指针式万用表的分析与制作课件.ppt

1、 任务一任务一 认识分析直流电压认识分析直流电压/电流测量电路电流测量电路 任务二任务二 分析测试多电源电路分析测试多电源电路 任务三任务三 分析测试等效电路分析测试等效电路 情境任务情境任务任务四任务四 制作指针式万用表制作指针式万用表 能力目标能力目标知识目标知识目标能应用电阻串并联关系分析电路能应用电阻串并联关系分析电路;能应用两种电源模型的等效变换分析电路能应用两种电源模型的等效变换分析电路 理解等效变换的概念；理解等效变换的概念；掌握电阻的串联、并联和混联电路的分析；掌握电阻的串联、并联和混联电路的分析；掌握理想电源的串联与并联电路的分析；掌握理想电源的串联与并联电路的分析；掌握两种

2、电源模型的等效变换掌握两种电源模型的等效变换 任务一任务一 认识分析直流电压认识分析直流电压/电流测量电路电流测量电路 电路能否进行电路能否进行简化？简化？电阻之间会有电阻之间会有什么关系？什么关系？用什么方法可用什么方法可以简化电路？以简化电路？还有其他类型还有其他类型的万用表？的万用表？等效的概念等效的概念电阻的串并联电阻的串并联电阻的混联电阻的混联理想电源理想电源的串并联的串并联知识一知识一 电路的等效电路的等效20051.1.电路等效的一般概念电路等效的一般概念等效等效网络网络若求解被代替的复杂电路中的电压和电流时，若求解被代替的复杂电路中的电压和电流时，必须回到原电路中计算！必须回到

3、原电路中计算！两个二端网络对外表两个二端网络对外表现相同的伏安特性现相同的伏安特性(1)二端网络：二端网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网只有两个端钮与其它电路相连接的网络，叫络，叫二端网络二端网络。1、等效网络的概念、等效网络的概念i为端口电流，为端口电流，u为端口电压为端口电压二端网络的一般符号：二端网络的一般符号：Ni+u根据内部是否含有电源，可分为：根据内部是否含有电源，可分为：含源含源二端网络二端网络无源无源二端网络二端网络Ai+uPi+u(2)等效的概念：等效的概念：iuO 具有相同伏安关系的两个或两个以上具有相同伏安关系的两个或两个以上的二端网络，称为相互等效的网络。的二端网络

4、，称为相互等效的网络。N1i+uN2i+uiuO等效等效2.2.电阻的串联、并联与混联电阻的串联、并联与混联（1 1）电阻的串联电阻的串联R1R2UI+RUI+串联电路电阻等效串联电路电阻等效是是“”的关系的关系URRIRUURRIRUURRIRUeqnnneqkkkeq111结论？结论？（2 2）电阻的并联电阻的并联结论？结论？R2R1IU+UR+I并联电路电阻等效并联电路电阻等效是是“”关关系系IRRRIIRRRI21122121212121111RRRRRRR何谓电阻的串联？何谓电阻的串联？何谓电阻的并联？何谓电阻的并联？如何等效？如何等效？电阻串联时，每个电电阻串联时，每个电阻上消耗的

5、功率与自阻上消耗的功率与自身电阻成正比还是反身电阻成正比还是反比？比？电阻并联时，每个电阻并联时，每个电阻上消耗的功率电阻上消耗的功率与自身电导成正比与自身电导成正比还是反比？还是反比？电阻串联时电阻串联时什么物理量什么物理量是相同的？是相同的？串联分压、并串联分压、并联分流分别是联分流分别是什么含义？什么含义？表头电路表头电路电阻与表头电阻与表头电路是什么电路是什么关系？关系？为什么为什么R4R3R2?串联分压是什串联分压是什么含义？体现么含义？体现在哪儿？在哪儿？（3 3）电阻的混联电阻的混联 已知图中已知图中U=10V，求，求I=？1KIU+6K3K6KUR+IR=6/(1+3/6)=2

