学习情境二 指针式万用表的分析与制作课件

学习情境二指针式万用表的分析与制作知识目标．理解等效概念，掌握电阻的串、并联和混联电路的分析

；．掌握两种电源模型的等效变换；．掌握线性电路的一般分析方法和基本定理；．掌握戴维南定理的应用——最大功率传输定理；．了解受控源的概念和分类技能目标．能熟练运用电源模型的等效变换、弥尔曼定理、叠加定理、戴维南定理分析直流电路；．会运用戴维南定理分析负载的最大功率

素质目标．养成勤于思考的学习习惯；．培养学生分析电路的能力任务一认识分析直流电压/电流测量电路

任务二分析测试多电源电路

任务三分析测试等效电路

情境任务任务四制作指针式万用表

能力目标知识目标能应用电阻串并联关系分析电路;

能应用两种电源模型的等效变换分析电路

理解等效变换的概念；掌握电阻的串联、并联和混联电路的分析；掌握理想电源的串联与并联电路的分析；掌握两种电源模型的等效变换任务一认识分析直流电压/电流测量电路

问题的提出实体电路MF47A型万用表电路图电路能否进行简化？电阻之间会有什么关系？用什么方法可以简化电路？还有其他类型的万用表？等效的概念电阻的串并联电阻的混联理想电源的串并联知识一电路的等效20051.电路等效的一般概念等效网络若求解被代替的复杂电路中的电压和电流时，必须回到原电路中计算！两个二端网络对外表现相同的伏安特性2.电阻的串联、并联与混联（1）电阻的串联R1R2UI+–RUI+–串联电路电阻等效是“和”的关系即：R=R1+R2结论？（2）电阻的并联结论？R2R1IU+–UR+–I并联电路电阻等效是“倒数和的倒数”关系即：检验学习结果何谓电阻的串联？何谓电阻的并联？如何等效？电阻串联时，每个电阻上消耗的功率与自身电阻成正比还是反比？电阻并联时，每个电阻上消耗的功率与自身电导成正比还是反比？电阻串联时什么物理量是相同的？串联分压、并联分流分别是什么含义？MF47A型万用表的直流电流档电路图表头电路电阻与表头电路是什么关系？为什么R4>R3>R2?MF47A型万用表的直流电压档电路图串联分压是什么含义？体现在哪儿？（3）电阻的混联例•

已知图中U=10V，求I=？1KΩIU+–6KΩ3KΩ6KΩUR+–I解R=6//(1+3//6)=2KΩI=U/R=(10/2)=5mA串联US=

USkUS2+_－+US1注意参考方向US=

US1－

U

S25V+_+_5VI5V+_I+_USºº并联3.理想电源的串联与并联若第2个电压源为6V，端口电压能确定？

IS1

IS2

IS3

ISIS=

ISk注意参考方向IS=

IS1+

IS2－IS3

多个电流大小不同的恒流源可以串联连接吗？Us=IsR0内阻不变改并联Is=

UsR0U+–IaRLR0IS

R0US

b电源模型等效时数值关系IU+_bUSR0RL+_a内阻不变改串联知识二两种电源模型的等效变换电流源的方向与电压源的极性关系!？IU+_bUSR0RL+_aU+–IaRLR0IS

