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1、电工多量程直流电压表电流表的设计电工技术项目教程电工多量程直流电压表电流表的设计【项目内 容】电路模型和电路中的物理量电路中常用元器件的认识;电源和负载基尔霍夫定律及应用。电压源、电流源及等效变换 戴维南定理多量程直流电压表、电流表电路的设计。【项目知识目标】 了解电路的组成，电路模型的概念 理解电 路中的物理量的意义，电流、电压的正方向和参考正方向的概念；掌握 电路中电位的计算方法、电功率的计算 理解电阻串联电路的等 效变换及分压公式，电阻并联电路的等效变换及分流公式，较熟练地 进行一般电阻混联电路的等效变换 掌握基尔霍夫电流和电压定 律，掌握支路电流法，能较熟练地利用支路电流法求解较复杂的
2、电路；理解电压源和电流源的特性，掌握两种电源模型的等效变换的方 法理解戴维。1。7。1。7定理，掌握用戴维南定理求解电路的方法能分析实际的直流电路。电工技术项目教程任务2.1认识电路任务描述在人们的生活实践、生产实践及其他各类活动中, 已普遍地使用电能，可以说人们已离不开电能的使用。电路是传输或 转换电能不可缺少的载体。本任务学习电路的组成及作用、理想 电路元件及电路模型;电路中的物理量；电阻器、电容器、电感器的 参数,电流与电压的关系;简单直流电路的连接及测试。任务目标 了解电路的组成，电路模型的概念,电阻器、电容器、电感器的作用； 理解 电路中的物理量的意义,电流、电压的正方向和参考正方向
3、的概 念;掌握电路中电位、电功率的计算方法,电阻、电容、电感的电流与 电压的关系;掌学习安装简单直流照明电路;学会使用稳压电源、直 流电压表、电流表的使 用方法。电工技。17。1。7项目教程1. 电路的组成及作用2.理想电路元件及电路模型3.电路中的物理量 例2.1如图2.3所示电路,已知试求分别以A点、B点为 参考点时，各点的电位V A、V B、V C、V D及U CD。解以A 点为参考点时V A =0V(零电位点的电位为零)V B =-I 3 R 3= 10x6=60(V) V C =I 1 R 1 =420=80(V) V D =I 2 R 2 =65=30(V) U CD =V C -
4、V D =8030=50(V)以 B 点为参考点时 V B =0V V A =I 3R 3 =10x6=60(V) V C =E 1 =140(V) V D =E 2 =90(V) U CD =V C -V D =14090=50(V) S R L R o E 图 2.2 电路模型 图 2.3 例 21 图 E 2E 1 R 1 R 2 R 3 A B I 1 I 2 I 3 C D电工技术项目教程例2.2图2.6 所示为某电路的部分电路,已知E=4V, R=1Q,求(1)当Uab= 6V,I=(2) 当Uab=1V,I=bI图2.6例2.2图ERa解(1)设定电路中物理量的参 考方向如图2.
