《电工技术基础》复杂直流电路（讲义）河北省电子电工类 考点讲练测

编写说明：河北省《电子电工类专业考点讲练测》专辑，是依据河北省普通高等学校对口招生电子电工类专业考试大纲编写的。紧扣电子电工类专业考试大纲所涉及的三门高考课程的33个考点要求，精心编撰了41套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于河北省《电子电工类专业考点讲练测》的第4套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有河北省《电子电工类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 河北省《电子电工类专业考点讲练测》第4套 【电工技术基础】 复杂直流电路 讲义 [考纲要求] 1．熟练掌握基尔霍夫定律、叠加定理和戴维宁定理的内容和适用场合。 2．熟练运用支路电流法、叠加定理和戴维宁定理来分析、计算复杂直流电路。 3．理解电压源和电流源的概念，并掌握它们之间的等效变换。 [思维导图] [知识梳理] 一、基尔霍夫定律 1.支路、节点、回路和网孔 （1）支路：由一个或多个元件首尾相接构成的无分支电路。 （2）节点：三条或三条以上的支路汇聚的点。 （3）回路：电路中任一闭合路径。 （4）网孔：闭合电路内不含其他支路的回路称为网孔。 2.基尔霍夫电流定律 （1）电路中任一节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 （2）在任一电路的任一节点上，电流的代数和恒等于零。 规定：若流入节点的电流为正，则流出节点的电流为负。 推广：应用于任意假定的封闭面。流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和。 3.基尔霍夫电压定律 （1）内容：从一点出发绕回路一周回到该点时，各端电压的代数和等于零。 （2）注意： ①在绕行过程中从元器件的正极到负极，电压取正，反之为负。 ②绕行方向可选择，但已经选定后不能中途改变。 二、支路电流法 （1）以支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律和电压定律列出联立方程，求各支路电流的方法。 （2）对于n条支路、m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤如下： ①选定各支路电流为未知量，标出各电流的参考方向，并标出各电阻上的正、负。 ②按基尔霍夫电流定律，列出个独立的节点电流方程。 ③指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出个回路电压方程。 ④代入已知数，联立方程式，求各支路的电流。 ⑤确定各支路电流的实际方向。 三、叠加定理 在线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各电源单独作用时，在此支路中产生的电流（或电压）的代数和。 1.步骤 （1）分别做出由一个电源单独作用的分图，其余电源只保留其内阻。（对恒压源，该处用短路替代；对恒流源，该处用开路替代）。 （2）按电阻串、并联关系，欧姆定律等分别计算出分图中每一支路电流（或电压）的大小并确定其方向。 （3）求出各电动势在各个支路中产生的电流（或电压）的代数和，这些电流（或电压）就是各电源共同作用时，在各支路中产生的电流（或电压）。 2.注意 （1）在求和时要注意各个电流（或电压）的正、负。 （2）叠加定理只能用来求电路中的电流或电压，而不能用来计算功率。 四、戴维南定理 1.二端网络 （1）网络：电路也称为电网络或网络。 （2）二端网络：任何具有两个引出端与外电路相连的电路。 （3）输入电阻：由若干个电阻组成的无源二端网络，可以等效成的电阻。 （4）开路电压：有源二端网络两端点之间开路时的电压。 2.戴维南定理 （1）内容：对外电路来说，一个有源二端线性网络可以用一个电源来代替。该电源的电动势等于二端网络的开路电压，其内阻等于有源二端网络内所有电动势为零，仅保留其内阻时，网络两端的等效电阻（输入电阻）。 （2）步骤： ①把电路分为待求支路和有源二端网络两部分。 ②把待求支路移开，求出有源二端网络的开路电压。 ③将网络内各电源除去，仅保留电源内阻，求出网络二端的等效电阻。 ④画出有源二端网络的等效电路，并接上代求支路电流。 （3）注意：代替有源二端网络的电源极性应与开路电压的极性一致。 五、两种电源模型及变换 （一）电压源 1.电压源 电压源是为电路提供一定电压的电源。 2.恒压源 电源内阻为零，电源提供恒定不变的电压。 3.恒压源的特点 （1）它的电压恒定不变。 （2）通过它的电流可以是任意的，且决定于与它连接的外电路负载的大小。 4.符号 （二）电流源 1.电流源 为电路提供一定电流的电源。 2.恒流源 电源内阻为无穷大，电源将提供恒定不变的电流。 3.恒流源的特点 （1）它提供的电流恒定不变，不随外电路而改变。 （2）电源端电压是任意的，且决定于外电路。 4.符号 （三）电压源与电流源的等效变换 （1）一个电压源与电阻的串联组合，可用一个电流源与电阻的并联组合等效代替。 条件：，，如图所示。 （2）一个电流源与电阻的并联组合，可用一个电压源与电阻的串联组合等效代替。 条件：，，如图所示。 [师生互动] 1.基尔霍夫第一定律指出，在任一节点上，任一瞬时，电路在该节点上电流的代数和为零，其数学表达式为________。 【答案】ΣU＝0 2.基尔霍夫第二定律指出，任一瞬时绕回路一周，所有电动势的代数和等于所有电压降的代数和，其数学表达式为________。 【答案】ΣI＝0 3.所谓支路电流法就是以________为未知量，依据________列出方程式。 【答案】各支路电流 基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律 4.叠加原理只适用于________电路，只能用来计算电压和电流，不能计算________。 【答案】线性 功率 [概念强化题] 1.直流电路中应用叠加定理，每个电源单独作用时，其他理想电压源作______处理，理想电流源作______处理。 【答案】短路，开路 2.对外电路来说，任意一个有源二端网络可以用一个电源来等效代替，该电源的电动势等于______，其内阻等于此有源二端网络内所有电源为零，只保留其内阻时网络两端点间的______，这就是戴维南定理。 【答案】二端网络的开路电压，等效电阻 3.一个有源二端网络测得的短路电流是4A，若把它等效为一个电源，电源的内阻是2.5Ω，则电动势为______V。 【答案】10 4.为电路提供一定______的电源称为电压源，如果电压源内阻为______，电源能提供______，则称为恒压源。 【答案】电压，零，恒定的电压 5.为电路提供一定______的电源称为电流源，如果电流源内阻为______，电源能提供______，则称为恒流源。 【答案】电流，无穷大，恒定的电流 6.基尔霍夫节点电流定律的内容是什么？基尔霍夫回路电压定律的内容是什么？ 【答案】基尔霍夫节点电流定律是指在任一瞬间通过电路中任一节点的电流代数和恒等于零。∑I＝0。 基尔霍夫回路电压定律是指对任一闭合回路，沿回路绕行方向上各段电压的代数和为零。∑U＝0。 7.利用戴维宁定理求解复杂电路的步骤是什么？ 【答案】答：（1）断开待求支路，将电路分为待求去路和有源二端网络两部分。 （2）求出有源二端网络两端点间的开路电压Uab，即为等效电源的电动势E0。 （3）将有源二端网络中各电源置零后，将理想电压源用短路代替，理想电流源用开路代替。计算无源二端网络的等效电阻，即为等效电源的内阻R0。 （4）将等效电源电动势E0和等效内阻R0与待求支路连接，形成单回路电路，根据已知条件求解。 [高考模拟] 一、填空题 1.如图所示电路，有________个节点，________个支路，________个回路，________个独立回路。 【答案】3 5 6 3 2.依据支路电流法解得的电流为负值时，说明电流________方向与________方向相反。 【答案】参考 实际 3.用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式。一个具有b条支路、n个节点（b＞n）的复杂电路，需列出b个方程式来联立求解。