专题二 复杂电路及电容器（教案）-河北省职教高考《汽车电工电子基础》（高教版） 专题复习讲练测

专题二 复杂电路及电容器（教案）-《汽车电工电子基础》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解电路的基本术语：包括电压、电流、电阻、电功率等基本概念，以及串联、并联、电路图符号等。 2.掌握基尔霍夫定律：能够应用基尔霍夫定律解决复杂电路中的电压和电流分布问题。 3.熟悉支路电流法：能够利用支路电流法简化复杂电路，分析各支路中的电流。 4.了解戴维宁定理：理解戴维宁定理的原理，并能够应用于电路分析中，简化电路计算过程。 5.掌握电容器相关知识：包括电容器的基本原理、电容量的计算、充放电过程以及不同类型电容器的特性和选用方法。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、基尔霍夫定律 1.基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(Kirchhoff'sCurrent Law),简写为KCL,又称基尔霍夫第一定律。其内容为:对于电路的任一结点,在任一时刻,流入该结点全部电流的总和等于流出该结点全部电流的总和。 表达式为 又可写成 它也可描述为:任一时刻,电路任一结点所连各支路电流的代数和为零。这里需要注意的是,若取流人结点的电流为正,则流出结点的电流为负。式(1-30)称为KCL方程,又称结点电流方程。 列KCL方程的步骤为: (1)找出结点所连支路; (2)标出各支路电流参考方向: (3)列出方程。无线电干扰较小,对车架或车身化学腐蚀较轻,所以世界各国的汽车多采用负极搭铁,我国亦是如此。 2.基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律( Kirchhof's Voltage Law),简写为KVL,又称基尔霍夫第二定律。其内容为:电路中任一回路,在任一时刻,组成该回路的各支路的电压的代数和为零,即 该方程称为KVL方程,又称回路电压方程。 列 KVL 方程的步骤为: (1)找出组成回路的各支路及支路上的元件; (2)标出各元件电压参考方向; (3)从回路上任一点出发,沿回路“走"回到这一点(又称绕行),对所经元件的电压求代数和,电压标向与绕行方向一致时,该电压为正,否则为负; (4)列出方程,令(3)中的代数和等于零。 二、支路电流法 在复杂电路分析计算中,支路电流法是最基本的方法。它以支路电流为未知量,直接应用基尔霍夫两条定律列出方程组求解,然后再求其他未知量。下面以图1-25所示电路为例,说明如何建立支路电流法方程。 图示电路中有4个结点,6条支路,7个回路,3个网孔,要求的未知数是支路电流,所以未知数有6个:L~1,如图所示,因此需要列6个方程组成方程组,联立才能求得。 列KCL方程: 如把上述四个方程相加,可得到0=0的关系,可见这四个方程中任一个方程都可由其他三个推出。把可由其他方程推出来的方程称为非独立方程,所以以上四个方程中,任意去掉一个,其他三个便都是独立方程了。这一结果可推广到各种电路:结点数为"的电路中,可列出n-1个独立的KCL方程,组成的方程组称独立方程组。由数学知识可知,只有独立的方程组才可解出未知数,所以上述四个方程中可采用三个方程,那么要求出1~,还需要列三个方程。 列7个回路的KVL方程,因未知数是支路电流,所以用支路电流表示电阻电压。 以上七个方程也是非独立方程,只需从中选取三个独立方程即可。本书提出以下结论:平面电路中,网孔数=支路数-(结点数-1),而网孔的KVL方程一定独立,所以只需列网孔的KVL方程即可。 这样,由三个独立的KCL,方程和三个网孔的独立的KVL方程联立组成独立方程组,解方程组便可将未知数1~1。求解出来。 综上所述,支路电流法分析计算电路的一般步骤如下: (1)找出电路图中的结点(n个)支路(6条)网孔(m个); (2)在电路图中标出各支路的电流(6个); (3)列出n-1个KCL方程; (4)用支路电流表示电阻电压,列出m个网孔的KVL方程;(5)联立求解(n-1)+m=6个方程组成的方程组,求出各支路电流。 三、电容器的充电和放电 1.电容器的充电 如图 1-32 所示,当开关 SA 接“1”时,电容器处于充电状态。其物理过程为:SA 接通“1”瞬间,电容器上还未积聚电荷,“。=0,充电电流i=E/R为最大。随着充电的继续,"。逐渐增大,i逐渐减小,当"=E时,i=0,充电结束。如图1-33所示为充电曲线。这时,电容器将电能转化为电场能的过程也结束,电路中不再有电流通过。这就是电容的隔直作用。 2.电容器的放电 充电结束后,在图1-32中,把开关SA 接“2”,电容器处于放电状态。其物理过程为:SA 接通“2”瞬间,电容器放电,放电电流与充电电流方向相反,且i="/R=E/R为最大。随着放电的继续,"c逐渐下降,i也逐渐减