第三讲 复杂直流电路（课件）-《电工技术基础》河北省（对口升学）专项复习

《电工技术基础》 复杂直流电路 单元三 职教高考·电工技术基础 考纲要求 了 解 理解（熟悉） 掌 握 熟练掌握 电压源和电流源的概念。 电压源和电流源之间的等效变换。 基尔霍夫定律、叠加定理和戴维宁定理的内容和适用场合。运用支路电流法、叠加定理和戴维南定理来分析、计算 复杂直流电路。 复习建议：在本节的复习过程中，应熟练掌握解决复杂直流电路的定理、定律和方法。 职教高考·电工技术基础 职教高考·电工技术基础 知识学习 一 单元一 定义和公式 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电压定律 支路电流法 戴维宁定理 电阻的测量 两者联系 基尔霍夫定律 复杂电路相关名词 支路 网孔 节点 回路 无源二端网络等效 有源二端网络等效 叠加定理 电源模型 电压源 实际电压源与电流源的等效变换 电流源 知识学习 一 考点一：复杂电路基本概念 职教高考·电工技术基础 图（a） 图（b） 对照图（a）和 图（b），分析两个电路图的不同。 知识学习 一 复杂电路 能用电阻的串、并联分析方法对其进行简化，使之成为一个单回路电路，这样的电路叫简单电路。 职教高考·电工技术基础 电路 简单电路： 复杂电路： 不能用电阻的串、并联分析方法对其进行简化，这样的电路叫复杂电路。 　复杂电路 知识学习 一 复杂电路基本概念 职教高考·电工技术基础 复杂电路基本概念 支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路叫支路。 回路：电路中任一闭合路径叫回路。 节点：三条或三条以上支路的汇交点叫节点。 网孔：内部不包含支路的回路叫网孔。 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 基尔霍夫电流定律 职教高考·电工技术基础 考点二：基尔霍夫定律 内容：在任一时刻，对电路中的任一节点，流入节点的电流之和等于该点 的电流之和。 基尔霍夫电流定律（节点电流定律KCL）： 电流定律 另外一种表述 : 在任一瞬间通过电路中任意节点的电流的代数和恒等于零。 ∑I=0 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 (1) 对于含有 n 个节点的电路，只能列出 (n  1) 个独立的电流方程。 (2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。 为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选定(即假定)电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“→”号表示。 电流的实际方向可根据数值的正、负来判断，当 I > 0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当 I < 0 时，则表明电流的实际方向与所标定 的参考方向相反。 注意： 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 基尔霍夫电流定律的推广： (1) 对于电路中任意假设的封闭面来说,电流定律仍然成立。 如图所示，对于封闭面 S 来说，有 I1 + I2 = I3 。 (2) 对于网络 (电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。 如图所示，流入电路 B 中的电流必等于从该电路中流出的电流。 (3) 若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。 (4) 若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。 电流定律的应用举例(1) 电流定律的应用举例(2) 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律（回路电压定律KVL）： 内容：对于一个闭合回路,沿回路的任意方向绕行一周，各段电阻上电压降的代数和等于 各电源电动势的代数和。  RI   E 另外一种表述 : 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 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 利用  RI =  E 列回路电压方程的原则： 标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向( 既可沿着顺时针方向绕行，也可沿着 逆时针方向绕行 )； (2) 电阻元件的端电压为 ±RI，当电流 I 的参考方向与回路绕行方向一致时,选取“+”号； 反之，选取“”号； (3) 电源电动势为 E，当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号， 反之应选取“”号。 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 支路电流法 考点三：支路电流法 支路电流法 ：以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和 回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路(或各元件) 的电压及功率，这种解决电路问题的方法叫做支路电流法。 