R0US

b对外部电路等效，对内部电路是否等效？理想电压源与理想电流源之间是否可以等效？任何一个理想电压源Us和某个电阻R串联的电路是否都可化为一个理想电流源为IS

和这个电阻并联的电路？例想想练练ISUS

ISUS

IS1

IS2US1US2？

US？

IS？

ISIs=Is2-Is1

在电路等效的过程中，与理想电流源相串联的电压源不起作用；与理想电压源并联的电流源不起作用。2

几种有源支路的等效变换I=0.5A6A+_U5

5

10V10V即：U=8×2.5=20V+_15V_+8V7

7

I例：5A3

4

7

2AI=？例：2A6A+_U5

5

8A+_U2.5

例：试用等效变换的方法计算2

电阻中的电流。–8V+–2

2V+2

I(d)2

4A2

2

2

2V+–I(c)由图(d)可得复习提问试用等效变换的方法计算电路中1

电阻中的电流。2

+-+-6V4VI2A

3

4

6

12A3

6

2AI4

2

11AI4

2

11A2

4A

解I4

2

11A2

4AI4

11A4

2AI2

13A电阻的串联、并联的定义；（深刻理解）电阻的串联分压公式、并联分流公式；（灵活运用）电阻混联的等效化简；（熟练掌握）两种电源模型的等效变换；（重点、难点）电源模型等效的注意点及技巧（重点掌握）小结任务一认识分析直流电压/电流测量电路

任务二分析测试多电源电路

任务三分析测试等效电路

情境任务任务四制作指针式万用表

能力目标知识目标能针对具体的电路选择适合的定理；能应用叠加定理分析多电源电路；

能应用弥尔曼定理分析多电源电路知道叠加定理和弥尔曼定理的应用条件；掌握叠加定理的思路及解题步骤;

掌握弥尔曼定理的思路及解题步骤

任务二分析测试多电源电路问题的提出I=1A数值之间会有什么样的关系呢？知识三叠加定理和齐性定理1

叠加定理(1)(2)+恒流源相当于开路恒压源相当于短路叠加定理(总结)：

(或电压）等于各个独立电源单独作用时在该支路产生的当线性电路中有几个独立电源共同作用时，各支路的电流电流（或电压）的代数和（叠加）。重点•叠加定理只适用于线性电路求电压和电流；不能求功率。•叠加时,不作用的电压源用短路线代替；不作用的电流源用开路代替。•叠加时注意参考方向下求代数和。已知E=10V、IS=1A，R1=10

，R2=R3=5

试用例(a)+–ER3R2R1ISI2+–US+–ER3R2R1I2'+–US'(b)E单独作用将IS断开R3R2R1ISI2

+–

US

(c)IS单独作用将E短接叠加原理求流过R2的电流I2和理想电流源IS两端的电压US。例用叠加定理求图所示电路中的I1和U。用叠加定理求图示电路中U。例3A2Ω+

12V+

6Ω8Ω3ΩabU电压源作用电流源作用2Ω+

12V+

6Ω8Ω3Ωab3A2Ω+

6Ω8Ω3ΩabI

解求下图电路中5

电阻的电压U

及功率P。想想练练+–5

+–U15

10A4

2

20V恒流源不作用时相当于开路+–5

+–U'15

10A4

2

20VU

=20

5+155

=5V恒压源不作用时相当于短路5

+–U"15

10A4

2

–10

5+1515

5=–37.5VU

=U=U'+U"=5+(－37.5)=－32.5V？P=5

(–32.5)2=221.25W？2

齐性定理（了解）齐次性（比例性）：线性电路中，所有的电压源和电流源都增大或者缩小K倍，则支路电流和电压也同样增大或者缩小K倍。MF47A型万用表的电阻档电路图可以用叠加定理求解吗？问题的提出电源的个数越多利用电源模型等效变换化简步骤越多，容易出错电源的个数很多时利用叠加定理求解非常繁琐，容易出错对于特殊的多电源电路是否存在简单的求解方法？知识四弥尔曼定理+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3－＋

US4R4I4①参考点独立节点这是独立节点吗？独立节点？电路中的节点如何确定？弥尔曼定理仅适用于只有一个独立节点的电路+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3－＋

US4R4I4①！电流流入独立节点为正，流出为负V1US1/R1+US2/R2－US4/R41/R1+1/R2+1/R3+1/R4=

=I4?例试用弥尔曼定理求图所示电路中的电流Ｉ。试求图所示电路中的节点电位Va。有哪几种方法？哪种方法最简便？每种方法的优缺点及适用场合？叠加定理、弥尔曼定理的应用条件；应用叠加定理时的注意点；（深刻理解）能运用叠加定理正确求解电路参数；（灵活运用）能运用弥尔曼定理正确求解支路电流；（难点）了解齐性定理小结任务一认识分析直流电压/电流测量电路