由于n个节点只能列出________个独立的方程式，这样还剩________个方程式，可由基尔霍夫电压定律来补足。 【答案】n－1 b－（n－1） 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 4.一个实际电源，就其对外电路的作用而言，既可用一个电压源等效，又可用一个电流源等效。（ ） 【答案】√ 5.利用基尔霍夫电压定律列写回路方程时，所设回路绕行方向不同不会影响计算结果。（ ） 【答案】√ 6.基尔霍夫定律适用于任何瞬时、任何变化的电压和电流，以及由各种不同元件构成的电路。（ ） 【答案】√ 7.利用支路电流法求解支路电流，若计算结果为正，说明选取方向与实际方向一致，反之则相反。（ ） 【答案】√ 8.支路电流法中按任一闭合路径为回路列写的方程都是独立的。（ ） 【答案】× 三、选择题 9.如图所示电路，若已知I1＝2A，则I2为（ ）。 A.－1A B.4A C.2A D.－2A 【答案】D 10.一个有源二端网络，测得其开路电压为100V，短路电流为10A，当外接10Ω的负载电阻时，流过负载的电流为（ ）。 A.5A B.10A C.15A D.20A 【答案】A 11.利用电压源和电流源之间等效变换规律，将图8所示电路转化为电压源或电流源，则下列变换结论正确的为（ ）。 A.（a）可等效为5A电流源；（b）可等效为10V电压源 B.（a）可等效为10V电压源；（b）可等效为5A电流源 C.（a）（b）都可等效为10V电压源 D.（a）（b）都可等效为5A电流源 【答案】C 四、计算题 12.如图所示，已知，，，试用两种电源模型的互变，求通过的电流。 【答案】解：将电压源变换成电流源，与理想电流源串联的电阻短路。 通过的电流 [课堂练习] 一、填空题 1.电路只含一个纯电压源支路时，可选择该电压源所连接的________作为参考点，另一节点的电位为已知，不必对该节点列写________方程。 【答案】负极 节点电流 2.当线性电路中有几个电源共同作用时，各支路的电流（或电压）等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的________。 【答案】代数和 3.电路的任一时刻，连接在任一节点的各支路________的代数和等于________，其表达式为________。 【答案】电流 零 ∑I＝0 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 4.电压源与电流源等效变换时，电压源中US的正极与电流源IS的流入端相对应。（ ） 【答案】× 5.电压源与电流源等效变换时，可以将外电路电阻计入内阻。（ ） 【答案】× 6.戴维宁定理的等效变换结果对内、外电路同样等效。（ ） 【答案】× 7.含有多个电源的线性电路中的某一支路电流，等于各个电源单独作用时，在该支路产生的电流之和。（ ） 【答案】√ 8.根据基尔霍夫定律列出的独立回路方程的个数等于电路的网孔数。（ ） 【答案】√ 三、选择题 9.将图所示电路化为戴维宁等效电路，则等效电动势和等效电阻为（ ）。 A.E＝9V，r＝4 B.E＝9V，r＝1 C.E＝1V，r＝4 D.E＝1V，r＝1 【答案】A 10.如图所示电路，IS单独作用时，6Ω电阻上通过的电流I为（ ）。 A.－1A B.1A C.－2A D.2A 【答案】A 11.电压源的电动势是恒定不变的，其对外输出的端电压是（ ）。 A.随着内电阻的变化而变化的 B.随着内电阻和负载的共同变化而变化的 C.随着负载的变化而变化的 D.恒定不变的 【答案】C 四、计算题 12.如图所示，，，，求：（1）通过的电流；（2）、的功率并说明是吸收还是提供功率。 【答案】解：（1）如图所示 代入数据得 解得，。 （2）提供的功率 吸收的功率 【课堂小结】 1．基尔霍夫定律、叠加定理和戴维宁定理的内容和适用场合。 2．运用支路电流法、叠加定理和戴维宁定理来分析、计算复杂直流电路。 3．电压源和电流源的概念及等效变换。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$