【文章內(nèi)容簡介】 U/I==Rab 模塊二 直流電路的分析方法 幾種實際的直流電壓源 【 任務(wù)三 】 電壓源與電流源的等效變換 知識鏈接 1: 電壓源 模塊二 直流電路的分析方法 一、電壓源 理想電壓源是這樣的一種理想二端元件：不管外部電路狀態(tài)如何，其端電壓總保持定值 US或者是一定的時間函數(shù)，而與流過它的電流無關(guān)。理想電壓源的一般符號及直流伏安特性曲線如圖所示。 模塊二 直流電路的分析方法 （ 1） 端電壓隨負載的大小變化 （ 2） 電壓關(guān)系：U = Us IRi ： 2．電壓源的功率 P = USI 電路模型和 VAR如圖所示 P 0 吸收功率 ， 充電狀態(tài) P 0 產(chǎn)生功率，供電狀態(tài) RL=∞， I=0，開路 I + _ Us RL I=Us/ RL RL=0， I=∞… 恒壓源不能短路 圖 1224 恒壓源電流由負載決定 模塊二 直流電路的分析方法 二、電流源 理想電流源也是一種理想二端元件：不管外部電路狀態(tài)如何，其輸出電流總保持恒定值 IS或者是按一定的時間函數(shù)變化，而與其端電壓無關(guān)。理想電流源的一般符號及直流伏安特性曲線如圖所示。 當(dāng)實際電壓降的方向與電流源的箭頭指向相反時 (即非關(guān)聯(lián)方向 )，電流源供出功率，起電源作用；當(dāng)實際電壓降的方向與電流源的箭頭指向相同時 (即關(guān)聯(lián)方向 )，則電流源吸收 (消耗 )功率，作負載。 模塊二 直流電路的分析方法 （ 1） 外電流隨負載的大小變化 （ 2） 電流關(guān)系：I = Is – U/Ri ： 電路模型和 VAR如圖所示 RL=0， U=0，短路 U=Is RL RL=∞， U=∞… 恒流壓源不能開路 圖 1228 恒流源電壓由負載決定 圖 1230 實際電流源 電流源模型 電流源外特性 模塊二 直流電路的分析方法 一、實際電源兩種模型的等效變換 一個實際電源可以用電壓源模型來等效代替，也可以用電流源模型來等效代替。圖（ａ）所示為實際電源的串聯(lián)模型，由一個電壓源與一個電阻串聯(lián)組成，簡稱電源串聯(lián)模型。圖（ b）所示為實際電源的并聯(lián)模型，由一個電流源與一個電阻并聯(lián)組成，簡稱電源并聯(lián)模型。 知識鏈接 3: 電壓源與電流源的等效變換 【 任務(wù)三 】 電壓源與電流源的等效變換 模塊二 直流電路的分析方法 兩種模型之間的等效變換公式為 SSS IRU ???? SS RR或 SSS RUI ??? SS RR 在進行電源模型的等效變換時，應(yīng)注意幾個問題： （１）等效變換僅對外電路成立，電源模型內(nèi)部并不等效； （２）變換時電壓源電壓的極性與電流源電流的方向的關(guān)系，即串聯(lián)模型中電壓源的電壓參考正極在哪一端，等效并聯(lián)模型中電流源電流的參考方向就指向哪一端；反之亦然。 模塊二 直流電路的分析方法 二、幾種含源支路的等效變換 １．電壓源與電壓源串聯(lián)，電流源與電流源并聯(lián) 圖（ａ）所示為電壓源 UＳ１ 與 UＳ２ 串聯(lián)的電路，根據(jù)ＫＶＬ得 SSS UUUU ??? 21 可等效為圖（ｂ）所示電路。若干個電壓源串聯(lián)的電路，其等效電壓源電壓等于各串聯(lián)電壓源電壓的代數(shù)和。求代數(shù)和時，與等效電壓源參考方向相同的串聯(lián)電壓源取正號，反之取負號。 模塊二 直流電路的分析方法 若干個電流源并聯(lián)的電路，其等效電流源電流等于各并聯(lián)電流源電流的代數(shù)和。求代數(shù)和時，與等效電流源參考方向相同的并聯(lián)電流源取正號，反之取負號。 圖（ａ）所示為電流源 IＳ１ 與 IＳ２ 并聯(lián)的電路，根據(jù)ＫＣＬ可得 SSS IIII ??? 21模塊二 直流電路的分析方法 ２．電壓源與任意元件（或單口）并聯(lián)、電流源與任意元 件（或單口）串聯(lián) 注： 凡是與電壓源并聯(lián)的電路元件，對外等效時可省去。 模塊二 直流電路的分析方法 注： 凡是與電流源串聯(lián)的電路元件，對外等效時可省去。 注意： 兩個電壓不等的電壓源并聯(lián)時，因不滿ＫＶＬ，因而無意義。同樣，兩個電流不相等的電流源串聯(lián)，因違背ＫＣＬ，也無意義。 