电工电子技术项目项目一ppt课件.pptx

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1、电工电子技术项目项目一电子课件任务二 电路的基本物理量的计算与测量电工电子技术电工电子技术项目一项目一 直流电路的分析与测量直流电路的分析与测量任务二 电路的基本物理量的计算与测量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任务二 电路的基本物理量的计算与测量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任务二 电路的基本物理量的计算与测量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

2、、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任务二 电路的基本物理量的计算与测量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

3、电源的符号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

4、1-4电路的信号传递和处理功能任务一 电路的组成与工作状态在电路分析中，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

5、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),

6、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.有载状态任务一 电路的组成与工作状态开关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

7、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P=I2RS功率平衡关系为P=PS-P电源端电压U在US一定时，与I和RS成反比关系；当RSR时,UUS。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）IIN，过载运行。（3）I0时表示元件消耗电功率，P0,元件1消耗电功率；元件2：P2=U2I2=0.8 A（-1）V=-0.8 VP20,元件2发出电功率；元件3：

8、P3=U3I3=0.8 A（-2）V=-1.6 VP30,元件3发出电功率。任务二 电路的基本物理量的计算与测量二、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（）；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

9、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=IR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+IRS（1-11)也可表

10、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任务二 电路的基本物理量的计算与测量例 1.3.1 1.3.1 如图1-17所示，电源两端的电压为3 V,内阻为0.2,电阻器的电阻为6。（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任务二 电路的基本物理量的计算与测量解（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=3V6=0.5A(2)不忽略电源内阻，即RS=0.2,运用全电路欧姆定律进行求解。I=UR+RS=3V(6+0.2)0.484

11、A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

12、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。IAISI/2RARB/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

13、V的指示值减半。此时有：RVRBR1电压表的灵敏度为：SRV/U(/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030V12可调直流恒流源0500mA13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

14、计算内阻S断开时表读数（mA）S闭合时表读数（mA）RB（）R1（）计算内阻RA（）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（K）R1（K）计算内阻Rv（K）S(/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UR1之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。UR2R1R10V(K)）计算值UR1（V)实测值UR1(V)绝对误差(V)相对误差%10V10K50K五

15、、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，

16、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

17、）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任务三 电压源与电流源的等效变换 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

18、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

19、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

20、)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

21、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

22、、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任务三 电压源与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

23、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3

24、 A的电流源和8 的电阻等效为24 V的电压源和8 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29 V的电压源和8 的电阻等效为一个电流为3.625 A、内阻为8 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

25、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

26、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

27、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+

28、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1.6.11.6.1如图1-32所示，在给定电流参考方向I1=4 A，I2=2 A，I3=-5 A，I4

29、=3 A，I5=-3 A，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

30、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

31、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1.6.21.6.2已知某电路如图1-35所示，US=21 V，IS=2，R1=2,R2=4，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-2A2-2A4-U=0U=9V(2)根据KVL的扩展应用可得US-ISR1-UAB=0代入数据计算

32、得UAB=US-ISR1=21V-2A2=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，

33、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030V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

34、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

35、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

36、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

37、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

38、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030V可调二路2万用表MF-47或 其他1自备3直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mV15迭加原理实验电路

39、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

40、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)U AB(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14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)U AB(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

41、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

42、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

43、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Y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

44、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

45、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=8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

46、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

47、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。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tg，则内阻R0=tg=U/I=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030V12直流恒流源0500mA13直流数字电压表0200V14直流数字毫安表0200mA15万用表MF-47或其他1自备6可调电阻箱099999.91DGJ-057电位器1K/2W1DGJ-058戴维南定理实验电路板1D

48、GJ-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()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/k123456789U/VI/mA技能训

49、练 戴维南定理的验证RL/k123456789U/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

50、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：