6、KI=U/R=(10/2)=5mA22822887abcdef解解：2818287abcdef288828abcef28824abcef22128abce224.8abce8.8R例例 求图所示电路中求图所示电路中a a、b b两端的等效电阻两端的等效电阻R Rabab 对此种电路的处理方法可以归纳为对此种电路的处理方法可以归纳为三步：三步：解：解：（1 1）设电位点）设电位点（2 2）画直观图）画直观图（3 3）利用串、）利用串、并联方法求并联方法求等效电阻等效电阻按三步处理法逐步化简，可按三步处理法逐步化简，可得图得图(b)b)、(c)(c)、(d)(d)，由由此可得此可得 R Rabab

7、=2+3=5=2+3=5ccd44a33b66664444(a)abdc663344444466(b)ba22224466(c)3322ba(d)US=USk US2+_+US1US=US1 U S25V+_+_5VI5V+_I+_US3.理想电源的串联与并联理想电源的串联与并联若第若第2 2个电压源个电压源为为6V6V，端口电压，端口电压能确定？能确定？IS1 IS2 IS3 ISIS=ISk IS=IS1+IS2 IS3 多个电流大小不同的恒流源可以多个电流大小不同的恒流源可以串联连接吗？串联连接吗？Us=Is RsIs=UsRs电源模型等效时数值关系电源模型等效时数值关系I IU+_bU

8、SRsRL+_a知识二知识二 两种电源模型的等效变换两种电源模型的等效变换电流源的方向与电压源的极性关系电流源的方向与电压源的极性关系!U+IaRLRsIS RsUS b？I IU+_bUSRsRL+_a对外部电路等效，对内部电路是否等效？对外部电路等效，对内部电路是否等效？理想电压源与理想电流源之间是否可以等效？理想电压源与理想电流源之间是否可以等效？任何一个理想电压源任何一个理想电压源Us和某个电阻和某个电阻R 串联的串联的电路是否都可化为一个理想电流源为电路是否都可化为一个理想电流源为IS 和这和这个电阻并联的电路？个电阻并联的电路？U+IaRLRsIS RsUS bISUS ISUS

9、IS1 IS2US1US2 US IS IS 在电路等效在电路等效的过程中，与理的过程中，与理想电流源相串联想电流源相串联的电压源不起作的电压源不起作用；与理想电压用；与理想电压源并联的电流源源并联的电流源不起作用。不起作用。2 几种有源支路的等效变换几种有源支路的等效变换321321SSSSSSSSRRRRUUUU+=+=3213211111SSSSSSSSRRRRIIII+=+=归纳归纳R1R2UI+RUI+1、电阻的串联电阻的串联2、电阻的并联、电阻的并联R2R1IU+UR+I212121111RRRRRRR4、理想电流源并联、理想电流源并联ISIS3IS2IS13、理想电压源串联理想电

10、压源串联+_US1US2US3+_USUS=US1 US2+US3IS=IS1IS2+IS3I IU+_bUSRsRL+_aU+IaRLRsIS RsUS b5、两种实际电源的等效两种实际电源的等效Is=UsRsRs=Rs6、电压源与任何元件并联电压源与任何元件并联7、电流源任何元件串联电流源任何元件串联NIsUs+N+UsIs简化电路。简化电路。0.2A0.5A550.3A_+51.5V_+230.5A1VI=0.5A6A+_U5 5 10V10VU=82.5=20V+_15V_+8V7 7 I5A3 4 7 2AI=？2A6A+_U5 5 8A+_U2.5 试用等效变换的方法计算试用等效变

11、换的方法计算2 电阻中的电流。电阻中的电流。A1A22228 I复习提问复习提问2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4AA2A3122 II4 2 1 1A2 4AI4 1 1A4 2AI2 1 3A 任务一任务一 认识分析直流电压认识分析直流电压/电流测量电路电流测量电路 任务二任务二 分析测试多电源电路分析测试多电源电路 任务三任务三 分析测试等效电路分析测试等效电路 情境任务情境任务任务四任务四 制作指针式万用表制作指针式万用表 能力目标能力目标 知识目标知识目标能针对具体的电路选择适合的定理；能针对具体的电路选择适合的定理

