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1、项目一项目一 直流电路的测试分析直流电路的测试分析模块一模块一 基本物理量的测量基本物理量的测量 第第 1 1 堂堂 电压、电流电压、电流目的：目的：掌握电压、电流这 2 个基本物理量基本概念，理解参考方向与真实方向 及数值关系、掌握电压、电流的测量方法 重点：重点：方向、单位， 难点：难点：测量 教具：教具：万用表、实际器件、导线、电池等 教法：教法：讲解、演示 内容：内容： ：1、电路的组成和作用 电路是电流的通路，它是为了实现某种功能，由一些电气器件和设备按一定方 式连接而成。复杂的电路称为网络。 2、电路的另一种功能是实现电信号的传递和处理 3、电路中常见的符号 画出符号并演示实际器件
2、 （以上为补充内容） 电路的基本物理量：主要有电流、电压、电位、电动势、电功率、电能等 一、电流 电荷的定向移动形成电流，表示电流强弱的物理量是电流强度（简称电流） 。 1、电流强度：指单位时间内通过导体横截面的电荷量，用 i 表示，即 （1）电流大小：i=dq/dt （2）电流单位：国际单位为安培（简称安 A） 。常用的有毫安（mA） 、微安 （A） 、千安（kA）等。 （3）电流的实际方向 习惯规定为正电荷运动的方向。 在电路中，直流电流（简写 DC）习惯用 I 表示。交流电流，简称交流（简写 AC）习惯用 i 表示。 （4）电流参考方向 任意假设一个方向为电流的方向，称为电流的参考方向，
3、在电路图中用箭头表 示。 根据电路计算出电流 i0, 则说明电流的参考方向与实际方向相同; 若电流 i0 时，表示元件实际消耗或吸收电能 P0 时，表示元件实际发出或释放电能 电阻元件上的功率不会为负值 结果与采用哪个公式计算无关 电气设备额定值 额定电压 额定电流 额定功率 电路的三种状态：通路、断路（开路） 、短路第第 3 3 堂堂电工实验台操作介绍电工实验台操作介绍目的：目的：熟悉实训室实验台，掌握基本操作 重点：重点：掌握基本操作 难点：难点：调试 过程：过程： 边讲解、边演示以下内容： 一、熟悉总电源的打开与关闭 二、熟悉电流源与电压源的控制调试 三、熟悉数字电压表、电流表的控制、档
4、位选择 四、熟悉实验台上的各种器件和符号 五、熟悉调压变压器的使用方法 六、熟悉电路的连接方法 七、学生思考： 如何开启、关闭实验台？ 如何调节直流电压、电流输出？ 如何测量直流电压？ 如何测量直流电流？ 有哪些直流测量电路？ 有哪些挂件箱？ 如何调节交流电压输出？ 如何测量交流电大小？ 八、学生练习 调试得到 12V、6V 直流电压 调试得到 15mA、1.5mA 直流电流 调试得到 220V、150V 交流电压 如何将电源、仪表与被测电路连接？模块二模块二 二端网络伏安特性分析二端网络伏安特性分析第第 4 4 堂堂 电路元件伏安特性基本概念电路元件伏安特性基本概念目的：目的：掌握电阻、电流
5、源、电压源等电路基本元件的伏安特性及功率，理解关 联参考方向，掌握元件的特点 重点：重点：伏安关系 难点：难点：实际电源的伏安特性分析 教法：教法：讲解、演示、练习 内容： 一、电阻元件及其伏安关系一、电阻元件及其伏安关系 1、伏安关系： u与i的参考方向关联时：U =RIu与i的参考方向不关联时： U =RI 2、电阻 R：既表示电阻元件，又表示元件的参数。 单位为 、kM、等。 3、功率：P=UI=I2R=U2/R 电阻元件总是取用功率，与电压、电流的实际方向无关。故电阻是一种耗能元 件，并将电能转化为热能，其热能为 Q=I2Rt（J） 。二、电压源伏安特性二、电压源伏安特性 1、理想电压
