直流电路学习课件.ppt
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1、第三章第三章 直流电路直流电路 第二节第二节 负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件 第一节第一节 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 第三节第三节 电阻串联电路电阻串联电路 第四节第四节 电阻并联电路电阻并联电路 实训项目四实训项目四 导线的剥削、连接导线的剥削、连接 与绝缘的恢复与绝缘的恢复 第五节第五节 电阻混联电路电阻混联电路 第三章第三章 直流电路直流电路 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 第七节第七节 电源的模型电源的模型 第八节第八节 戴维宁定理戴维宁定理 实训项目五实训项目
2、五 电阻性电路故障的检查电阻性电路故障的检查 第九节第九节 叠加定理叠加定理 第六节第六节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 第一节第一节 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 【学习目标】【学习目标】 1.1.掌握闭合电路欧姆定律。掌握闭合电路欧姆定律。 2.2.理解电源的外特性。理解电源的外特性。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【观察与思考】【观察与思考】 日常生活中,常常会遇到这样的情况:用电动势为日常生活中,常常会遇到这样的情况:用电动势为1.5V1.5V的两节新电池的两节新电池给手电筒供电,
3、开始时,手电筒正常发光,亮度足,使用一段时间后,给手电筒供电,开始时,手电筒正常发光,亮度足,使用一段时间后,手电筒逐渐变暗,最后完全处于不亮状态,取出电池,用万用表测电手电筒逐渐变暗,最后完全处于不亮状态,取出电池,用万用表测电池两端电压,其值约为池两端电压,其值约为1.4V1.4V。请问,虽然旧电池两端的电压还有。请问,虽然旧电池两端的电压还有1.4V1.4V,可给同样的手电筒供电,为什么手电筒就不亮了呢?你能解释这其中可给同样的手电筒供电,为什么手电筒就不亮了呢?你能解释这其中的原因吗?的原因吗? 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 闭合电路欧姆定律闭合电
4、路欧姆定律 1.1.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 闭合电路中的电流闭合电路中的电流I I,与电源电动势,与电源电动势E E成正比,与电路的总电阻成正比,与电路的总电阻R R+ +r r(内(内电路电阻与外电路电阻之和)成反电路电阻与外电路电阻之和)成反比,这就是比,这就是闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律。 用公式表示为:用公式表示为: RrEI闭合电路闭合电路 进一步作数学变换得:进一步作数学变换得: E EIrIr+ +IR IR 由于由于IRIRU U是外电路上的电压降(也叫电源的端电压),是外电路上的电压降(也叫电源的端电压), IrIrU U0 0是内电路上的电压降(也叫内压降),
5、所以是内电路上的电压降(也叫内压降),所以 E EU U+ +U U0 0 电源的电动电源的电动势等于内、势等于内、外电路电压外电路电压降之和降之和 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例1 1】有一电源电动势为】有一电源电动势为3V3V,内阻,内阻r r0.50.5 ,外接负载,外接负载R R9.59.5 ,求:,求:(1 1)电路中的电流;()电路中的电流;(2 2)电源端电压;()电源端电压;(3 3)负载上的电压;()负载上的电压;(4 4)电)电源内阻上的电压。源内阻上的电压。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社
6、闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 2.2.电源与外特性电源与外特性 电源端电压随负载电流变化的规律叫做电源端电压随负载电流变化的规律叫做电源电源的外特性的外特性,绘成的曲线称为,绘成的曲线称为外特性曲线外特性曲线,如右,如右图所示。图所示。 外特性曲线外特性曲线 电源端电压电源端电压U U会随着外电路上负载电阻会随着外电路上负载电阻R R的改变而改变,其变化规律为:的改变而改变,其变化规律为: RI R RI I U U0 0IrIrU UE EIrIr 特例:开路时(特例:开路时(R R ),),I I0 0,U UE E R RI I U U0 0IrIrU UE EIrIr 特例:短路时