5、6所示 1。7。1。7 (A) I0表明电流的实际方向与 参考方向一致。(2) (A) I0表明电流的实际方向与参考方向相反。b I图2.6例2.2图电工技术项目教程例 2.3在如图28所示的电路中,已知I=1A,U1 = 12V,U2=8V,U3=4V。 求各元件功率，并分析电路的功率平衡关系。图2.8例2.3图 IU3U1U2ACB解元件A:电压U1和电流I为非关联参考方向P 1 =-U1I=-12x1=-12(W) P1 0,说明元件吸收8W功率，元件B为负载。元件C:电压U3和电 流I为关联参考方向P3=U3I=4x1=4(W) P30,说明元件C吸收 10W功率，元件C为负载。P1+
6、P2+P3=-12+8+4=0,功率平衡。图2.8 例 23 图 I U 3 U 1 U 2 A C B I U O (a) U U 1 U 2 R 1 R 2 I (b) R I U电工技术项目教0107。107。107例2.4现有一个量程Ug 为3V的电压表，表头内阻Rg为300Q,如图2.11所示。若要测量300V 的电压，应电压表上串联多大的分压电压电阻Rf解用量程Ug为3V 的电压表直接测量300V的电压，电压表会损坏。解决的办 法是在表 头串联一个分压电阻Rf,使得Rf上分到的电压为Uf=(300-3)V= 297V, 而电压表两端的电压仍为3V。代入式(2.13)得 解得电工技术
7、项目教程R f V U f R g U g U I R (b) U I I 1 R 2 R 1 (a) U I 2 I U R R R Ui i电工技术项目教程上式是两个电阻并联电路的分流公式。当总电 流I求得后，利用此式可方便地求得各并联支路电流。2 1 2 1 2 1 1R U I I R R R I R R R U I 2 1 1电工技术项目教程例2.5如图2.13所示，用一个满刻度偏转电 流为200pA、内阻Rg为0.8Q的表头 制成量程为1mA的直流电流 表，应并联多大的分流电阻R2解由题意已知,I1=Ig=200|jA,R1=Rg=0.8Q,I=1mA,代入式(2.16)得解得图2
8、.13例2.5图 电工技术项目教程 例2.6如图2.14(a)所示的电路， 电阻值如图中所示，求A、B两点间的等效电阻RAB。解 将电路图 中间无电阻导线缩为一个点后，可看出左侧两个2Q电阻为并联关系， 上面两个4Q电阻为并联关系,将并联后的等效电阻替换图2.14(a), 结 果如图2.14(b)。图2.14(b)中右侧两个2Q电阻串联后与中间4Q 电阻并联等效 为一个2Q电阻，如图2.14(c)所示，由图2.14(c)得Q 5 .1 3 1 2 3 1 2 AB。1。7。1。2Q 2Q 4Q A B 3Q 2Q 1Q 2Q A B 4Q 3Q 2Q 1Q 2Q A B 4Q 1.5Q A B
9、 电工技术项目教程 1/20W 1/8W 1/4W 1/2W 1W 2W 3W 5W 7W 10W x C +q -q u i图2.16线性电容元件 的图形符号u C + - +q -q -+ u +q -q C 1 + u 1 - - +q -q C 2 + u 2 C +q -q u +q 2 +q 1 -q 2 -q 1 C 1 C 2 u电工技术项目教程实践操作1.实践操作的内容2. 实践操作的要求3.设备器材4.实践操作的步骤5.注意事项i L + -u i i + -灯泡R o E电源A V图2.20实践操作电路图电工技术项目教程任务2.2电源和负载外特性的分析与测试任务 描述实际
10、的电源有两种表示形式。本任务学习电压源与电流源的 概念、表示形式及实际电压源与电流源的等效变换;电路的三种工作 状态;并对电路进行测 试。任务目标理解电压源和电流源的特 性,掌握电压源与电流源的等效变换;掌握电路三种工作状态的特征。 能正确测试电压及电流等相关数据并进行数据分析。电工技术项目教程任务2.2电源和负载外特性的分析与测试任务描述实际 的电源有两种表示形式。本任务学习电压源与电流源的概念、表示形 式及实际电压源与电流源的等效变换;电路的三种工作状态;并对电 路进行测 试。任务目标理解电压源和电流源的特性，掌握电压 源与电流源的等效变换;掌握电路三种工作状态的特征。能正确测试 电压及电