任务二分析测试多电源电路

任务三分析测试等效电路

情境任务任务四制作指针式万用表

能力目标知识目标能应用戴维南定理分析直流电路；会运用戴维南定理分析负载的最大功率

；

了解受控源的概念掌握戴维南定理的思路及解题步骤；掌握戴维南定理的应用—最大功率传输定理；了解受控源的分类任务三分析测试等效电路基本概念有源二端网络

无源二端网络电阻的混联化简？问题的提出baabababba线性有源二端网络

ab

a

bR0US+-这说明什么结论呢？MF47A型万用表的电阻档电路图电路能化成最简形式吗？电路是含源二端网络吗？知识五戴维南定理与诺顿定理1

戴维南定理线性有源二端网络

ab

a

bR0US+-一个线性含源二端电阻网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻串联的模型来代替。该电压源的电压等于含源二端网络的开路电压UOC

，电阻等于该网络中所有电压源短路、电流源开路时的等效电阻RO。只求解某一条支路电流或电压电压源的极性与开路电压的极性保持一致！戴维南定理的实验法保护电阻

+UOC

R0abA

+UOC

R0abARL例R1R3+_R2R4R5UI5已知：R1=20

、R2=30、R3=30、R4=20、U=10V求：当R5=16时，I5=?R5I5R1R3+_R2R4U有源二端网络求开路电压UOC解UOC20Ω+_A+_30Ω30Ω20Ω10VBCD再求输入电阻RABC20ΩA30Ω30Ω20ΩBDR0=RAB=20//30＋30//20=12+12=24Ω

A2V24Ω+_16ΩI5B注意电压源的极性方向所求支路重新置于AB之间电路如图，已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4

，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。例E1I1E2I2R2I3R3+–R1+–abR2E1E2+–R1+–ab+U0C–UocR0+_R3abI3戴维南定理解题步骤归纳（1）将待求支路与原有源二端网络分离，对断开的两个端钮分别标以记号（如A、B）；（2）应用所学过的各种电路求解方法，对有源二端网络求解其开路电压UOC；（3）对无源二端网络求其入端电阻RAB；（4）画出戴维南等效电路，将断开的待求支路接上，根据欧姆定律或分压、分流关系求出电路的待求响应。想想练练用戴维南定理求所示电路中的U。3A2Ω+

12V+

6Ω8Ω3ΩabU求电路中的电流I和电压Uab。想想练练10A8Ω6Ω20ΩIab20Ω+40V

4Ω2

诺顿定理

对外部电路而言，任何一个有源二端线性网络都可以用一个理想电流源和一个电阻并联的电源来等效代替。

R0RLab+U–IIS有源二端网络RLab+U–I等效电源R0：IS

：有源二端网络的短路电流，即将a、b短接后的短路电流。端口内除去所有电源后端口处的等效电阻。（理想电压源短路，理想电流源开路）ab思考分析下例含源二端网络的戴维南等效电路

等效电路参数无法计算怎么办？知识六最大功率传输定理一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。i+–uA负载应用戴维南定理对PL求导：RL

P0Pmax最大功率匹配条件若用诺顿等效电路，则

注意最大功率传输定理用于一端口电路给定,负载电阻可调的情况;一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于端口内部消耗的功率,因此当负载获取最大功率时,电路的传输效率并不一定是50%;计算最大功率问题结合应用戴维南定理或诺顿定理最方便.例电路如图所示。试求：(l)RL为何值时获得最大功率；(2)RL获得的最大功率。RL10V2Ω2ΩUOC10V2Ω2ΩabRL5V1Ω例