电工技术与应用项目教程教学课件

电工技术与应用项目教程1、舟遥遥以轻飏，风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月掷人去，有志不获骋。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黄发垂髫，并怡然自乐。电工技术与应用项目教程电工技术与应用项目教程1、舟遥遥以轻飏，风飘飘而吹衣。2、秋菊有佳色，裛露掇其英。3、日月掷人去，有志不获骋。4、未言心相醉，不再接杯酒。5、黄发垂髫，并怡然自乐。任务2认识直流电阻电路电工技术与应用项目教程书名：电工技术与应用项目教程书号：978-7-111-50517-4作者：王继辉出版社：机械工业出版社配套试卷及答案2.1电阻的连接2.1.1电阻的串联电阻串联时有如下几个特点：特点1：流过每个电阻的电流为同一电流，即特点2：串联电路的总电压等于每个电阻上的电压之和，即特点3：串联电路的等效电阻（总电阻）等于各串联电阻之和，即等效电阻如图2-1b所示。当n个电阻R1串联时，上式可简化为2.1电阻的连接2.1.1电阻的串联特点4：电阻串联时，每个电阻的电压与其阻值成正比，即若电路为两个电阻串联，每个电阻上的电压分别是特点5：串联电路的总功率等于每个电阻上的功率之和，即2.1电阻的连接2.1.1电阻的串联【例2-1】图2-2是一个量程为Ug=10V的电压表，表头内阻Rg=20kΩ，现需将电压表量程扩大为250V，应在电压表上串联多大的分压电阻？解：用量程为Ug=10V的电压表直接测量250V的电压，会损坏电压表，解决的办法是在表头上串联一个分压电阻R1，使R1上分到的电压为电压表两端的电压仍为10V，根据分压公式则

图2-2例2-1图2.1电阻的连接2.1.2电阻的并联并联：在电路中，将两个或多个电阻连接在两个公共点之间，这种连接方式称为电阻的并联。图a给出了三个电阻并联电路，图b是其等效电路。2.1电阻的连接2.1.2电阻的并联电阻并联时有如下几个特点：特点1：各并联电阻两端的电压相同，即特点2：电阻并联时，各个电阻上的电流之和等于总电流，即特点3：电阻并联时，其等效电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，即等效电阻如图2-2b所示。当n个电阻R1并联时，上式可简化为2.1电阻的连接2.1.2电阻的并联特点4：电阻并联时，每个电阻上的电流与电阻的阻值成反比，即若电路为两个电阻并联，每个电阻上的电流分别是特点5：并联电路的总功率等于每个电阻上的功率之和，即2.1电阻的连接2.1.2电阻的并联【例2-2】如图2-4所示有一满偏电流Ig=200μA，内阻Rg=1600Ω的表头，若要改装成能测量1mA的电流表，问需并联的分流电阻为多大？解：要改装1mA的电流表，应使1mA电流通过电路时，表头指针刚好满偏，则通过分流电阻R的电流为根据分流公式则

图2-4例2-2图2.1电阻的连接2.1.3电阻的混联既有电阻串联又有电阻并联的电路称为电阻混联电路。*分析混联电路的关键是找出电阻的串并联关系，可从以下三个方面入手进行分析。1)分析电路的结构特点：若两个电阻连成一串，则为串联；若两个电阻连接在相同的两点间，则为并联。2)分析电压、电流关系：若流经两个电阻的是同一个电流，则为串联；若两个电阻承受的是同一个电压，则为并联。3)对电路做连接变形：对电路做扭动变形，如左边的支路扭到右边，上面的支路翻到下面，弯曲的支路拉直；对电路中的短路线任意压缩或拉伸，对多点接地的点用短路线连接。

2.1电阻的连接2.1.3电阻的混联【例2-3】求图2-5所示电路的等效电阻Rab。

图2-5例2-3图解:在图2-5所示电路中，把短路线压缩为一点，可以看出两个6Ω电阻并联，则2.2电路的等效变换2.2.1电阻的星形与三角形联结及等效变换在图2-8a电路中，如果能将a、b、c三端间连成三角形（Δ）的三个电阻等效变换为星形（Y）的另外三个电阻，那么电路的结构就变成图2-8b所示。

图2-8Y-Δ等效变换2.2电路的等效变换2.2.1电阻的星形与三角形联结及等效变换在图2-8a、b中，利用外部电流Ia、Ib、Ic相等，电压Ua、Ub、Uc相等的条件，可以证明：将Δ形网络等效变换为Y网络，即已知Rab、Rbc、Rca求等效的Ra、Rb、Rc的公式为

