《电工电子技术》高职全套教学课件

电工电子技术项目一直流电路的分析与测量全套可编辑PPT课件163第一部分电路基础项目一直流电路的分析与测量项目二单相交流电路的分析与测量

第二部分电机与控制项目三三相交流电路的分析与测量项目四三相异步电动机及其控制

第三部分模拟电子技术项目五半导体元器件及其特性项目六基本放大电路的分析与测量项目七集成运算放大器及其应用项目八直流稳压电源安装与调试

第四部分数字电子技术项目九数字电路基础认知项目十组合逻辑电路及其应用

项目十一时序逻辑电路及其应用任务一电路的组成与工作状态任务二电路的基本物理量的计算与测量技能训练常用电路测量仪器的使用任务四基尔霍夫定律的应用任务三电压源与电流源的等效变换技能训练基尔霍夫定律的验证任务五叠加原理的应用任务六戴维南定理的应用技能训练叠加定理的验证技能训练戴维南定理的验证将不同的电子电气器件或设备按一定的方式连接起来，形成的电流通路，就是电路。电路由电源、负载、中间环节三部分组成。最简单的电路如图1-1所示，电源是一节干电池，负载是小灯泡，导线和开关是中间环节，将电池和小灯连接起来，形成一个简单的电流通路，完成照明功能。图1-1简单照明电路任务一电路的组成与工作状态一电路的组成电源是一种能发出电能的装置。在日常生产生活中，常用的电源有发电机、太阳能电板、蓄电池、干电池等，它们分别把机械能、光能、化学能等转换成电能。电源的符号如图1-2所示，图1-2(a)为干电池或蓄电池符号，图1-2(b)为干电池组或蓄电池组的符号。在电路分析中，电源设备一般用图1-2(c)所示的电压源来表示，图中的RS表示电压源的内阻。图1-2电源的符号任务一电路的组成与工作状态电路中的中间环节起着传输、分配和控制电能的作用。中间环节有的简单，也有的非常复杂。简单的可以只有一根导线，复杂的可以是超大规模集成电路或电力输送线路。而在一般的电路分析中，因为导线的电阻很小，所以常常把导线的电阻视为零。在人们的生产和生活实践中，电路应用于电力、电子通信、自动控制、计算机以及其他各类系统中，有着不同的功能和作用。电路的作用可以概括为以下两个方面。(1)实现电能的传输和功能转换，例子如图1-3所示。(2)实现信号的传递和处理功能，例子如图1-4所示。任务一电路的组成与工作状态图1-3电路的电能传输和转换功能图1-4电路的信号传递和处理功能在电路分析中，不管是传输和转换电能的电路，还是传递和变换信号的电路，我们把来自电源或信号源的电压和电流的输入称为激励，电路中的激励可以理解为推动电路工作的动力；把激励在各部分所产生的电压和电流输出称为响应。电路分析的过程就是在已知电路结构和元件参数的情况下，分析激励和响应之间的关系。实际的电器元件和设备的种类很多，如各种电源、电阻器、电感器、变压器、电子管、晶体管、固体组件等等，它们发挥各自的作用，共同实现电路功能。这些电器元件和设备在工作运行中所发生的物理过程很复杂，因此，为了研究电路的特性和功能，我们必须对电路进行科学抽象，用一些模型来代替实际电器元件和设备的外部功能，这种模型称为电路模型。构成电路模型的元件称为理想电路元件，也称为电路元件或者模型元件。理想电路元件分为两类：一类有实际的元件与它对应，如电阻器、电感器、电容器、电压源、电流源等；另一类没有直接与它相对应的实际电路元件，但是它们的某种组合却能反映出实际电器元件和设备的主要特性和外部功能，如受控源等。如图1-5所示是电工电子技术中经常使用的几种理想元件的电路符号。图1-5常用的几种理想元件的电路符号任务一电路的组成与工作状态在本书中，以后研究的电路均指模型电路。如图1-6所示的电路图即为由图1-1简单照明电路抽象而成的电路模型，模型中电阻R代表负载(小灯泡),干电池用电压源E表示，开关为S。

图1-6简单照明电路的电路模型任务一电路的组成与工作状态电路在不同的工作条件下会呈现不同的工作状态，也有不同的特点。充分了解电路不同的工作状态和特点对安全用电与正确使用各种类型的电气设备是十分必要的。直流电路的状态包括有载状态、开路状态和短路状态三种。已知某电路如图1-7所示，ab为电源支路，cd为负载支路，通过开关K连接。图1-7电路工作状态二电路的的工作状态1.有载状态开关K闭合，接通电源与负载，这时电路为有载工作状态。有载工作状态下的电路参数特征如下：负载电流为I=USR+RS负载电压为UR=IR电源端电压为U=US-IRS电源产生功率为PS=USI电源输出功率为P=UI内阻消耗功率为ΔP=I2RS功率平衡关系为P=PS-ΔP电源端电压U在US一定时，与I和RS成反比关系；当RSR时,U≈US。在负载状态，电源产生的功率与内阻消耗的功率及输出功率间满足功率平衡关系。一般电路在有载工作状态，负载的大小指负载电流的大小，不是指电阻R的大小，根据负载电流I与额定电流IN之间的关系，又可分为以下三种运行情况：（1）I=IN，满载运行。（2）I>IN，过载运行。（3）I<IN，欠载运行，也称轻载运行。2.开路状态图1-7电路工作状态如图1-7所示的电路中，当开关打开时，电源与负载处于开路状态。此时，外电路的电阻对于电源来说是无穷大，根据欧姆定律，可知电路中的电流I为零，电源的端电压等于电源的电动势。开路状态下的电路参数特征如下：电路中的电流为I=0负载端电压为UR=0电源端电压为U=US功率为PS=0，P=0，ΔP=0因为电路中的电流I为零，故电路中不存在能量交换。3.短路状态图1-8电路短路状态

如图1-7所示的电路中，当电源的两端由于某种原因连接在一起时，就成了短路。此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻RS很小，根据欧姆定律，可知电路中的电流I很大，如图1-8所示。短路状态下的电路参数特征如下：电路中的电流为I=IS=USRS负载端电压为UR=0功率为P=0因为电路中的电流不经过负载，所以输出功率P=0，负载端电压为零。产生短路的原因是由于绝缘部分损坏或接线不慎，因此应经常检查电气设备和线路的绝缘情况。通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便产生不良后果，有时出于某种需要，可以将电路中某一段短路或进行某种短路实验。一电路中的基本物理量1.电流1）电流的基本概念用摩擦的方法使物体带上的正电和负电叫做静电。打一个形象的比方，就像静止的空气和河水不能推动风车和水轮机一样，静电不能用于电灯和开动机器。因为只有流动的空气和河水才能做功,同样,只有运动的电荷才能带动电器。物理学上把带电微粒的定向移动叫做电流。因此，要利用电来照明或者使电风扇转动,都需要有长时间持续存在的电流。电流的大小为单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。用I表示电流，q表示电荷量，t表示时间，则计算电流的公式为I=q/t（1-1）式中，q为时间t内通过导体横截面的电荷量。