11、流等相关数据并进行数据分析。电工技术项目教程I U RL E R o电压源U理想电压源O II S = E R o U oc =E I U R L E IR L I S R o电流源U U oc =I S R o理想电流源O I I S = E F o I U R L I S I U R L E R o I U R L I S R o 电工技术项目教程 E R RU L R o U R L R l I SC电工技术项目教程 实践操作1.实践操作 的内容2.实践操作的要求3.设备器材4.实践操作的步骤5.注意事 项6.考核标准 灯泡S R o E S R o E R L R P电工技术项目教程
12、任 务2.3复杂直流电路的分析与测试任务描述仅用欧姆定理不能 求解的电路称为复杂电路，为了求解复杂电路，本任务学习基尔霍夫 定律，叠加原理，戴维南定理及其应用与测试。任务目标理解掌 握基尔霍夫定律、戴维南定理和叠加原理;能用基尔霍夫定律、戴维 南求解较复杂电路;能进行电路的安装与测试。电工技术项目教程1 基尔霍夫定律及应用例2.7如图2.33所示的电路为某电路的一部 分,已知,I1=25 mA,I3=10 mA, I4=12 mA,试求电流 I2、I5、I6。解 电路中共有a、b、c三个节点，根据KCL可列三个节点电流方程。a 节点:I1+I4=I2 b 节点:I2+I5 =I3 c 节点:I
13、5+I4 =I6 所以 I2 =25mA+12 mA =37 mA I5=I3-I2=10 mA-37mA=-27mAI6=I5+I4=-27mA+12 mA=-15mA 求得 15、I6 的值带负号,表示电 流的实际方向与所标的参考方向相反。a E 1 I 1图2.32电路基本 概念举例E 2 R 1 R 2 R 3 I 2 I 3 c e d f b电工技术项目教程I 6 I 5I 3 I 2 I 1 I 4 c a b I 3 I 1 I 2 R 1 R 2 R 5 R 3 R 4 E 1 E 图 2.35 说 明电压定律的电路图I 1 I 3 I 2 d e c a b R 1 R 3
14、 R 2 E 1 E 2 I 1 a R1 R 2 I 2 I 5 R 5 E 3 R 3 I 3 I 4 c R 4 R 6 I 6 d b E 2 E 1 图 236 支 路电流法举例II I III电工技术项目教程例2.8电路如图2.37所 示,已知 E1 = 15V, E2=10V,R1=2Q,R2=4Q,R3=12Q,求电路中的各 支路电流。解1)假定各支路电流方向如图2.43所示。2)由于该电 路只有两个节点,故只能列一个KCL独立方程，这里取节点a为独立 节点，其KCL方程为 节点a 3)按顺时针方向列出两个网孔的KVL独 立方程网孔1 R1I1-R2I2=E1-E2网孔2 R2
15、I2+R3I3=E2 4)将已知参 数代入以所列方程,联立成方程组解此方程组得,A,A,A。其中I2为负 值，说明假定方向与实际方向相反。I I 图 237 例 28 图 I 1 a b E 1 R 1 R 2 R 3 10V I 3 E 2 I 2 2 1 电 工技术项目教程2.叠加原理例2.9在图2.38(a)所示的电路中，已知 Ro=2Q,R=1Q,US=45V,IS=3A。试用叠加原理求通过电阻R中的电 流I。解 当电压源单独作用时，电流源开路，如图2.38(b)所示，则R 中的电流为(A)当电流源单独作用时，电压源短路，如图2.38(c)所示， 则R2中的电流为(A)两个独立源共同作
16、用时,R中的电流为R R I电工技术项目教程3.戴维南定理 例2.10在图2.39(a)所示的电路中,。1070107。1。7知,E1=6V,E2=15V,R1=06Q, R2=03Q,R3=98Q,求通过电阻 R3 的 电流。解将电路分成有源二端网络和待求支路两部分，其有源二端 网络如图2.39(b)所示,由此图可求得即R R R E E E U R 1 E 1 R 2 B A R 3 E 2 R 1 E 1 R 2 B A E 2 R 1 R 2 B电工技术项目教程 例2.11如图2.40(a)所示的电路,已知,E=48V,R1 = 12Q,R2=24Q,R3 =36Q,R4=12Q,R5=33Q,求通过R5的电