若则2.2电路的等效变换2.2.1电阻的星形与三角形联结及等效变换将Y形网络等效变换为Δ网络，即已知Ra、Rb、Rc求等效的Rab、Rbc、Rca的公式为若则2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换1.实际电压源

实际电压源可以用一个理想电压源US和一个内电阻R0串联的电路模型来表示，如图2-9a所示。其中，U是电源端电压，I是负载电流，当US和R0是常数时，U和I是变量。由此可得实际电压源的伏安关系为其伏安特性曲线如图2-9b所示。#实际电压源不用时应开路放置，其开路电压就是US。值得注意的是实际电压源不允许短路，否则电源内阻将把电压源的能量消耗掉。2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换1.实际电压源当实际电压源开路时当实际电压源短路时

a）实际电压源模型b）实际电压源伏安特性图2-9实际电压源

2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换2.实际电流源

实际电流源可用一理想电流源IS与内电阻R0的并联电路模型来表示，如图2-10a所示。其中，U是电源端电压，I是负载电流，当IS和R0是常数时，U和I是变量。由此可得实际电流源的伏安关系为其伏安特性曲线如图2-10b所示。#实际电流源不用时应短路放置，其短路电流就是IS。值得注意的是实际电流源不允许开路，否则电源内阻将把电流源的能量消耗掉。2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换2.实际电流源当实际电压源开路时当实际电压源短路时

a）实际电流源模型b）实际电流源伏安特性图2-10实际电流源2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换3.两种实际电源的等效互换当已知实际电压源，求等效实际电流源时当已知实际电流源，求等效实际电压源时2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换3.两种实际电源的等效互换注意：1）实际电压源与实际电流源的等效变换只是对外电路等效，而对内电路是不等效的。2）理想电压源和理想电流源之间是不能进行等效变换的。3）实际电源等效变换时要注意等效变换前后电源方向的对应关系。电流源的电流流向与电压源从“-”到“+”的方向一致。结论：1）与理想电压源并联的两端元件（电阻或电流源）对外电路来说可以省去。2）与理想电流源串联的两端元件（电阻或电压源）对外电路来说可以省去。2.2电路的等效变换2.2.2电源模型的连接及等效变换【例2-7】求图2-15a所示电路中的电流。

解：利用实际电源模型的等效变换，可求得电流

图2-15例2-7图2.2电路的等效变换2.2.3含受控源电路的等效变换受控源可以用一个具有两对端子的电路模型来表示：一对为输入端子，加控制电压或电流；另一对为输出端子，输出受控电压或电流。图2-16四种受控源的电路模型2.2电路的等效变换2.2.3含受控源电路的等效变换【例2-9】电路如图2-18a所示，求U。解：按两种电源的等效变换，把受控电流源与电阻并联的电路模型，等效变换成受控电压源与电阻串联的电路模型，如图2-18b所示。选顺时针为绕行方向，根据KVL有

图2-18例2-9图由于则2.3电路的基本定理2.3.1叠加定理1.内容：在线性电路中由几个电源共同作用时，各支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时在该支路中所产生的电流（或电压）的代数和（叠加）。2.验证：在图2-19a给出的简单线性电路。电流的参考方向如图所示，现求I1得图2-19叠加定理的验证2.3电路的基本定理2.3.1叠加定理可见R1电阻的电流由两部分组成。一部分是只有US1单独作用时在R1上产生的电流，此时IS2不作用，即IS2=0，以开路替代，如图2-19b所示。另一部分是电压源US1不作用，即US1=0，以短路替代，此时只有IS2单独作用，如图2-19c所示。于是，可得这就证明了叠加定理的正确性。2.3电路的基本定理2.3.1叠加定理【例2-10】如图2-20a所示电路，已知R1=20Ω，R2=10Ω，US=90V，IS=6A。用叠加定理求流过电阻R2的电流I2。由图b可知，当US单独作用时a)b)c)图2-20例2-10图由图c可知，当IS单独作用时应用叠加定理可得2.3电路的基本定理2.3.1叠加定理由此可得应用叠加定理解题的一般步骤是：1）画出各个电源单独作用时的电路，并标出待求量的参考方向。2）分别求解各个电源单独作用时的电路。3）将2）中所得结果叠加起来。应用叠加定理时还应注意：1）叠加定理只能用来求解线性电路中的电流和电压，不能用来求解功率。对于非线性电路，叠加定理不适用。2）叠加时要注意电流和电压的参考方向。如果各电源单独作用时在各支路上产生的电流或电压的参考方向与原电路中相同支路上的电流或电压的参考方向相同，则叠加时取正号，反之，取负号。