7、(特例:短路时(R R0 0),), I IE/R E/R ,U U0 0 从外特性曲线也可以看出,当从外特性曲线也可以看出,当I I0 0(电路开路)时,电源的端电压最(电路开路)时,电源的端电压最大,等于电源的电动势,即大,等于电源的电动势,即U UE E;当电路闭合时,电路中有电流;当电路闭合时,电路中有电流I I,电,电源的端电压小于电动势,即源的端电压小于电动势,即U UE E,并随着电路中电流,并随着电路中电流I I的增大而减小。的增大而减小。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.闭合电路欧姆定律。闭合电路欧姆定律。 2.2.电源与外特性。电
8、源与外特性。 【课堂小结】【课堂小结】 【课堂练习】【课堂练习】 教材中的思考与练习教材中的思考与练习 【课后作业】【课后作业】 “学习辅导与练习学习辅导与练习”同步训练中的同步训练中的3.1 3.1 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 第二节第二节 负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件 【学习目标】【学习目标】 1.1.知道负载获得最大功率的条件。知道负载获得最大功率的条件。 2.2.学会计算负载获得的最大功率。学会计算负载获得的最大功率。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【观察与思考】【观察与思考】 负载电阻负载电
9、阻R的大小与各功率之间的关系的大小与各功率之间的关系 从表中所列数据,你能从表中所列数据,你能看出各功率之间有什么看出各功率之间有什么关系吗?什么时候负载关系吗?什么时候负载能获得最大功率?能获得最大功率? 闭合电路中的功率平衡关系式成立,即电源产生的功率等于负载闭合电路中的功率平衡关系式成立,即电源产生的功率等于负载获得的功率与电源内部消耗的功率之和。获得的功率与电源内部消耗的功率之和。 闭合电路中,当电源电动势闭合电路中,当电源电动势E E和内阻和内阻r r固定时,负载获得的功率与固定时,负载获得的功率与负载电阻负载电阻R R的大小有关。的大小有关。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能
10、高等教育出版社高等教育出版社 负载获得最大功率的条件负载获得最大功率的条件 rEP42max负载获得最大功率条件:负载获得最大功率条件:当电源给定而负载可变时,负载电阻当电源给定而负载可变时,负载电阻R R和电和电源内阻源内阻r r相等时,负载能够从电源中获得最大功率。最大功率为:相等时,负载能够从电源中获得最大功率。最大功率为: 负载功率随电阻变化的曲线负载功率随电阻变化的曲线 小知识:小知识:获得最大功率时,由于获得最大功率时,由于R Rr r,所以负载上和内阻上消耗的功,所以负载上和内阻上消耗的功率相等,这时电源的效率不高,只有率相等,这时电源的效率不高,只有50%50%。在电子技术中,
11、有些电路。在电子技术中,有些电路主要考虑负载获得最大功率,效率高低是次要问题,因而电路总是工主要考虑负载获得最大功率,效率高低是次要问题,因而电路总是工作在作在R Rr r附近,这种工作状态一般称为附近,这种工作状态一般称为“阻抗匹配状态阻抗匹配状态”。而在电力。而在电力系统中,希望尽可能减少内部损失,提高供电效率,故要求系统中,希望尽可能减少内部损失,提高供电效率,故要求R Rr r。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例1 1】如下图所示电路中,电源电动势如下图所示电路中,电源电动势E E6V6V,内阻,内阻r r0.50.5 ,R R1 12.52
12、.5 ,R R2 2为变阻器,要使变阻器获得功率最大,为变阻器,要使变阻器获得功率最大,R R2 2应为多大?应为多大?R R2 2获得的最大功率是多少?获得的最大功率是多少? 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.负载获得最大功率的条件。负载获得最大功率的条件。 2.2.最大功率的计算。最大功率的计算。 【课堂小结】【课堂小结】 【课堂练习】【课堂练习】 教材中的思考与练习教材中的思考与练习 【课后作业】【课后作业】 “学习辅导与练习学习辅导与练习”同步训练中的同步训练中的3.2 3.2 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社