电流不是恒定不变的，即不同的时刻，电流大小不一样，则计算电流的公式可表示为i=dq/dt （1-2）式中，i表示某个时刻的电流大小；dq为某一时刻通过导体横截面的电荷量；dt为某一时刻时长。

电流的大小称为电流强度，在国际单位制（SI）中，电流强度的单位为安培，用大写字母A表示。当1秒（s）内通过导体横截面的电荷量为1库仑（用大写字母C表示，1C相当于6.25×1018个电子的电量）时，电流强度为1安培（A）。在电力系统中，遇到的电流常常为几安（A），几十安，甚至更大；而在电子设备中电流较小，一般为几毫安（mA）或微安(μA)。它们之间的换算关系为1kA=103A1mA=10-3A1μA=10-6A

（1-3）任务二电路的基本物理量的计算与测量2）电流的参考方向图1-9电流的方向图1-10电流参考方向与实际方向的关系

带电微粒的定向移动形成了电流，则电流是矢量（即有方向的量）。通常规定正电荷运动的方向为电流的正方向，负电荷运动的方向为电流的负方向，如图1-9所示。当然，电流的方向也不是一成不变的，如在分析电路时，有时电流的实际方向难以事先确定，特别是在交流电路中，电流的方向随时间不断反复变化，此时，为了分析电路方便，可以选定任一方向作为电流的参考方向,或称正方向。任务二电路的基本物理量的计算与测量当电流的实际方向与参考方向一致时，则电流值为正值，如图1-10(a)所示；反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，电流值为负值，如图1-10(b)所示。因此，在参考方向确定以后，就可以决定电流值的正与负并进行电路分析了。

在电路图中，用箭头表示电流的参考方向。在实际应用中，还可以使用双下标来表示电流方向，例如iAB表示电流的参考方向是由A流向B。若选定参考方向由B流向A，则用iBA表示，两者相差一个负号，即iAB=-iBA。2.电压1）电压的基本概念电压就像水压，水压能使静止的水按一定的方向流动，那么电压就是能使导体中电子按一定方向运动的一个物理量。它用来衡量电场力推动正电荷运动，对电荷做功能力的大小。电路中A、B两点之间的电压在数值上等于电场力把单位正电荷从A点移动到B点所做的功。若电场力移动的电荷量为Q，所做的功为W，那么A与B点之间的电压为UAB=WQ（1-4)

式中,W是电场力把正电荷从A点移到B点所做的功，单位为焦耳，符号为J；Q为被移动的正电荷的电量，单位为库仑，符号为C；UAB为A、B两点的电压，单位为伏特，符号为V。在直流电路中，任意两点的电压一般不随时间变化而变化，其值恒定，称为恒定电压或直流电压，用大写字母U表示。在交流电路中，任意两点之间的电压随时间变化而变化，电压有瞬间值、峰值、平均值的概念。例如，照明电路用电为220V，是指电压的有效值为220V。电力系统中，日常用的电压一般为几百伏，输送电线的电压为几千伏（kV）、几万伏甚至更大；电子设备中电压较小，一般为几伏（V）、几毫伏（mV）或几微伏(μV)。它们之间的换算关系为1kV=103V1mV=10-3V1μV=10-6V（1-5）如果正电荷从A点移动到B点失去能量，则电位降低，即A点的电位高于B点；反之，若电荷从A点移动到B点获得能量，则电位升高，即A点的电位低于B点。因此，正电荷在电路中移动时，电能的增加和减少表现为电位的降低或升高。规定电压的实际方向为高电位点指向低电位点。如果电场力推动正电荷沿着电压的实际方向运动，电位逐点降低，此时，电场力对正电荷所做的功为正功。任务二电路的基本物理量的计算与测量2）电压的参考方向电压指电路中两点之间的电位差，由此可知，电压是矢量（即有方向的量），需要指定参考方向。如同需要对电流选定参考方向一样，在分析、计算电路问题时，往往难以预知一段电路两端电压的实际方向，为此可事先选定一个方向作为电压的参考方向。如图1-11所示的一段电路，规定A为高电位点，用“+”表示，B为低电位点，用“-”表示，即选取该段电路电压的参考方向从A指向B。当电压的实际方向与参考方向一致时，电压为正值，如图1-11(a)所示；当电压的实际方向与参考方向不一致时，电压为负值，如图1-11(b)所示。图1-11电压参考方向与实际方向的关系这样，引入电压的参考方向之后，电压是一个代数量。借助电压的正、负值，并结合它的参考方向，就能够确定电压的实际方向任务二电路的基本物理量的计算与测量电压的参考方向可以用两种方法来表示：(1)用“+”、“-”号分别表示假设的高位点和低位点；(2)用双下标字母表示，如UAB，第一个下标字母A表示假设的高位点，第二个下标字母B表示假设的低位点。在实际应用中，电路两点间电压的实际方向常用一种表示极性的方法来表示：高电位点用“+”表示，称此点为“正”极；反之，低电位点用“-”表示，称此点为“负”极。3）电流、电压的关联参考方向在电路分析中，电流和电压的参考方向都是人为指定的，彼此之间互不相关。但是为了分析方便起见，对于同一段电路的电流和电压往往采用彼此关联的参考方向。图1-12（a）和图1-12(b)分别表示关联参考方向和非关联参考方向。电流、电压的关联参考方向是指电流与电压的参考方向一致，即电流的流向是从电压的高位点流向电压的低位点。

图1-12电流、电压关联参考方向与非关联参考方向4）电流、电压参考方向的几点说明（1）电流、电压的实际方向是客观存在的，有时容易确定，有时难以确定。它们的参考方向是由计算需要人为确定的，在电路分析和计算过程中，以参考方向为基础；（2）同一段电路中，电流参考方向选择不同，其数值相等但符号相反，电压的情况也一样，因此，电流值、电压值的正负只有在选定参考方向的情况下才有意义；（3）在电路分析和计算中，必须先标出电流和电压的参考方向，才能进行分析和计算；（4）为了方便分析电路，电路上的电流和电压一般选择关联的参考方向。任务二电路的基本物理量的计算与测量例1.2.1