2.3电路的基本定理2.3.2戴维南定理1.二端网络任何一个具有两个接线端钮与外电路相连的电路，不管其内部结构如何，都称为二端网络，也称为一端口网络。二端网络按它的内部是否含有电源分为有源二端网络（内部含有电源）和无源二端网络（内部不含电源），分别如图2-22a、b所示。

a)有源二端网络b)无源二端网络图2-22二端网络2.3电路的基本定理2.3.2戴维南定理2.戴维南定理:

任何一个线性有源二端网络，对于外电路来说，都可以用一个理想电压源US和内电阻R0串联的电路（一个实际电压源）来代替；其中理想电压源的电压US等于有源二端网络的开路电压UOC；其内电阻R0等于有源二端网络除去所有电源后（理想电压源短路、理想电流源开路）所得无源两端网络的等效电阻。#其中UOC和R0称为有源二端网络的等效参数。2.3电路的基本定理2.3.2戴维南定理如图2-27a所示电路，求RL上的电流I，则可将该支路划出，其余部分就是一个有源两端网络，根据戴维南定理将该两端网络化简成一个实际电压源，从而得到化简后的等效电路如图2-27b所示，经过等效变换后，RL中的电流和两端的电压没有改变，则待求支路RL中的电流为

图2-27戴维南定理的应用2.3电路的基本定理2.3.2戴维南定理【例2-13】

电路如图2-28a所示，用戴维南定理求通过10Ω电阻的电流I。

图2-28例2-13图2.3电路的基本定理2.3.2戴维南定理解：将图2-28a所示电路的待求支路划出，得到b所示的有源二端网络，其开路电压再将图a中的理想电压源短路，理想电流源开路，得无源两端网络如图c所示，则有然后再在a、b两端接上10Ω电阻，得到d所示的闭合电路，可求出2.3电路的基本定理2.3.3最大功率传输定理对于含有负载电阻RL的电路，最终都可以化简成如图2-30所示的形式，则负载电阻上消耗的功率为图2-30含源二端网络外接负载图2-31负载电阻RL与其功率P的关系经数学推导可得：负载获得最大功率的条件是负载电阻RL等于电源的内电阻R0。2.3电路的基本定理2.3.3最大功率传输定理负载获得的最大功率为电路传输功率的效率为电源发出的功率为负载获得最大功率时，负载获得的功率仅为电源发出功率的一半。2.4戴维南定理的验证1.训练目的

1）验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

2.设备与器件

直流稳压电源、直流恒流源、万用表、直流数字电压表、直流数字毫安表、1kΩ/2W电位器一只、可调电阻箱、电阻、导线若干。3.电路原理1）任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络。2）开路电压、短路电流法测R0。在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻为2.4戴维南定理的验证图示电路为验证戴维南定理的实验原理图2.4戴维南定理的验证4.训练内容与步骤

1）用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC、R0。按图2-34a接入稳压电源US=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。测出UOC（测UOC时，不接入mA表）和ISC，并计算出R0，并将结果记入表2-1。表2-1测量值计算值Uoc/VIsc/mAR0=Uoc/Isc

/Ω

2）负载实验。按图2-34a接入RL。改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，并将测试结果记入表2-2。U/VI/mA表2-22.4戴维南定理的验证4.训练内容与步骤

3)验证戴维南定理。从电阻箱上取得按步骤1)所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤1时所测得的开路电压UOC之值）相串联，如图2-34b所示，仿照步骤2）测其外特性，将测得数据记入表2-3，并与表2-2进行比较，对戴维南定理进行验证。表2-3

5.训练总结

1）根据步骤1测得的UOC与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论?2）把实测数据与理论值进行比较，分析产生误差原因。

3）写出训练总结报告。U/VI/mA2.5最大功率传输条件测定1.训练目的

1）掌握负载获得最大传输功率的条件。2）了解电源输出功率与效率的关系。2.设备与器件

直流稳压电源、万用表、直流电压表、直流电流表、可调电阻箱、电阻、导线若干。3.电路原理1）电源与负载功率的关系。

2）当满足RL=R0时，负载从电源获得的最大功率为2.5最大功率传输条件测定图示为验证最大功率传输条件的实验原理图2.5最大功率传输条件测定4.训练内容与步骤

1）按实验电路图2-35正确连接电路。

2）分别将电位器电阻调节成给定数值，测量电路中的电路和电压，并将其记录于表2-4中。