13、 第三节第三节 电阻串联电路电阻串联电路 【学习目标】【学习目标】 1. 1.掌握电阻串联电路的特点。掌握电阻串联电路的特点。 2. 2.学会用电阻串联电路的特点分析实际电路。学会用电阻串联电路的特点分析实际电路。 3. 3.了解电阻串联电路的应用。了解电阻串联电路的应用。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【观察与思考】【观察与思考】 小明在做电路实验时,遇到了如下问题:想让一个额定值为小明在做电路实验时,遇到了如下问题:想让一个额定值为“ 3V3V、0.1A”0.1A”的小灯泡正常工作,可手头只有的小灯泡正常工作,可手头只有12V12V的电源,如果把小灯泡
14、直接的电源,如果把小灯泡直接接到接到12V12V的电源中,小灯泡肯定会被烧坏,这可怎么办呢?你能帮小明的电源中,小灯泡肯定会被烧坏,这可怎么办呢?你能帮小明解决这个问题吗?解决这个问题吗? 小灯泡电路小灯泡电路 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.串联电路串联电路 电阻串联电路电阻串联电路 把电阻一个接一个依次连接起来,就组成串联电路。如下图所示是由把电阻一个接一个依次连接起来,就组成串联电路。如下图所示是由三个电阻组成的串联电路。三个电阻组成的串联电路。 电阻串联及其等效电路电阻串联及其等效电路 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等
15、教育出版社 2.2.串联电路的特点串联电路的特点 电阻串联电路电阻串联电路 电流特点。串联电路只有一条通路,所以串联电路中电流处处相等,电流特点。串联电路只有一条通路,所以串联电路中电流处处相等,即即I II I1 1I I2 2I I3 3I In n 电压特点。串联电路两端的总电压等于各部分两端的电压之和,即电压特点。串联电路两端的总电压等于各部分两端的电压之和,即 U UU U1 1+ + U U2 2+ + U U3 3+ U Un n 电阻特点。电路的总电阻(也叫等效电阻)等于各串联电阻之和,电阻特点。电路的总电阻(也叫等效电阻)等于各串联电阻之和,即即 R RR R1 1+ + R
16、 R2 2+ + R R3 3+ R Rn n 电压分配。串联电路中各电阻两端的电压与各电阻的阻值成正比,电压分配。串联电路中各电阻两端的电压与各电阻的阻值成正比,即即 IRURURUnn 2211电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例1 1】一个一个2 2 的电阻和一个的电阻和一个1010 电阻串联后接到一电源上,用万用表电阻串联后接到一电源上,用万用表测得测得2 2 的电阻两端的电压为的电阻两端的电压为3V3V,问,问1010 电阻两端的电压为多少?电阻两端的电压为多少? 小知识:小知识:当只有两个电阻当只有两个电阻R R1 1、R R 2 2串联时,
17、可得串联时,可得R R1 1、R R 2 2两端的两端的分电压分电压U U1 1、U U 2 2与总电压与总电压U U之间的关系分别为:之间的关系分别为: URRRU2111URRRU2122电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例2 2】一个一个4 4 和一个和一个6 6 的两个电阻串联后,两端接的两个电阻串联后,两端接10V10V的直流电源,的直流电源,问问4 4 和和6 6 电阻两端的电压分别为多少?电阻两端的电压分别为多少? 电路中的电流又为多少?电路中的电流又为多少?4 4 电阻消耗的功率为多大?电阻消耗的功率为多大? 电工技术基础与技能电工技术基
18、础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 3.3.串联电路的应用串联电路的应用 电阻串联电路电阻串联电路 电阻串联电路的应用非常广泛。在工程上,常利用几个电阻串联构成电阻串联电路的应用非常广泛。在工程上,常利用几个电阻串联构成分压器,使同一电源能供给不同电压,如图所示;利用串联电阻的方分压器,使同一电源能供给不同电压,如图所示;利用串联电阻的方法来限制、调节电路中的电流,常用的有电子电路中的二极管限流电法来限制、调节电路中的电流,常用的有电子电路中的二极管限流电阻;利用小阻值的电阻串联来获得较大电阻;利用串联电阻的方法来阻;利用小阻值的电阻串联来获得较大电阻;利用串联电阻的方法来扩大电压表的量程
19、等等。扩大电压表的量程等等。 分压器分压器 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.串联电路串联电路 2.2.串联电路的特点串联电路的特点 3.3.串联电路的应用串联电路的应用 【课堂小结】【课堂小结】 【课堂练习】【课堂练习】 教材中的思考与练习教材中的思考与练习 【课后作业】【课后作业】 “学习辅导与练习学习辅导与练习”同步训练中的同步训练中的3.3 3.3 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 第四节第四节 电阻并联电路电阻并联电路 【学习目标】【学习目标】 1. 1.掌握电阻并联电路的特点。掌握电阻并联电路的特点。 2.