12、；能应用叠加定理分析多电源电路能应用叠加定理分析多电源电路；能应用弥尔曼定理分析多电源电路能应用弥尔曼定理分析多电源电路知道叠加定理和弥尔曼定理的应用条件；知道叠加定理和弥尔曼定理的应用条件；掌握叠加定理的思路及解题步骤掌握叠加定理的思路及解题步骤;掌握弥尔曼定理的思路及解题步骤掌握弥尔曼定理的思路及解题步骤 任务二任务二 分析测试多电源电路分析测试多电源电路2AI 1AI 数值之间会有数值之间会有什么样的关系什么样的关系呢？呢？知识三知识三 叠加定理和齐性定理叠加定理和齐性定理22122111SSIRRRRRUI(1)(2)22RI1SU11RI021212SRIIRR 221IIIS111

13、2SUIRR22122111SSIRRRRRUI11II1112SUIRR21212SRIIRR+(或电压）等于各个独立电源单独作用时在该支路产生的或电压）等于各个独立电源单独作用时在该支路产生的当当线性电路线性电路中有几个独立电源共同作用时，各支路的电流中有几个独立电源共同作用时，各支路的电流电流（或电压）的电流（或电压）的代数和代数和（叠加）。（叠加）。叠加定理只适用于线性电路求电压和电流；不能求功叠加定理只适用于线性电路求电压和电流；不能求功率率。叠加时叠加时,不作用的电压源用短路线代替；不作用的电流不作用的电压源用短路线代替；不作用的电流源用开路代替。源用开路代替。叠加时注意参考方向下

14、求代数和。叠加时注意参考方向下求代数和。已知已知 E=10V、IS=1A，R1=10 ，R2=R3=5 试用试用222 1A0.5A0.5AIIIV5.72.5V5VSSS UUU叠加原理求流过叠加原理求流过R2的电流的电流I2和理想电流源和理想电流源IS两端的电压两端的电压US。用叠加定理求图示电路中用叠加定理求图示电路中U及其功率及其功率P。3A2+12V+683abU2+12V+683abUV463312U U3A2+683abV632 U462VUUU IA26363I22(4)16W33UPR22612W3UPR165212W33PPP2224W33UPR叠加定理不叠加定理不适用于求

15、功率适用于求功率 电路如图，求电路如图，求UR3，PR3并验证叠加定理是并验证叠加定理是否适用于求功率否适用于求功率。R1R4R2R3US1IS21A+UR32 1 5V3 1 2、IS2作用作用I3A2.034/34/313IV2.012.0 3RU3、共同作用共同作用解：解：1、US1作用作用VUao315.15.15V112133RUV2.12.01 333RRRUUUR1R4R2R3US1+2 1 5V3 1 3RUaoR1R4R2R3IS21A+2 1 3 1 3RU4、求功率求功率W11132 3RUPRW04.0104.032 3 RUPRW04.104.01 PPP1.44W1

16、1.22323RUPR叠加定理不叠加定理不适用于求功率适用于求功率求下图电路中求下图电路中 5 电阻电阻的电压的电压 U 及功率及功率 P。+5 +U15 10A4 2 20V恒流源不作用恒流源不作用时相当于时相当于+5 +U15 10A4 2 20VU=20 5+155=5 V恒压源不作用恒压源不作用时相当于时相当于5 +U15 10A4 2 10 5+1515 5=37.5 VU =U=U+U=5+(37.5)=32.5V？P=5 (32.5)2=221.25 W？225(37.5)5281.25286.25W55P可以用叠加定可以用叠加定理求解吗？理求解吗？电源的个数越多电源的个数越多利