模塊二 直流電路的分析方法 三、含源混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效變換 例題 1 將圖（ａ）所示電路等效化簡為一個串聯(lián)模型。 解： 圖示電路局部為并聯(lián)，整體為串聯(lián)關(guān)系，先將電流源模型等效變換成電壓源模型，然后再進行合并化簡?；嗊^程如圖所示。 模塊二 直流電路的分析方法 例題 2 將圖（ａ）所示電路等效化簡為一個串聯(lián)模型。 解： 圖示電路整體為并聯(lián)，局部為串聯(lián)支路，先將電壓源模型等效為電流源模型，然后再進行合并化簡?；嗊^程如圖所示。 模塊二 直流電路的分析方法 例題 3 電路如圖（ａ）所示，用等效化簡的方法求２ Ω電阻中的電流 I。 解： 從左向右的 ab端逐步等效化簡，等效變換的過程如圖（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ），最后等效化簡為一個串聯(lián)模型，如圖（ｅ）所示，可求出 模塊二 直流電路的分析方法 電壓源和電流源這兩種理想元件能否彼此等效？為什么？ 想一想 ? ????? 124 6I模塊二 直流電路的分析方法 情境引入 惠斯通電橋電路 電路圖 演示器件 若干電阻 、 直流電壓源 、 導(dǎo)線 、 開關(guān) 、 可調(diào)電阻 、 電壓表 、 檢流計 、 歐姆表 演示人 教師 觀察、記錄、引發(fā)疑問（學(xué)生填寫） 檢流計 狀態(tài) 電阻 問題 阻值 電壓 連接方式 不偏轉(zhuǎn) 1. 2. 3. … 偏轉(zhuǎn) 學(xué)習(xí)任務(wù) 1. 了解電橋及特點 1. 支路和節(jié)點分析方法 2. 疊加定理 3. 戴維南定理 課題二 復(fù)雜電路的分析方法 學(xué)習(xí)情境 惠斯通電橋電路 模塊二 直流電路的分析方法 圖 1235 惠斯通電橋電路 平衡條件： ⊿ UBD=0 對應(yīng)橋臂電阻比值相等 【 任務(wù)一 】 惠斯通電橋電路 ?當(dāng)檢流計不偏轉(zhuǎn)時，即 BD支路電流為零：電橋處于平衡狀態(tài)。 （ 1） BD支路可視為開路，則 R1和 Rx串聯(lián)， R2和 R3串聯(lián)，共同分享電源電壓 Us； （ 2） BD支路也可視為短路（導(dǎo)線電阻為零），φB=φD， R1和 R3并聯(lián)， R2和 Rx并聯(lián) ， ⊿ UBD=0； ?當(dāng)檢流計偏轉(zhuǎn)時，即 BD支路電流不為零：電橋處于不平衡狀態(tài)。 電橋輸出 ⊿ UBD=φBφD≠0 『 應(yīng)用 』 ： 。例如圖 1223中已知固定電阻 R R2，可調(diào)電阻 R3，求待測 Rx。 只需調(diào)節(jié) R3直至檢流計讀數(shù)為零。 Rx= R1 R3/R2 ，構(gòu)成壓阻式壓力傳感器檢測的基本理論。 。 模塊二 直流電路的分析方法 定義 以支路電流為電路待求變量，列出獨立的ＫＣＬ和ＫＶＬ方程，聯(lián)立求解支路電流，再利用支路的伏安關(guān)系等來求解其他電路物理量的電路分析方法稱為支路電流法。 用支路法求解電路的基本步驟（以圖示電路為例） 第一步 ，設(shè)每條支路電流的參考方向和回路的繞行方向，該電路有２個節(jié)點３條支路。 【 任務(wù)二 】 支路電流法 模塊二 直流電路的分析方法 第二步 ，根據(jù)ＫＣＬ列出兩節(jié)點電流方程。對于具有 n個節(jié)點的電路，只能列出 (n1)個獨立的 KCL方程。 第三步 ，根據(jù)ＫＶＬ列出各回路的電壓方程。對于有 n個節(jié) 點、 b條支路的電路，只能列出 b(n1)個獨立的 KVL方程。 第四步 ，聯(lián)立求解由前幾步組成的方程組，求得各支路電流。 例題 用支路電流法求圖所示電路各支路電流及各電源的功率。 模塊二 直流電路的分析方法 解： 各支路電流的參考方向和獨立回路的繞行方向如圖所示。根據(jù)ＫＣＬ列出 a節(jié)點電流方程： 0321 ??? III列網(wǎng)孔（獨立回路）的ＫＶＬ方程： 015915 21 ???? II 32 ???? II聯(lián)立上述三個方程，并整理，得： 0321 ??? III615 21 ?? II 32 ?? II