6、源 特点：电压总保持定值或一定的时间函数，与通过它的电流无关。 电压为定值的电压源称为直流电压源。 伏安关系： 2 理想电流源 特点：电流总保持定值或一定的时间函数，与其端电压无关。 基本性质：流过它的电流为定值 IS 或一定的时间函数 is(t),与端电压无关； 电流由其自身决定，而端电压可以是任意的，即端电压不是由电流源自身决定， 而是由电流源电流和与之相连接的外电路共同决定。3、实际电压源 R0 越小，电源内压降越小，因负载变动引起的输出电压变动也就越小，即输出 电压越稳定。所以，实际电源的内阻越小，就越接近理想电压源。若 R0=0，则 U=E，即为理想电压源。，4、实际电流源 伏安特性
7、曲线也可表示为Is 称为短路电流，是电源两端的导线因某种事故连在一起（即短路）时的输出 电流。 R0 越小，电源内阻分流越小，因负载变动引起的输出电流变动也就越小，即输 出电流越稳定。所以，实际电源的内阻越小，就越接近理想电流源。若 R0=，则 I=Is，即为理想电流源。5、 电源的等效变换： 条件：电压源电流源：Is=E/R0， R0不变 电流源电压源： E=Is.R0, R0不变 注意事项： 两个二端网络等效是指它们端口的伏安关系完全相同。因此，理想电 压源和理想电流源不等效。 等效只是对外电路而言。因此，对电源内部并不等效。 在作电源模型的等效变换时，要注意电源的极性，电动势 E 的极性
8、和 电流源 Is 的方向对外电路的效果应一致。 小结：第第 5 5 堂堂 电阻的串联与并联电阻的串联与并联目的：目的：熟悉电阻的串联、并联的电路形式，掌握串联、并联的特点，能利用这 些特点对电路进行分析和计算。 重点：重点：利用特点分析和计算电路 难点：难点：电路分析 教法：教法：讲解、练习 内容：内容： 一、二端网络的概念一、二端网络的概念 一个具有两个端口与外电路相联结的网络，称为二端网络 网络内部不含有独立电源，为无源二端网络；含有的为有源二端网络。 二、电阻的串联二、电阻的串联 1.电阻串联电路形式：电路中若干个电阻依次连接，各电阻流过同一电流，这种连接形式称为电 阻的串联。2.串联电
9、阻电路的特点：（1）通过各个电阻的电流相同，即：I =I =I =I =I 1234（2）总电压 U 等于各串联电阻电压的代数和，即:： （3）串联电阻电路的总电阻（等效电阻）R 等于各串联电阻阻值的代数和。RI= R I+R I+R I12n所以： （4）串联电阻电路中，各串联电阻电压与它们各自的阻值成正比。n21UUUULn21RRRRLn21UUUUL因为：U =R I =R I=R U =R I =R I=R U =R I =R I=R11111RU22222RUnnnnnRU所以： 串联电阻电路的这一特性，称为串联电阻电路的分压特性。串联电阻电路的分 压特性在实际电路中得到了广泛应用
10、，如扩展电压表量程等。 （5）串联电阻电路消耗的总功率 P 等于各串联电阻消耗功率的代数和，因为：P=RI =(R +R +R ) I = R I +R I +R I2 12n2 12 22 n2所以： 三、三、 电阻的并联电阻的并联 1.电阻并联的连接方式：电路中若干个电阻连接在两个公共点之间，每个电阻承受同一电压，这样 的连接形式称为电阻的并联 2.并联电阻电路的特点： （1）并联电阻电路中，各并联电阻的端电压相同，即U =U =U =U =U （U 表示第 n 个电阻的端电压）1234nn（2）流过并联电阻电路的总电流 I 等于各支路电流的代数和，即（3）并联电阻电路的总电阻（等效电阻）