17、用电源模型等利用电源模型等效变换化简步骤效变换化简步骤越多，容易出错越多，容易出错电源的个数很多电源的个数很多时利用叠加定理时利用叠加定理求解非常繁琐，求解非常繁琐，容易出错容易出错知识四知识四 弥尔曼定理弥尔曼定理+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4电路中的节电路中的节点如何确定？点如何确定？+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4iSiGIV1电流流入独立电流流入独立节点为正，流节点为正，流出为负出为负V1US1/R1+US2/R2US4/R41/R1+1/R2+1/R3+1/R4=I4?试用弥尔曼定理求图所示电路中的电流试用弥尔曼定理求图所示电

18、路中的电流。4 V2 R1US13 R21 R36 R46 VUS23 VUS3I4VIRS1S2S31234123401111UUURRRRVRRRR例：求所示电路的例：求所示电路的I2、I3。5A596+30VI2I3ab解：解：选节点选节点b未参考节点未参考节点V661919305aV3092IVaA42I36IVaA13I与电流源串联的电阻不起与电流源串联的电阻不起作用，列方程时不予考虑作用，列方程时不予考虑试求图所示电路中的节点电位试求图所示电路中的节点电位Va。有哪几种有哪几种方法？方法？哪种方法最哪种方法最简便？简便？每种方法的每种方法的优缺点及适优缺点及适用场合？用场合？任务一

19、任务一 认识分析直流电压认识分析直流电压/电流测量电路电流测量电路 任务二任务二 分析测试多电源电路分析测试多电源电路 任务三任务三 分析测试等效电路分析测试等效电路 情境任务情境任务任务四任务四 制作指针式万用表制作指针式万用表 能力目标能力目标 知识目标知识目标能应用戴维南定理分析直流电路；能应用戴维南定理分析直流电路；会运用戴维南定理分析负载的最大功率会运用戴维南定理分析负载的最大功率；了解受控源的概念了解受控源的概念掌握戴维南定理的思路及解题步骤；掌握戴维南定理的思路及解题步骤；掌握戴维南定理的应用掌握戴维南定理的应用最大功率传输定理；最大功率传输定理；了解受控源的分类了解受控源的分类

20、 任务三任务三 分析测试等效电路分析测试等效电路有源有源二端网络二端网络 无源无源二端网二端网络络ba376V12ab376A4ab72A4ab72V8612836OCUVba37673637R 9R线性线性有源有源二端二端网络网络 ab a bR0US+-这说明什么这说明什么结论呢？结论呢？电路能化成最电路能化成最简形式吗？简形式吗？电路是含源二电路是含源二端网络吗？端网络吗？知识五知识五 戴维南定理与诺顿定理戴维南定理与诺顿定理 ab a bR0US+-只求解某一条支路只求解某一条支路电流或电压电流或电压a用戴维南定理计算图示电路中电压用戴维南定理计算图示电路中电压U。U=30VR0=6+

21、6V6 b6A2A15 U+解：解：(1)(1)求求U0cU0c=66+6=42V(2)(2)求求R0(3)(3)求求UU0=ER0+15 U+abU0ca+6V6 b6A2A+子情境:等效电路的分析与测量（1）将待求支路与原有源二端网络分离，对断开的两）将待求支路与原有源二端网络分离，对断开的两个端钮分别标以记号（如个端钮分别标以记号（如A、B）；）；（2）应用所学过的各种电路求解方法，对有源二端网络）应用所学过的各种电路求解方法，对有源二端网络求解其开路电压求解其开路电压UOC；（3）对无源二端网络求其入端电阻）对无源二端网络求其入端电阻RAB；（4）画出戴维南等效电路，将断开的待求支路接

22、上，根）画出戴维南等效电路，将断开的待求支路接上，根据欧姆定律或分压、分流关系求出电路的待求响应。据欧姆定律或分压、分流关系求出电路的待求响应。求电路中的电流求电路中的电流I和电压和电压Uab。10A8620Iab20+40V 4第一步：求开路电压第一步：求开路电压UOC10A8620ab20+40V+UOCIA1202040IV40120610OCU第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻RO10A8620ab20+40V 8620ab20RO16202020206OR10A8620Iab20+40V 4164+40VabIA241640I8V24abU第三步：画戴维南等效电路第三步：画戴维南等