某一电路如图1-13所示，各段电路的电流、电压的参考方向均已标注在图中。（1）指出哪一段电路的电流与电压是关联参考方向？哪一段是非关联参考方向？（2）已知I1=4A，I2=-3A，I3=7A，U1=-20V。指出各段电路电流的实际方向是什么？（3）由(2)中的已知条件判断，AB段电压的实际方向是什么？图1-13例1.2.1用图解（1）U2和I2、U3和I3是非关联参考方向，U1和I1是关联参考方向。（2）从已知条件可知，电流I1、I3为正值，表示它们的实际方向与参考方向相同；I2为负值，表示它的实际方向与参考方向相反。（3）从已知条件可知，U1为负值，表示它的实际方向与图示的参考方向相反，即B点是实际的高电位点，A点是实际的低电位点，该段电压的实际方向是从B点到A点。任务二电路的基本物理量的计算与测量3.电动势1）电动势的基本概念电动势是描述电源性质的重要物理量。电源的电动势和非静电力的功密切联系。所谓非静电力，主要是指化学力和磁力，如干电池内部化学作用产生的化学力。在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。非静电力所做的功反映了其他形式的能量有多少变成了电能。因此在电源内部，非静电力做功的过程是能量相互转化的过程。电源的电动势正是由此定义的，即非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称为电源的电动势。电源的电动势用符号E表示，在数值上等于非静电力把单位正电荷从电源的低电位端经电源内部移到高电位端所做的功，单位和电压一样，也是伏特（V），电动势的计算公式为E=Wq（1-6)

式中，E为电动势；W为非静电力所做的功，单位为焦耳(J)；q为电荷量。不同的电源由于非静电力的来源不同，能量转换的形式也不同。化学电动势(干电池、纽扣电池、蓄电池等)的非静电力是一种化学作用，电动势的大小取决于化学作用的种类，与电源大小无关，如干电池无论是1号、2号、5号其电动势都是1.5V。发电机的非静电力是磁场对运动电荷的作用力。光生电动势(光电池)的非静电力来源于光电效应。压电电动势(晶体压电点火、晶体话筒等)的非静电力来源于机械功造成的极化现象。2）电动势的参考方向电动势的作用是把正电荷从低电位点移动到高电位点，使正电荷的电势能增加，所以规定电动势的实际方向是由低电位指向高电位，即从电源的负极指向电源的正极。在电路中，电源的极性和电动势的数值一般都是已知的，所以一般电动势的参考方向都取与实际方向相同的方向，即由电源的负极指向电源的正极3）电源端电压与电动势的关系（1）电源端电压U反映的是电场力在外电路将正电荷由高电位点（正极）移向低电位点（负极）做功的能力。电动势E反映的是电源力将电源内部的正电荷从低电位点（负极）移向高电位点（正极）做功的能力。（2）若不考虑电源内损耗，则电源电动势在数值上与它的端电压相等，但实际方向相反，即E=-UAB，如图1-14所示。

电源对电路的作用效果可以用电动势来表示，也可以用电压来表示，电动势E和电压UAB反映的是同一件事，所以，在很多情况下，常常不是用电动势E而是用电源正负极之间的电压来表示电源的作用效果。图1-14电源电动势和电压之间的关系电功，简单地说就是电流所做的功。电流在经过电器设备时会发生能量的转换，能量转换的大小就是电流所做功的大小，用符号W表示，单位为焦耳（J）。能量转换的速率就是电功率，即单位时间内电器设备能量转换的大小，简称为功率。电功率的符号用P表示，单位为瓦（W），在电流、电压关联参考方向下，电功率的计算公式为P=dWdt=ui（1-7)P>0时表示元件消耗电功率，P<0时表示元件发出电功率，即当u与i的实际方向相同时，表明该元件消耗电功率。反之，当u与i的实际方向相反时，表明该元件发出电功率。4.电功与电功率例1.2.2

某个直流电路如图1-15所示，取参考方向与实际方向相同，已知电路的电流I=0.8A，元件1两端的电压U1=3V，元件2两端的电压U2=-1V，元件3两端的电压U3=-2V，求各元件的电功率，并指出是消耗电功率还是发出电功率。

图1-15例1.2.2用图任务二电路的基本物理量的计算与测量解元件1：P1=U1×I1=0.8A×3V=2.4VP1>0,元件1消耗电功率；元件2：P2=U2×I2=0.8A×（-1）V=-0.8VP2<0,元件2发出电功率；元件3：P3=U3×I3=0.8A×（-2）V=-1.6VP3<0,元件3发出电功率。二、欧姆定律伏安特性就是大家所熟悉的欧姆定律。欧姆定律是电学中的一个基本定律，表明电路中电流、电压和电阻三者之间的基本关系，表述为：在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。其公式为I=UR （1-8)

式中，R为电阻器的电阻大小，国际单位制中，单位为欧姆（Ω）；U为电阻器两端的电压，I为流过电阻器的电流。实际应用中欧姆定律有以下两种。（1）部分电路欧姆定律,也称做外电路欧姆定律,它忽略电源内阻,把电源看成一个理想的电动势提供者，如图1-16所示。图1-16部分电路欧姆定律当电流、电压为关联参考方向时，部分电路欧姆定律可表示为电流=电压/电阻I=U/R(1-9)上述公式还可以推导出如下公式：电压=电流×电阻U=I×R电阻=电压/电流R=U/I

（1-10)

任务二电路的基本物理量的计算与测量（2）全电路欧姆定律,也称为闭合电路欧姆定律，它不忽略电源中的内阻，电源不再是一个理想的电动势提供者，而是一个具有内阻的电源，如图1-17所示。图1-17全电路欧姆定律图1-17中，电源的内阻用RS表示，当电流、电压为关联参考方向时，全电路欧姆定律表示为电源的电动势=外电路的电压+电流×电源的内阻

即U=U′+I×RS （1-11)

也可表示为电源的电动势=总电阻×电流

即U=I×(R+RS) （1-12)

式（1-11）和式(1-12)中的电流含义相同。任务二电路的基本物理量的计算与测量例1.3.1

如图1-17所示，电源两端的电压为3V,内阻为0.2Ω,电阻器的电阻为6Ω。（1）忽略电源内阻,求电路中的电流？（2）不忽略电源内阻,求电路中的电流？图1-17解（1）忽略电源内阻，即RS=0,运用部分电路欧姆定律进行求解。I=UR=3V6Ω=0.5A(2)不忽略电源内阻，即RS=0.2Ω,运用全电路欧姆定律进行求解。I=UR+RS=3V(6+0.2)Ω≈0.484A技能训练常用电路测量仪器的使用一、实验目的（1）熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。（2）掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。（3）熟悉电工仪表测量误差的计算方法。二、原理说明（1）为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。（2）用“分流法”测量电流表的内阻如图1-18所示。A为被测内阻(RA)的直流电流表。测量时先断开开关S，调节直流电流源的输出电流I使A表指针满偏转。然后合上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有R1为固定电阻器之值，RB可由电阻箱的刻度盘上读得。IA＝IS＝I/2