11、R 的倒数等于各并联电阻倒数之和。 因为： 即：所以： （4）并联电阻电路中，流过各并联电阻的电流与它们各自的阻值成反比， 因为：所以：并联电阻电路的这一特性，称为并联电阻电路的分流特性。并联电阻电路的分 流特性在实际电路中也得到了广泛应用，如扩展电流表量程等。 （5）并联电阻电路消耗的总功率 P 等于各并联电阻消耗功率的代数和。n21IIIILnn2211 RU RU RU RULIRR RU RUIIRR RU RUIIRR RU RUInnnn n2222 21111 1n21n21111:RRRIIILLn21n21:RRRUUULLn21PPPPLn211111 RRRRLn21II
12、IIL因为：所以： 四、四、 电阻的混联电阻的混联 电路中既有电阻串联，又有电阻并联的连接方式叫做电阻的混联。这一类电路 可以用串、并联公式化简。在计算混联电路的等效电阻时，关键在于识别各电 阻的串、并联关系。 练习：第第 6 6 堂堂 电路的欧姆定律电路的欧姆定律目的：目的：掌握两个欧姆定律，会用定律对电路进行分析计算，熟悉电路的三种工 作状态及其特点。 重点：重点：定律的运用 难点：难点：定律的运用 教法：教法：讲解、练习 内容：内容： 一、欧姆定律：一、欧姆定律： 1 部分电路欧姆定律 在线性电路中，导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体的电 阻R成反比。 或U=RI URI
13、当所加电压U一定时，电阻R越大，则电流I越小，它说明电阻具有对电流起 阻碍作用的物理性质。 （1）电流、电压、电阻三个物理量必须属于同一电路，并在同一时刻才有上述 关系。 （2）这段电路中不含有电源，否则不能用上式计算。 （3）电阻元件必须是线性电阻 2、 全电路欧姆定律 含有电源和电阻的叫全电路，它的电动势为E，电源内部具有电阻，称内电阻， 用RO表示，R是外电路电阻。 在全电路中，电流I与电源电动势E成正比，与外电路电阻和内电阻之和R+RO 成反比。n21PPPPLn2 n22 212 1n222122RU RU RU RU RU RU RUPLLR R2 2R R1 1R R5 5R R
14、3 3R R6 6R R4 4a ab b0EIRR+E=U+ROI 或U=E-ROI例： 电路如右图，I=1A，RO=1，R1=20，则RO与R1 上消耗的功率各为 多少？电源的电动势为多少？电源产生的功率为多少？ 解：RO上消耗的功率为：PORoI2112W1W RL上消耗的功率为： P1= R1I22012W20 电源电动势为： E(Ro+R1)I=（1+20）1V21V 电源产生的功率为： P=EI211W21W二、电路的三种工作状态二、电路的三种工作状态 1、 开路状态 开关 S1 断开时，电路不通，外电路的电流为零，外电路电阻相当于无穷大。电 路的这种状态称为开路（空载）状态。 S
15、1S2开路状态的主要特征： I=0，电源端电压 UCUS 电阻R上功率 P0 电源产生功率：PS=0 2、 短路状态 由于某种原因而使电源两端被电阻接近于零的导线接通时，该电源被短路， S1、S2 闭合时。若电路中某元件两端被电阻为零的导体接通，则该电路元件被 短路。 短路状态电路的主要特征：R上电压Uab=0 电源端电压U=0，电源输出功率 P20，电源所产生的功率全部消耗在内阻上，即 PS=USIROI2（RO很小，I非常大） S0UIR短路可能使电源和其他电气设备损坏，并可能引起火灾，造成短路的原因，主 要是由于导体之间绝缘层损坏而直接接触，或是由于错误操作引起。为防止短 路，通常在电路中安装熔断器或其他保护装置。3 、额定工作状态 S1 闭合，S2 断开,电路接通,电源向负载正常供电,称为通路状态。任何电气设 备都有一定的电压,电流和功率的限额。额定值就是电气设备制造厂对产品规定 使用限额，电气设备工作在额定值的情况下就称为额定工作状态。 例：一个标明 220V、40W 的电阻负载如果接在 110V 的电路上，问其实际消耗的 功率为多少？UOROE-解：电阻负载功率为： 2 NN NRNUU
