的关系当电阻R＝０时，电阻元件相当于理想的导线，称为“短路”，此时有G→∞；当电阻R→∞时，电阻元件相当于断开的导线，称为“开路”，此时有G=0。３．线性电阻元件的功率

电阻是一种耗能元件。线性电阻元件的功率为

(2-7)３．线性电阻元件的功率例题2-1．一个白炽电灯泡额定电压220V，额定功率1000W，则灯丝的热态电阻是多少？解：由题意可知U=220V，P=1000W。根据式（2-7）可以求出

４．电路的工作状态+_UsI图2-4电路的三种工作状态RLRoUS123+_４．电路的工作状态（1）负载状态：当开关S接1时，电路接通，这就是电源有载工作状态，简称负载状态。（2）空载状态（开路、断路）：当开关S接2时，相当于RL→∞或电路中某处连接电线断开，这种工作状态称为空载或开路状态。（3）短路状态：当开关S接3时，电源两端被导线直接接通，电路处于短路状态。2.1.2电阻的串联和并联u1i1+－N1u2i2+－N2(a)(b)图2-5具有相同VCR的两部分电路１．等效变换如果两个二端网络N1、N2的端口伏安关系完全相同，则称这两个二端网络是等效的，如图2-5所示。这个结论可以推广到二端口网络或多端口网络的情况。常用符号“”来表示等效的关系。温馨提示：等效是指对任意的外电路等效，对网络内部是不等效的。２．电阻的串联所谓串联，就是把一些元器件首尾用导线依次连接起来，中间没有分支的连接方式图2-6电阻的串联及等效b(a)ia_+++__u1u2uR1R2+unRn_i1ini2b(b)ia_+uReq２．电阻的串联（1）串联电阻电路的特点①串联电路中的电流处处相等。②串联电阻两端的总电压u等于各电阻上电压的代数和。③串联电阻电路的总电阻（即等效电阻Req）等于各电阻阻值之和。④各串联电阻电压与其阻值成正比。⑤电阻串联电路消耗的总功率等于各串联电阻消耗的功率之和。２．电阻的串联（2）串联电阻电路的应用①分压例题2-2图2-7是一个固定的三档分压器。当改变开关S的位置时，就可改变输出电压uo的大小。设输入电压ui=12V，试求S分别置于1、2、3时的输出电压uo的值。解：当开关S置于位置1时，输入电压直接送到输出端，故uo1=ui=12V。当开关S置于位置2时，根据分压原理，得V当开关S置于位置3时，可计算出V温馨提示：如果把电阻换成可变电阻，并从该电阻抽头处引出电压，还可实现输出电压连续可调的分压器。图2-7例2-2题图ab_++_uoui100Ω200Ω300ΩS123２．电阻的串联②限流。当电源电压较高，而用电负载电阻较小，负载允许通过的电流也较小时，可在电路中串联一电阻，限制流过负载的电流，此作用叫限流，串联的电阻叫限流电阻。③扩大电压表量程。３．电阻的并联如图2-9(a)所示，若干电阻（电导）首端与首端、尾端与尾端分别联接在一起的联接方式称为电阻的并联。

图2-9电阻并联电路(a)(b)uiReq+_R1R2Rnui1i2in+_i３．电阻的并联（1）并联电阻电路的特点：①各并联电阻支路的端电压相同。②流过并联电阻电路的总电流i等于各支路电流的代数和。③并联电阻电路总电阻（等效电阻Req）的倒数等于各并联电阻倒数之和。④流过各并联电阻的电流与其阻值成反比。⑤电阻并联电路消耗的总功率等于各并联电阻消耗的功率之和。３．电阻的并联两个并联电阻上分得的电流分别为图2-10两电阻并联电路R1R2i1i2i３．电阻的并联（2）并联电阻电路的应用：①组成等电压多支路供电网络。②分流与扩大电流表量程。２.1.3电阻的混联电阻的混联，指的是既有电阻串联又有电阻并联的电路。

混联电路的化简方法是先将混联的各个部分根据联接方式，按电阻相串联和电阻相并联的方法初步化简得到新的电路图，再根据新的电路中的串并联关系去化简，直到符合提出的要求为止。２.1.3电阻的混联例题2-4．求图2-12所示电路在开关S接通与断开时的等效电阻Rab。解：当开关S断开时，4Ω与8Ω串联后与6Ω并联，再与4Ω串联，所以当开关S闭合时，4Ω与4Ω并联后与6Ω串联，再与8Ω并联，所以２.1.3电阻的混联S4Ω4Ω6Ω8Ω

图2-12例2-4题图abBCADR1R2R3R4(a)图2-13例2-5题图R5BCADR1R2R3R5(b)R4２.1.3电阻的混联例题2-5．在图2-13(a)中，R1=R2=R3=R4=R5=R