RA＝RB//R1图1-18可调直流电流源技能训练常用电路测量仪器的使用（3）用“分压法”测量电压表的内阻。如图1-19所示。V为被测内阻(RV)的直流电压表。测量时先将开关S闭合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。此时有： RV＝RB＋R1电压表的灵敏度为： S＝RV/U(Ω/V)式中U为电压表满偏时的电压值。图1-19可调直流稳压源技能训练常用电路测量仪器的使用

图1-20示例电路技能训练常用电路测量仪器的使用

技能训练常用电路测量仪器的使用三、实验设备名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0~30V12可调直流恒流源0~500mA13指针式万用表MF-47或其他1自备4元件箱1TKDG05序号技能训练常用电路测量仪器的使用技能训练常用电路测量仪器的使用四、实验内容1）根据“分流法”原理测定指针式万用表（MF47型或其他型号）直流毫安0.5mA和5mA档量限的内阻。线路如图1-18所示。被测电流表量限计算内阻S断开时表读数（mA）S闭合时表读数（mA）RB（Ω）R1（Ω）计算内阻RA（Ω）0.5mA5mA（2）根据“分压法”原理按图1-19接线，测定指针式万用表直流电压2.5V和10V档量限的内阻被测电流表量限计算内阻S闭合时表读数（V）S断开时表读数（V）RB（KΩ）R1（KΩ）计算内阻Rv（KΩ）S(Ω/V)2.5V10V技能训练常用电路测量仪器的使用技能训练常用电路测量仪器的使用（3）用指针式万用表直流电压10V档量限测量图1-20电路中R1上的电压U′R1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。UR2R1R10V(KΩ)）计算值UR1（V)实测值U′R1(V)绝对误差(V)相对误差%10V10KΩ50KΩ五、实验注意事项（1）在开启DG04挂箱的电源开关前，应将两路直流隐压电源的输出调节旋钮调至最小（逆时针旋到厎），并将恒流源的输出粗调旋钮拨到2mA档，输出细调旋钮应调至最小。接通电源后，再根据实验需要缓慢调节。（2）当恒流源输出端接有负载时，如果需要将其粗调旋钮由低档位向高档位切换，必须先将其细调旋钮调至最小。否则输出电流会突增，可能会损坏外接器件。（3）电压表应与被测电路并接，电流表应与被测电路串接，并且都要注意正、负极性与量程的合理选择。（4）实验内容1、2中，R1与RB并联，可使阻值调节比单只电阻容易。R1的取值应与RB相近。（5）本实验仅测试指针式仪表的内阻。由于所选指针表的型号不同，实验中所列的电流、电压量程及选用的RB、R1等均会不同。实验时应按选定的表型自行确定。技能训练常用电路测量仪器的使用六、思考题（1）根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？（2）用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。（3）如图1-21（a）、(b)为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际阻值为Rx,电压表的内阻为Rv,电流表的内阻为RA,求两种电路测量电阻Rx的相对误差。图1-21技能训练常用电路测量仪器的使用七、实验报告（1）列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。（2）分析实验结果，总结应用场合。（3）对思考题的计算。技能训练常用电路测量仪器的使用

电源是电路中一个非常重要的装置，它的作用是将非电能转换为元件的电能或电信号，为电路提供电能，生活中常见的电源有干电池、蓄电池、太阳能电池、发电机和电子稳压、稳流装置等。

电源可以用两种不同的电路模型来表示。一种是用电压的形式来表示，称为电压源；一种是用电流的形式来表示，称为电流源。图1-22理想电压源与实际电压源对照图电压源是实际电源的一种抽象，它向外电路提供较为稳定的电压，其输出电压不随负载变化而变化，即伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线，可以这样向外电路提供稳定电压的电源称为电压源。理想的电压源具有如下两个基本性质：一、电压源(1)理想的电压源的输出电压值是一个恒定值。(2)流过理想电压源的电流不由电压源本身决定，而由与它连接的外电路来确定。理想电压源的几点说明：(1)在实际生活中，理想电压源是不存在的，但有些实际电源在一定条件下可近似地看做理想电压源,例如，在一定条件下，电源的内阻很小，其输出电压几乎不随负载变化而变化，这样的电源可以看成是理想电压源。(2)实际电源可以用一个理想电压源E和一个小电阻串联R0的模型来表示。当电压源中有电流流过时，必然在内阻上产生电压降，因此，实际电压源的端电压U可表示为U=E-IR0（1-26）(3)电源内阻RS越小，输出电压变化越小，也就越稳定，当内阻RS为零（相当于电源的内阻RS短路）时，端电压U等于电源输出E，此时，可看成是理想电压源。理想电压源和实际电压源的对照如图1-22所示。任务三电压源与电流源的等效变换二、电流源

电流源是实际电源的一种抽象，它向外电路提供较为稳定的电流，其输出电流不随负载变化而变化，即伏安特性U=f(I)是一条垂直于I轴的直线，可以这样向外电路提供稳定电流的电源，称为电流源。理想的电流源具有如下两个基本性质：(1)理想电流源的输出电流值是一个恒定值。(2)理想电流源两端的端电压不由电流源本身决定，而由与它连接的外电路来确定。理想电流源的几点说明：(1)与理想电压源一样，在实际生活中，理想电流源也是不存在的，但有些实际电源在一定条件下可近似地看做理想电流源，例如，在一定条件下，电源的内阻很大，其输出电流几乎不随负载变化而变化，这样的电源就可以看成是理想电流源。(2)实际电源可以用一个理想电流源IS和一个大电阻RS并联的模型来表示。当有电流流过大电阻RS时，必然会产生分流作用，因此，实际流过电流源的电流I与电流源产生的电流IS之间的关系可表示为I=IS-U/RS （1-27）理想电流源和实际电流源的对照，如图1-23所示。图1-23理想电流源与实际电流源对照图任务三电压源与电流源的等效变换（3）电源内阻RS越大，输出电流变化越小，也就越稳定，当内阻RS为无穷大∞（相当于电源的内阻RS短路）时，流过电流源的电流I等于电流源产生的电流IS，可看成是理想电流源。任务三电压源与电流源的等效变换