20、 2.学会用电阻并联电路的特点分析实际电路。学会用电阻并联电路的特点分析实际电路。 3. 3.了解电阻并联电路的应用。了解电阻并联电路的应用。 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【观察与思考】【观察与思考】 小明在维修电子设备时,遇小明在维修电子设备时,遇到了如下问题:急需一个到了如下问题:急需一个5 5 的的电阻,而手头只有电阻,而手头只有1010 、2020 等的较大电阻。等的较大电阻。 其实我们只需把其实我们只需把2 2个个1010 的电阻或者的电阻或者4 4个个2020 的电阻并接,就能的电阻并接,就能得到得到5 5 的电阻。的电阻。 你能帮小明解你能
21、帮小明解决这个问题吗?决这个问题吗? 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 1.1.并联电路并联电路 电阻并联电路电阻并联电路 把几个电阻并列地连接起来,就组成并联电路。如图(把几个电阻并列地连接起来,就组成并联电路。如图(a a)所示是由三)所示是由三个电阻组成的并联电路,图(个电阻组成的并联电路,图(b b)所示电路是图()所示电路是图(a a)的等效电路。)的等效电路。 电阻并联及等效电路电阻并联及等效电路 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 2.2.并联电路的特点并联电路的特点 电阻并联电路电阻并联电路 电压特点。并联电路中
22、各电阻两端电压相等,等于电路两端总电压,电压特点。并联电路中各电阻两端电压相等,等于电路两端总电压,即即 U UU U1 1U U2 2U U3 3U Un n 电流特点。并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流之和,即电流特点。并联电路的总电流等于通过各电阻的分电流之和,即 I II I1 1+ +I I2 2+ +I I3 3+I In n 电阻特点。并联电路的总电阻(等效电阻)等于各电阻倒数之和,即电阻特点。并联电路的总电阻(等效电阻)等于各电阻倒数之和,即 电流分配。并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比,即电流分配。并联电路中通过各个电阻的电流与它的阻值成反比,即 功率分配。并联
23、电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成反比,即功率分配。并联电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成反比,即 nRRRRR11111321 UIRRIRIRIRInn 3322112332211URPRPRPRPnn 电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例1 1】一个一个4 4 和一个和一个6 6 的两个电阻并联后,两端接的两个电阻并联后,两端接12V12V的直流电源,的直流电源,试求:(试求:(1 1)加在)加在6 6 电阻两端的电压;(电阻两端的电压;(2 2)电路中的总电阻;()电路中的总电阻;(3 3)通)通过电路的总电流。过电路的总电流。 小提示:
24、小提示:电阻的阻值越并越小。当电阻的阻值越并越小。当n n个相同阻值的电阻并个相同阻值的电阻并联时,其总电阻(等效电阻)为联时,其总电阻(等效电阻)为 nRR总电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 【例【例2 2】已知已知R R1 12 2 ,R R2 23 3 ,现把,现把R R1 1、R R2 2两个电阻并联后接入一直两个电阻并联后接入一直流电源中,测得通过流电源中,测得通过R R1 1的电流为的电流为1A1A,则通过,则通过R R2 2的电流为多大?的电流为多大? 小知识:小知识:当只有两个电阻当只有两个电阻R R1 1、R R 2 2并联时,可得通过并联时
25、,可得通过R R1 1、R R 2 2电电阻的分电流阻的分电流I I1 1、I I2 2与总电压与总电压I I之间的关系分别为:之间的关系分别为: IRRRI2121IRRRI2112电工技术基础与技能电工技术基础与技能 高等教育出版社高等教育出版社 3.3.并联电路的应用并联电路的应用 电阻并联电路电阻并联电路 电阻并联电路的应用非常广泛。在工程上,常利用并联电阻的分流作电阻并联电路的应用非常广泛。在工程上,常利用并联电阻的分流作用来扩大电流表的量程;实际上凡是额定电压相同的用电器几乎都采用来扩大电流表的量程;实际上凡是额定电压相同的用电器几乎都采用并联,如各种电动机、各种照明灯具都采用并联
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