支路电流法 1 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 支路电流法的解题步骤 2 （1）在电路中，任意标出各支路的电流参考方向和网孔的绕行方向。 （2）根据基尔霍夫电流定律列出独立的节点电流方程 (注意事项:如果电路中有n个节点， 应当有(n-1)个独立的节点电流方程)。 （3）根据基尔霍夫电压定律列出独立的回路电压方和网孔来列回路电压方程。 （为了保证方程是独立的，通常选择网孔来列回路电压方程。如果电路中有m个网孔， 应该列出m个回路电压方程)。 （4）代人已知数,解联立方程组,求出各支路电流。 注意：在求解多支路的电流时比较适宜采用支路电流法。 知识学习 一 电压源 理想电压源（恒压源） 1 职教高考·电工技术基础 考点四：两种电源模型的等效变换 理想电压源 定义：如果电源内阻为零，电源将提供一个恒定不变的电压, 叫做理想 电压源。 电路图形符号： 特点:（1）它的电压恒定不变； （2）通过它的电流可以是任意的，且取决于与它连接的外电路 负载的大小。 （恒压源） 理想电压源 知识学习 一 实际电压源 2 职教高考·电工技术基础 实际电压源 定义：实际电压源是含有一定内阻 R0 的电压源。 电路图形符号： 实际电压源 注意：实际电压源，可以看成是由理想电压源与一内电阻串联的组合。 输出电压： U＝US－IR0 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电流源 理想电流源（恒流源） 1 理想电流源 定义：如果电源内阻为无穷大，电源将提供一个恒定的电流， 叫做理想电流源。 （恒流源） 特点：（1）它提供的电流是一定的，不随外电路而改变； （2）理想电流源的端电压是任意的，由外部连接的电路来决定。 电路图形符号： 理想电流源 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 实际电流源 2 实际电流源 定义：实际电流源是含有一定内阻RS的电流源。 电路图形符号： 实际电流源 注意：实际电流源，可以看成是由理想电流源与一内电阻并联的组合。 输出电流： I＝IS－ 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 两种电源模型的等效变换 E R0 I U R + 电压源与电流源的等效变换 1 R0 I0 IS I U R + - 对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的。 知识学习 一 两种电源模型等效变换的条件 2 职教高考·电工技术基础 IS = = R0=RS 注 意： （1） 电压源与电流源的等效变换只对外等效，对内电路不等效。 （2） 理想电压源和理想电流源之间不能进行等效变换。 （3） 等效变换时，US与IS的方向是一致的，即电压源的正极与电流源 输出电流的一端相对应。 知识学习 一 二端网络 1 戴维宁定理 职教高考·电工技术基础 考点五：戴维宁定理 电网络： 电路也称为电网络或网络。 二端网络： 任何一个具有两个端口与外电路相连的网络，不管其内部结构如何， 都称为二端网络。 二端网络分类 有源二端网络：内部含有电源的二端网络。 无源二端网络：内部不含有电源的二端网络。 电压定义。 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 二端网络等效 有源二端网络：一个有源二端网络可以用一个等效电压源US0和R0来代替。 无源二端网络：一个无源二端网络可以用一个等效电阻R来代替； 规定电压的方向由高电位指向低电位。 知识学习 一 戴维宁定理 2 职教高考·电工技术基础 戴维宁定理： 任何线性有源二端网络，对外电路来说，可以用一个等效电源代替。 等效电源的电动势E0 等于有源二端网络的开路电压，电阻R0等于该 二端网络中所有电源不作用时(即令电压源短路、电流源开路）的等 效电阻(叫做该二端网络的等效内阻)。 二端网络 规定电压的方向由高电位指向低电位。 职教高考·电工技术基础 戴维宁定理解题步骤 3 知识学习 一 （1）断开待求支路，将电路分为待求支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，计算无源二端网络的等效电阻。 （4）将等效电源于待求支路连接，形成等效简化回路，根据已知条件求解。 注意： （1）等效电源电动势E0的方向与有源二端网络开路时的端电压极性一致。 （2）等效电源只对外电路等效，对内电路不等效。 职教高考·电工技术基础 电压定义。 知识学习 一 叠加定理 叠加定理 1 考点六：叠加定理 叠加定理 : 由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压） 等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和。 运用叠加定理求解复杂电路的总体思路：是把一个复杂电路分解成几个简单电路来进行求解，然后将计算结果进行叠加，求得原来电路中的电流（或电压）。当假设一个电源单独作用时，要保持电路中的所有电阻（包括电源内阻）不变，其余电源不起作用，即把电压源作短路处理，电流源作开路处理。 电压定义。 职教高考·电工技术基础 叠加定理解题的一般步骤 2 知识学习 一 运用叠加定理解题的一般步骤为： （1）在原电路中标出各支路电流的参考方向； （2）分别求出各电源单独作用时各支路电流的大小和实际方向； （3）对各支路电流进行叠加，求出最后结果。 