在电路分析当中，有些复杂的电路网络中含有多个电源（电压源和电流源），常常需要将电源进行合并，成为一个等效电源，这种从复杂到简化等效电路的分析方法称为电源等效变换法。

一个实际电源可以用电压源模型来等效，也可以用电流源模型来等效。在电路分析时，为了方便，当两个电源模型满足一定条件时，就可以等效互换，对负载和外电路效果都是一样的，这种方法称为电压源和电流源等效变换。已知一个电压源电路模型和一个电流源电路模型，如图1-24示。三、电压源和电流源的等效变换图1-24理想电压源和理想电流源的等效变换图1-24(a)中，根据基尔霍夫电压定律，可列出如下方程：I=E/（R+RS）

（1-28）图1-24(b)中，根据基尔霍夫电压定律，可列出如下方程：I=IS-ISR

/（R+RS）I=ISRS/（R+RS）

（1-29）从式（1-28）和式(1-29)可以得出，电压源与电流源等效变换的条件是它们的内阻RS相等。它们之间的变换公式为E=ISRS

（1-30）图1-24理想电压源和理想电流源的等效变换说明：（1）因为理想电压源的电压恒定不变，所以任何与理想电压源并联的元件对外电路不起作用，等效变换或电路分析时可以省掉。（2）同理，因为理想电流源的电流也是恒定不变的，所以与理想电流源串联的任何元件对外电路不起作用，等效变换或电路分析时可以省掉。（3）因为理想电压源的内阻等于零，理想电流源的内阻等于无穷大，所以理想电压源与理想电流源之间不存在等效变换，本节讲的是电压源与电流源的等效变换。（4）电压源与电流源进行等效变换时，要注意电压源E与电流源IS的参考方向。任务三电压源与电流源的等效变换例1.8.1

已知某一多电源电路如图1-25所示，请用电源等效变换分别把它们简化成电压源和电流源图1-25例1.8.1用图解（1）简化为电压源。根据电压源与电流源的转换公式，可将3A的电流源和8Ω的电阻等效为24V的电压源和8Ω的内阻，根据图中电流源的参考方向，可得等效后的电压源的方向如图1-26所示。

再根据基尔霍夫电压定律，可得最后的电压源如图1-27所示。图1-26示例图图1-27例1.8.1简化后的电压源任务三电压源与电流源的等效变换（2）简化为电流源。将29V的电压源和8Ω的电阻等效为一个电流为3.625A、内阻为8Ω的电流源，如图1-28所示。图1-28例1.8.1简化后的电流源任务三电压源与电流源的等效变换任务四

基尔霍夫定律的应用

在学习电路时,经常会用欧姆定律、并联和串联等知识去解决一些电路的计算问题。这些知识在解决一些简单的电路问题时没有问题，但如果遇到一些复杂的电路问题，如图1-29所示的电桥电路时，就非常困难了。本节通过介绍基尔霍夫定律来解决这些问题。图1-29电桥电路在一个电路的内部，各段的电流、电压之间相互影响、相互制约，成为一个具有内在规律的统一系统。基尔霍夫定律就是从电路的整体揭示电路各段之间电流、电压之间的必然联系的。图1-29电桥电路在学习基尔霍夫定律之前，先学习几个相关的电路名词和术语。支路：电路中的每一分支均称为支路。结点：电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为结点，如图1-29中的a点和b点。回路：一条或多条支路所组成的闭合回路。网孔：中间没有支路穿过的独立回路。无论一个电路有多复杂，它都是由一些结点、支路和闭合回路组成的。基尔霍夫定律规定了电路中任一结点电流和任一闭合回路各段电压所必须服从的约束关系，是电路分析的基本理论依据。基尔霍夫定律包括两个部分：基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。基尔霍夫电流定律应用于结点，基尔霍夫电压定律应用于回路。任务四

基尔霍夫定律的应用任务四

基尔霍夫定律的应用一、基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律的英文缩写为KCL。1.基尔霍夫电流定律及其应用

基尔霍夫电流定律是如何表述的呢？下面根据一个相关的例子来介绍基尔霍夫电流定律。日常生活中的水管，往往在主干水管接了很多的分支，分支的一端会连接到居民家里，居民的用水量可以由安装在家里的水表读出来。有时候我们想知道在这条主干上的水流量，是不是就要把所有居民的水表读出然后加起来呢？当然不是，只要读出安装在主干上水表的读数就知道了居民的总用水量，同理对于电路也是如此。基尔霍夫电流定律是有关结点电流的定律，文字描述及方程式为：（1）电路中任一瞬间，流出任一结点的电流之和恒等于流入结点的电流之和。流入、流出指参考方向是指向还是背向结点。指向为流入，背向为流出。

∑i出=∑i入或∑i入=∑i出 (1-21)（2）电路中任一瞬间，任意结点上电流代数和恒等于零。正、负由参考方向决定，一般流入为正，流出为负。

∑i=0 （1-22)任务四

基尔霍夫定律的应用

以图1-30电路中的A点为例，本点处的基尔霍夫电流公式为i1=i2+i3或i1-i2-i3=0 （1-23)

图1-30A点的基尔霍夫电流定律列写基尔霍夫电流方程的步骤为：（1）选定结点。（2）标出各支路电流的参考方向。（3）针对结点应用基尔霍夫电流定律（KCL）列出方程。任务四

基尔霍夫定律的应用2.基尔霍夫电流定律的扩展应用根据电流连续性原理，基尔霍夫定律不仅适用于结点，还可以应用于电路的某一部分。基尔霍夫定律扩展应用表示为电路中任意假设的封闭面（广义结点），其电流代数和等于零，如图1-31所示。图1-31基尔霍夫电流定律扩展应用任务四

基尔霍夫定律的应用例1.6.1如图1-32所示，在给定电流参考方向I1=4A，I2=2A，I3=-5A，I4=3A，I5=-3A，求I6的大小？图1-32示例图解根据KCL，得I1-I2-I3+I4+I5-I6=0I6=I1-I2-I3+I4+I5=4A-2A-(-5)A+3A+(-3)A=7A二、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律的英文缩写为KVL。1.基尔霍夫电压定律及其应用基尔霍夫电压定律是确定一个回路内部各段电压之间关系的定律，文字描述为：（1）电路中任一瞬间，沿任一回路各段电压的代数和恒等于零。（2）在任意闭合回路中，电动势代数和等于电阻压降的代数和。