23、效电路用戴维南定理求所示电路中用戴维南定理求所示电路中的的U。3A2+12V+683abU第一步：求开路电压第一步：求开路电压UOC+UOC3A212V+68abaUOC=36-12=6V此值是所求此值是所求结果吗？结果吗？第二步：求输入电阻第二步：求输入电阻RO3A212V+68abab268a aRO 6OR第三步：画戴维南等效电路第三步：画戴维南等效电路3A2+12V+683abU63+6Vab+UV23636Uab思考思考分析下例含源二端网络的戴维南等效电路分析下例含源二端网络的戴维南等效电路等效电路参数无法计算怎么办？等效电路参数无法计算怎么办？OCOSCURIOCOLSCURRI保

24、护电阻保护电阻+UOC R0abA+UOC R0abARL知识六知识六 最大功率传输定理最大功率传输定理一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一个含源线性一端口电路，当所接负载不同时，一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为一端口电路传输给负载的功率就不同，讨论负载为何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是何值时能从电路获取最大功率，及最大功率的值是多少的问题是有工程意义的。多少的问题是有工程意义的。i+uA负负载载应用戴维南定理应用戴维南定理22()OCLLLOLUPI RRRR对对PL求导：求导：0)()()()(2)(32422LOLOOCLOLLOLOOCLLRRRRURR

25、RRRRRUdRdP0 LRR2max0 4ocUPRRL P0P max最大功率匹配条件最大功率匹配条件若用诺顿等效电路，则若用诺顿等效电路，则 2max4SCOLIRP注意注意最大功率传输定理用于一端口电路给定最大功率传输定理用于一端口电路给定,负载电阻负载电阻可调的情况可调的情况;一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于端口内部一端口等效电阻消耗的功率一般并不等于端口内部消耗的功率消耗的功率,因此当负载获取最大功率时因此当负载获取最大功率时,电路的传电路的传输效率并不一定是输效率并不一定是50%;计算最大功率问题结合应用戴维南定理或诺顿定理计算最大功率问题结合应用戴维南定理或诺顿定理最方便最

26、方便.电路如图所示。试求：电路如图所示。试求：(l)RL为何值时获得最大功为何值时获得最大功率；率；(2)RL获得的最大功率。获得的最大功率。RL10V22i1iLiUOC10V22abRL5V1Li2OCmo6.254UPWR电路如图所示电路如图所示,试求试求:（2）RL获得的最大功率获得的最大功率;（1）RL为何值时获得最大功率；为何值时获得最大功率；（3）电压源的功率传输效率。）电压源的功率传输效率。知识七知识七 受控源受控源受控源受控源又称为非独立源，又称为非独立源，也是一种电源。也是一种电源。它表示电它表示电源电压或电源电流受电路中另源电压或电源电流受电路中另一处电压或电流的控制。一

27、处电压或电流的控制。121122控制控制支路支路受控受控支路支路受控源是一种线性非时变受控源是一种线性非时变四端元件四端元件。电路图符号电路图符号受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源受控源的分类受控源的分类1 UU+电压控制电压源电压控制电压源（VCVS）称为转移电压比称为转移电压比(无量纲无量纲)12 UgI 电压控制电流源电压控制电流源（VCCS）g称为转移电导（具有电导量纲）称为转移电导（具有电导量纲）1 IrU+电流控制电压源电流控制电压源（CCVS）r称为转移电阻（具有电阻量纲）称为转移电阻（具有电阻量纲）12 II电流控制电流源电流控制电流源（CCCS）称为转移电流比（无量纲）称为转移电流比（无量纲）becbiciirbibicibce三极管微变等效电路三极管微变等效电路三极管电路符号三极管电路符号受控源举例受控源举例求所示电路中的电流求所示电路中的电流I28V2341/6U2U2I2I1ab22161IUI23I812I0223IU AI11AI228V2341/6U2U2I2I1abiiaGIV312161282U2UVU62322UI A2还有其他还有其他的解法？的解法？