两个电源组成的线性电路 电压定义。 职教高考·电工技术基础 知识学习 一 电阻的测量 电阻测量方法 1 考点七：电阻的测量 电阻测量方法 伏安法： 惠斯通电桥法： 精确测量电阻的一种方法。 粗略测量电阻的方法，测量有误差。 职教高考·电工技术基础 电压定义。 知识学习 一 2 伏安法 伏安法： 根据欧姆定律，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，就可以求出电阻值，这就是测量电阻的伏安法。 伏安法测电阻两种接法 电流表外接法： 电流表内接法： 电流表外接法 电流表内接法 如果待测电阻的阻值比电压表的内阻小得多， 采用外接法。 （测量结果偏小） 如果待测电阻的阻值比电流表的内阻大得多，采用内接法。 （测量结果偏大） 职教高考·电工技术基础 电压定义。 知识学习 一 惠斯通电桥 3 惠斯通电桥法测量电阻 原理图 ： 电桥平衡的条件： 电桥邻臂电阻的比值相等； R1 R4 = R2 R3 由于R1、R2、R3都是已知的， 利用电桥平衡就可求出R4。 电桥对臂电阻的乘积相等。 或： = 巩固练习 二 1. 如图所示电路中，I 等于 ( ) A.1A B.2A C.3A D.6A 【解题分析】本题主要考核基尔霍夫第一定律。基尔霍夫第一定律可推广用于任何一个假想的闭合曲面，称为广义节点，通过广义节点的各支路电流代数和恒等于零。 B 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 2. 如图所示电路，6A电流源释放的功率为 ( ) A.12W B.18W C.6W D.36W D 【解题分析】P=UI=6×6W=36W。 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 3. 如图所示电路，电压Uab与电流I之间的关系为（ ）。 A.Uab=US+RI B. Uab=US-RI C. Uab=-US+RI D. Uab=-US-RI 【解题分析】本题主要考查基尔霍夫电压定律。 职教高考·电工技术基础 C 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 4. 如图所示电路，电压UAB为 V。 【解题分析】本题主要考查基尔霍夫电压定律。 列出KVL方程：UAB=-US2+ISR+US1=34V 34 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 5. 如图所示电路，开路电压UOC为 V。 【解题分析】本题主要考查基尔霍夫电压定律，用基尔霍夫电压定律列方程。 100 巩固练习 二 6. 如图所示电路，列写出支路电流法方程为 则方程（2）应为（ ）。 A. 3 Ω·I1-2 Ω·I2-5V-8V=0 B. -3 Ω·I1+2 Ω·I2+5V-8V=0 C. 3 Ω·I1-2 Ω·I2-5V+8V=0 D. -3 Ω·I1+2 Ω·I2-5V+8V=0 【解题分析】本题主要考查支路电流法，根据基尔霍夫电压定 律列出左侧网孔的回路电压方程。 A 职教高考·电工技术基础 I1+I2+I3=0 （1） 2Ω·I1 -5Ω·I2+5V=0（3） （2） 巩固练习 二 7. 如图所示，已知E1=14V，R1=2Ω ，R2=R3=4Ω,调节可变电动势E2的大小， 使得电流I2=1A，试求此时E2的值和I1、I2的大小和方向。 【参考答案】E2=4V, I1=3A, I3=2A, 方向与图中参考方向一致。 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 【解题分析】本题主要考查支路电流法。 （1）标出回路绕行方向，如图所示。 （2）根据基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。 节点a：I1-I2-I3=0 （3）根据基尔霍夫电压定律列出回路电压方程。 网孔Ⅰ：-E1+I1R1+I2R2+E2=0 网孔Ⅱ: -E2-I2R2+I3R3=0 （4）代入已知数，解联立方程组，求出各支路电流。 I1-1A-I3=0 -14V+2Ω·I1+4V+E2=0 -E2-4V+4Ω·I3=0 解得：E2=4V，I1=3A，I3=2A。 巩固练习 二 8. 一个有源二端网络，测得其开路电压为18V，短路电流为3A，当其外接电阻为3Ω时，该电阻上的电压为（ ）。 A.12V B.3V C.6V D.9V 【解题分析】本题主要考查戴维宁定理。 r==Ω=6Ω，U=IR= R=×3V=6V。 C 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 9. 应用戴维宁定理，计算图中所示电路中的电流I。 【参考答案】 I=6A 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 【解题分析】本题主要考查戴维宁定理。 根据戴维宁定理，电路拆解如图所示： 根据KVL U0=4×10V-10V=30V 等效电源的内阻为：R0=4Ω 从而得到戴维宁等效电路如图所示： 根据戴维宁等效电路解得：I=A=6A 巩固练习 二 10. 如图所示电路，12V电压源单独作用时，在3Ω电阻上产生的电压等于（ ）。 A.1V B.2V C.3V D.4V 【解题分析】本题主要考查叠加定理。 U=×12V=4V D 职教高考·电工技术基础 感谢观看 职教高考·电工技术基础 $