如图1-33所示,回路①中的KVL为依据文字描述（1）可得表达式为I1R1-US1+I3R3=0，即∑U=0 （1-24)任务四

基尔霍夫定律的应用图1-33基尔霍夫电压定律依据文字描述（2）可得表达式为US1=I1R1+I3R3，即∑E=∑IR（1-25)列写基尔霍夫电压方程的步骤为：（1）选定回路，标出回路绕行的方向，绕行方向标注方法有以下两种，即顺时针法和逆时针法。（2）标出各支路电流、电压的参考方向。（3）对回路应用KVL定律列出方程。任务四

基尔霍夫定律的应用2.基尔霍夫电压定律的扩展应用

基尔霍夫电压定律不仅适用于实在的闭合回路，而且适用于闭合的假想回路，可推广应用到任何一个开口电路。例如图1-34所示中A、C两点之间的电压UAC，可假想A、C之间是连通的，构成闭合回路A-B-C-A。条件是A、C两点之间的电压UAC保持不变。列出的KVL方程为US+U4-U3-UAC=0

式中，UAC为KVL扩展的一个替代电压。图1-34基尔霍夫电压定律的扩展应用任务四

基尔霍夫定律的应用任务四

基尔霍夫定律的应用例1.6.2已知某电路如图1-35所示，US=21V，IS=2Ａ，R1=2Ω,R2=4Ω，求:(1)电流源的端电压U；(2)A、B两点之间的电压UAB。图1-35例1.6.2用图解(1)电流源是向外提供恒定电流的，电流源两端也有电压，取其电压为U，根据KVL，列出方程为US-ISR1-ISR2-U=0代入数据计算得21V-2A×2Ω-2A×4Ω-U=0U=9V(2)根据KVL的扩展应用可得US-ISR1-UAB=0代入数据计算得UAB=US-ISR1=21V-2A×2Ω=17V基尔霍夫的两个定律是电路分析中最重要的基本定律之一，应该深入理解，认真掌握其应用。任务四

基尔霍夫定律的应用技能训练基尔霍夫定律的验证一、实验目的1）验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2）学会用电流表连接电流插头、插座测量各支路电流。3）学会用电压表测量各元件两端电压。二、实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。基尔霍夫电流定律(KCL)：即对电路中的任一个节点而言，应有∑I=0。基尔霍电压定律(KVL)：对任何一个闭合回路而言，应有∑U=0。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0～30V二路2万用表MF-47或其他1自备3直流数字电压表0-200V14基尔霍夫定律实验电路板DGJ-03表3.1技能训练基尔霍夫定律的验证四、实验内容用DGJ-03挂箱的“基尔霍夫定律”线路，连接线路，如图1-36所示。图1-36图1-37技能训练基尔霍夫定律的验证1）实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图1-36中的I1、I2、I3的方向已设定。三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。2）分别将两路直流稳压电源接入电路，令U1=6V，U2=12V。3）熟悉电流插头的结构，如图1-37所示，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、-”两端。4）将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出电流值并记入表3.2。5）用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记入表3.2。技能训练基尔霍夫定律的验证被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1（V）U2(V)UFA(V)UAB（V）UAD（V）UCD(V)UDE(V)计算值测量值相对误差表3.2技能训练基尔霍夫定律的验证五、实验注意事项1）本实验电路板系多个实验通用，本次实验需用到电流插座。2）所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。3）防止稳压电源两个输出端碰线短路。4）用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。技能训练基尔霍夫定律的验证六、预习思考题（1）根据图3.1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。（2）实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理?在记录数据时应注意什么?若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢?技能训练基尔霍夫定律的验证七、实验报告（1）实验名称：（2）实验目的：（3）实验原理：简单说明原理，并附上实验电路图。（4）根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。（5）根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。技能训练基尔霍夫定律的验证任务五

叠加原理的应用在电路中，电源是提供电能的装置，当一个电路中有多个电源时，各支路上的电流和电器元件两端的电压是这多个电源共同作用的结果。叠加原理是指在线性电路中，任一支路上的电流或元件两端的电压都是电路中各个电源单独作用时在该支路中产生的电流或元件两端电压的代数和。叠加原理是线性电路中的一个重要原理，它反映了线性电路的两个基本特点：叠加性和比例性。下面通过求解如图1-38所示电路中的I3来说明叠加原理。图1-38叠加原理图

{{任务五

叠加原理的应用

{任务五

叠加原理的应用使用叠加原理时，应注意的几个问题：(1)叠加原理只能用来计算和分析线性电路上的电流和电压，对非线性电路，叠加原理不适用。(2)在使用叠加原理进行计算时，要注意电流和电压的参考方向，求和时要注意各个电流和电压的正负。(3)叠加之前分离各个电源时，对于其他的电源，电压源用短路来代替，电流源用开路来代替。(4)像功率等，不是电流或电压一次函数的量，不能用叠加原理来计算。任务五

叠加原理的应用一、实验目的（1）验证线性电路叠加定理的正确性，加深对线性电路的叠加性的认识和理解。（2）学习双路稳压电源的使用方法。二、实验原理叠加定理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过任何一条支路的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立电源单独作用时在该支路上所产生的电流或电压的代数和。当某一独立电源单独作用时，其他独立电源应为零，即独立电压源短路，独立电流源开路。技能训练叠加定理的验证三、实验器材序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源0~30V可调二路2万用表MF-47或其他1自备3直流数字电压表0~200V14直流数字毫安表0~200mV15迭加原理实验电路板1DGJ-03表3.3技能训练叠加定理的验证四、实验内容实验线路如图1-39所示，用叠加原理电路板。图1-39技能训练叠加定理的验证1）将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。（2）令U1电源单独作用，将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧。用直流数字电压表和毫安表(接电流插头)测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，将数据记入表34。（3）令U2电源单独作用，将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧，重复实验步骤2的测量和记录，将数据记入表3.4。（4）令U1和U2共同作用，将开关K1和K2分别投向U1和U2侧，重复上述的测量和记录，将数据记入表3.4。技能训练叠加定理的验证表3.4测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1（mA）I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1U2共同作用技能训练叠加定理的验证（5）将R5换成二极管，将开关K3投向二极管侧，重复1～4的测量过程，数据记入表3.5。测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1（mA）I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1单独作用U2单独作用U1U2共同作用表3.5（6）任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4)的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。技能训练叠加定理的验证五、实验注意事项

（1）用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压时应注意仪表的极性，正确判断测得值的+、一号后，将数据记入表格。

（2）根据电路中实际电流和电压值的大小，注意及时更换仪表的量程。六、预习思考题（1）在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作?可否直接将不作用的电源U1或U2短接置零?（2）实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性成立吗?为什么?技能训练叠加定理的验证七、实验报告（1）实验名称：（2）实验目的：（3）实验原理：简单说明原理，并附上实验电路（4）根据实验数据认真填写表3.4和3.5。（5）各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理得出？试用上述实验数据进行验证。（6）通过实验和分析表3.4和3.5的实验数据，得出什么样的结论？技能训练叠加定理的验证任务六戴维南定理的应用一、基本知识

任何一个通过两个端点与外电路相连接的网络，不管其内部结构如何，都称为二端网络。如图1-40（a）、(b)所示的电路都是二端网络。

根据二端网络内部是否包含独立的电源，二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络。如图1-40(a)所示的二端网络为无源二端网络，即网络内部不包含独立的电源；如图1-40(b)所示的二端网络内部包含独立的电源，称为有源二端网络。一般在书面表示中，用一个带有字母P的方框表示无源二端网络，如图1-41(a)所示；用一个带有字母A的方框表示有源二端网络，如图1-41(b)所示。图1-40二端网络图1-41二端网络的表示符号任务六戴维南定理的应用1.无源线性二端网络的等效电阻

任何一个无源线性二端网络，其端电压与端电流之间的关系是线性的，它们的比值是一个常数。所以，一个无源线性二端网络总可以用一个等效电阻R0来代替，该等效电阻称为无源线性二端网络的输入电阻。无源线性二端网络的等效电阻一般可以用如下两种方法求得：（1）直接利用电阻的串、并联或YΔ等效变换等方法逐步简化求得，这种方法适用于电路结构和元件参数已知的情况。

（2）外加电源法，如图1-42所示，在无源线性二端网络P的端口施加一激励电源US（或IS），可测量或计算网络端口的响应I（或U）,通过计算得到等效电阻R0为R0=U/SI=U/IS （1-31）

这种方法对于那些结构及元件参数不清楚的网络,可利用实验进行测量求解。任务六戴维南定理的应用二、无源线性二端网络等效电阻和戴维南定理图1-42无源线性二端网络外加激励任务六戴维南定理的应用2.戴维南定理

对于一个有源线性二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻串联电路来等效。该电压源的电压等于有源二端网络的开路电压Uoc；电阻等于将有源线性二端网络变成无源线性二端网络后的等效电阻R0，这就是戴维南定理。用一个电压源和电阻串联电路来等效的模型称为戴维南等效模型。下面通过求解如图1-43所示有源线性二端网络电路中的戴维南等效电路来进一步说明戴维南定理的内容。图1-43戴维南定理等效求解任务六戴维南定理的应用图1-44中，(a)为原电路，（b)为戴维南等效电路。有源二端网络的开路电压就是端口电流为零时的端电压，求解请参考图1-44(a)；等效电阻R0就是网络中无电源情况下的电阻大小，即把独立电源全部视为零，让其短路或开路，求解请参考图1-44（b）。

解有源二端网络的等效电压Uoc得Uoc=18V解有源二端网络的等效电阻R0得R0=8Ω图1-44求解等效电压和等效电阻任务六戴维南定理的应用技能训练

戴维南定理的验证一、实验目的（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。图1-45（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。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接，理想电流源视为开路)时的等效电阻。Uoc(Us)和R0称为有源端网络的等效参数。二、实验原理技能训练

戴维南定理的验证（2）有源二端网络等效参数的测量方法①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，然后再将其输出短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻为R0=UOC/ISC如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路，则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。②伏安法测R0用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1-45所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻R0=tgφ=ΔU/ΔI=UOC/ISC技能训练

戴维南定理的验证三、实验设备表3-6序号名称型号与规格数量备注1压电源0~30V12直流恒流源

0~500mA13直流数字电压表0~200V14直流数字毫安表0~200mA15万用表MF-47或其他1自备6可调电阻箱0~99999.9Ω1DGJ-057电位器1K/2W1DGJ-058戴维南定理实验电路板1DGJ-03技能训练

戴维南定理的验证四、实验内容被测有源二端网络如图1-46（a）所示。图1-46技能训练

戴维南定理的验证(1)用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、Ro按图1-46（a）接入稳压电源Us=12V，恒流源Is=10mA，不接入RL。测出Uoc和ISC,计算出Ro。(测Uoc时，不接入毫安表。Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc(Ω)表3-7技能训练

戴维南定理的验证(2)负载实验按图1-46（a)接入RL。改变RL阻值为1k、2k、.......9k，测出有源二端网络的外特性曲线，所测数据记入表3.8中。表3.8实验记录1RL/kΩ123456789U/VI/mA技能训练

戴维南定理的验证RL/kΩ123456789U/VI/mA(3)验证戴南定理：从电阻箱上取得按步骤“1)”所得的等效电阻R0值，然后把直流电压源调到按步骤“1)”所测得的开路电压Uoc值，与R0串联，如图1-46(b)所示。仿照步骤“2)”测其外特性，对戴南定理定理进行验证，所测数据记入表3.9中。表3.9实验记录2技能训练

戴维南定理的验证(4)有源二端网络等效电阻RO的直接测量法。在图1-46(a)中，将被测有源二端网络内的所有独立电源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两点用一根导线接），然后直接用多用表的欧姆挡测负载开路时A、B两点间的电阻，即得有源二端网络的等效电阻R0。技能训练

戴维南定理的验证五、实验注意事项(1)测量时应注意电流表量程的更换。(2)步骤“4)”中，电压源置零时不可将稳压源短接。(3)用多用表直接测Ro时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。(4)改接线路时，要关掉电源。六、预习思考题（1）在求戴维南等效电路时，作短路试验条件是什么?在本实验中可否直接作负载短路实验?请实验前对线路3.5(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。（2）说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法。技能训练

戴维南定理的验证七、实验报告（1）实验名称：（2）实验目的：（3）实验验原理：简单说明原理，并附上实验电路图。（4）整理实验数据，并填写在实验报告中。（5）根据步骤（2）、（3）、（4）分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。技能训练

戴维南定理的验证谢谢大家项目二单相交流电路的分析与测量任务一交流电路的基本概念认知任务二单一参数交流电路的分析技能训练日光灯功率因素的提高任务三电阻、电容、电感串联交流电路

在我们日常生活中，电路中输送电能和传递电信号的电流和电压，就其对时间变化的规律来看，可分为两大类，一类是前一章介绍过的直流电量，如干电池组成的照明电路；另一类是交流电量，如家庭用电电路。在交流电量中，正弦交流电应用最为典型，也最为广泛。正弦交流电获得广泛应用的原因是：第一，正弦交流电易于产生、传输和转换，具有产生容易、成本低廉的优点；第二，就正弦交流电的用电设备来说，如由三相交流电源供电的三相异步电动机，具有结构简单、价格便宜、使用维护方便等优点，成为日常生活中使用最多的设备；第三，在需要使用直流电的地方，利用整流设备可以方便地将交流电转换成直流电。任务一单相交流电路的分析与测量一、正弦交流电的一些基本概念

在实际工程中所遇到的电流、电压，在大多数情况下，其大小和方向都随时间的变化而变化，这类电量称为交流电。因为交流电的大小随时都在变，所以某一时刻的电量称为交流电的瞬时值，在选定参考方向以后，用带有正、负号的数值来表示交流电在某一瞬间的大小和方向。交流电量一般用小写字母来表示，如用i表示交流电流，用u表示交流电压。

以时间为横轴，以交流电流或交流电压为纵轴，可以画出交流电量瞬时值随时间变化的图形，称为交流电波形图。如图2-1所示为正弦交流电波形图，其中图2-1(a)为正弦交流电流波形，图2-1(b)为正弦交流电压波形。任务一单相交流电路的分析与测量图2-1正弦交流电波形图任务一单相交流电路的分析与测量

根据交流电波形图，可以写出交流量瞬时值与时间变化的数学关系表达式，这种表达式称为交流电的瞬时值表达式，也称交流量解析式，也包括交流电流瞬时值表达式和交流电压瞬时值表达式。图2-1(a)中的交流电流瞬时值表达式为i=Imsin(ωt+ψi) （2-1）图2-1(b)中的交流电压瞬时值表达式为u=Umsin(ωt+ψu)（2-2）交流电量很多是随时间呈周期性变化的，这样的交流量称为周期性交流量，简称为周期量。随时间呈正弦规律变化的交流量称为正弦交流量，简称为正弦量。

正弦交流电易于产生，在传输过程中易于变压实现远距离传输，且交流电器设备与直流电器设备相比，具有结构简单，便于使用和维修等优点，所以正弦交流电在实践中得到了广泛的应用。工程中一般所说的交流电（AC），通常都指正弦交流电。在式（2-1)和式（2-2）中Im（或Um）、ω、ψi（或ψu）是正弦交流量之间进行比较和区分的依据，决定正弦变量瞬时变化的特征，这三个物理量通常被称为正弦电量的三个要素，分别叫做最大值Im（或Um）、角频率（ω）和初相位ψi（或ψu）。任务一单相交流电路的分析与测量二、正弦量的三要素上节中提到了最大值（Im或Um）、角频率（ω）和初相位（ψi或ψu）是决定正弦量变化特征的三要素，本节将详细介绍正弦量三要素及相关的一些概念。1.最大值和有效值式（2-1)和式（2-2）中Im和Um是正弦量（正弦交流电流和正弦交流电压）在它们变化过程中所能达到的最大值，称为最大值，也称为幅值，一般用大写字母加下标注m表示。为了确切地反映交流电在能量转换方面的实际效果，工程上常采用有效值来表述正弦量。以交流电流为例，其有效值定义为：设一个交流电流i和一个直流电流I分别通过相同的电阻R，如果在某个相同的时间T（交流电流周期）内，它们产生相同的热效应，则这个交流电流i的有效值等于直流电流I的大小。根据定义有：W=∫T0i2Rdt

W=I2RT （2-3）{任务一单相交流电路的分析与测量式（2-3）表明，交流电量有效值的大小等于其瞬间值的二次方在一个周期内积分平均值的平方根，因此有效值也称均方根值。式（2-3）是交流量的有效值的定义式，它适用于任何周期性交流量。如果交流电流为正弦量，即i=Imsin(ωt+ψi)

其有效值用大写字母I表示，为I=(1/T∫T0I2msin2(ωt+ψi)dt)1/2=(1/T∫T0I2m(1-cos2(ωt+ψi)/2)dt)1/2=((I2m/2T)T)1/2=Im/21/2≈0.707Im （2-4)式（2-4）的结果表明，交流电量的有效值为最大值的12，约等于0.707。式（2-1）中表示的正弦电流也可以写成i=21/2Isin(ωt+ψi) （2-5）

式中，I为交流电流的有效值。任务一单相交流电路的分析与测量同理，式（2-2）中表示的正弦电压也可以写成u=21/2Usin(ωt+ψu) （2-6）

式中，U为交流电压的有效值。工程上，一般所说的交流电流、电压的大小，如无特别说明，均指有效值。例如，平时所说的日用照明电路的电压为220V，指的就是日用照明电路电压的有效值为220V，电气设备铭牌上所标的额定值以及交流电表标尺上的刻度指示的都是有效值。任务一单相交流电路的分析与测量2.周期、频率和角频率周期、频率和角频率都是表示正弦电量随时间变化快慢的物理量。正弦量随时间变化一周所经历的时间称为周期，用大写字母T表示，单位是秒（s）。正弦量在1秒时间内重复变化的周期数称为频率，用小写字母f表示，单位为赫兹（Hz），如果1秒钟内变化一个周期，频率是1Hz。周期与频率互为倒数关系，即f=1/T （2-7)在我国，发电厂提供的交流电的频率为50Hz，其周期T=0.02-s，这一频率称为工业标准频率，也称工频。其他工程技术领域还使用着不同频率的交流电，如电热技术中的电磁炉，使用的频率一般为100kHz~300kHz，无线电通信技术使用的频率范围大致为105kHz~(3×1011)kHz。正弦量变化一个周期与变化了2π弧度是相等的，所以正弦量随时间变化的快慢还可以用角频率ω来表示，角频率ω指的是正弦量在1秒时间内变化的角度，即ω=2πT=2πf （2-8)

式中，角频率ω的单位是弧度每秒（rad/s）。工频中交流电的角频率是ω=100πrad/s≈314rad/s。为了避免与机械学上的角度混淆，通常把正弦电量随时间变化的角度称为电角度，因此角频率又称为电角频率或电角速度。任务一单相交流电路的分析与测量

在交流电量的波形中，其横坐标（时间轴）既可以用时间（t）来标注，也可以用电角度来标注，如交流电流可以使用ωt来表示横坐标，图2-1(a)正弦交流电流量的波形图可变为如图2-2所示，它们的区别就是横轴的标注发生了变化。图2-2用ωt标注的正弦交流电流波形图任务一单相交流电路的分析与测量3.初相位

以正弦交流电流为例，图2-2中，(ωt+ψi)反映了正弦交流电流的变化进程，每一瞬间(ωt+ψi)值的大小称为相位角，简称相位。在计时起点t=0时的相位角ψi称为初相位，简称初相。正弦量的初相与计时起点有关，计时起点不同，初