电路与电工基础项目21-电阻元件及其串、并联的等效变换课件.ppt

1、1项目项目2.1 2.1 电阻元件及其串、并联的等效变换电阻元件及其串、并联的等效变换项目项目2.2 2.2 电阻星形连接和三角形连接的等效变换电阻星形连接和三角形连接的等效变换 项目项目2.3 2.3 电容元件和电感元件电容元件和电感元件模块二模块二 电路元件和电路的等效变换电路元件和电路的等效变换项目项目2.4 2.4 有源元件及实际电源的等效变换有源元件及实际电源的等效变换 2【知识目标知识目标】牢固掌握电路元件（电阻元件、电感元件、电容元件、电压源、牢固掌握电路元件（电阻元件、电感元件、电容元件、电压源、电流源）的电压电流关系（电流源）的电压电流关系（VCR），了解受控源的类型。），了

2、解受控源的类型。掌握分析计算电阻、电压源、电流源的电流、电压和功率的方掌握分析计算电阻、电压源、电流源的电流、电压和功率的方法。能利用法。能利用KCL、KVL和欧姆定律计算单回路电路。和欧姆定律计算单回路电路。深刻理解网络等效变换的概念。能熟练地进行电阻串并联的计深刻理解网络等效变换的概念。能熟练地进行电阻串并联的计算。算。牢固掌握两种电源模型的等效变换。牢固掌握两种电源模型的等效变换。理解电阻的星形连接和三角形连接及其等效变换。理解电阻的星形连接和三角形连接及其等效变换。模块二模块二 电路元件和电路的等效变换电路元件和电路的等效变换【技能目标技能目标】1 1元件伏安特性的测定元件伏安特性的测

3、定 2 2电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换【课时安排课时安排】8 8课时。课时。3项目项目2.1 2.1 电阻元件及其串、并联的等效变换电阻元件及其串、并联的等效变换 2.1.1 电阻元件电阻元件 2.1.2 电阻的串联和并联电阻的串联和并联 2.1.3 电阻的混联电阻的混联42.1.1 2.1.1 电阻元件电阻元件 1.1.定义：定义：当电流通过导体时，由于作定向移动的电荷会和导体内当电流通过导体时，由于作定向移动的电荷会和导体内的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流的带电粒子发生碰撞，所以导体在通过电流的同时也对电流起着阻碍作用，这种导体对电流的阻碍作用称

4、为电阻起着阻碍作用，这种导体对电流的阻碍作用称为电阻。表示方法及单位：表示方法及单位：电阻电阻用字母R表示。电阻的单位是欧姆，用符号表示。常用单位有千欧（k）、兆欧（M）它们间的关系是：1M=103k=1062.电阻元件的电压、电流的关系图图2-32-3电阻的伏安特电阻的伏安特性曲线性曲线iu0R+-ui图图2-2 2-2 电阻的电电阻的电路符号路符号2.电阻元件的电压、电流的关系 电阻的电路符号如图2-2所示。实验证明：通过通过电阻的电流电阻的电流i与其两端的电压与其两端的电压u成正比，与电阻成正比，与电阻R成反比，这就是欧姆定律的内容成反比，这就是欧姆定律的内容。用公式表示为 （2-2）这

5、是压流关联时的情况。当压流非关联时图图2-3 电阻的伏安特性曲线电阻的伏安特性曲线iu0R+-ui图图2-2 电阻电阻的电路符号的电路符号 （2-3）RuiRui 2.电阻元件的电压、电流的关系 电阻元件的伏安关系还可以表示为另外一种形式（压流关联时）：i=Gu (2-4)上式中的G是表征线性电阻的另一个参数电导。它是表征电阻元件传导电流能力的大小。单位是西门子，用符号为S表示。显然有：(2-5)RG12.电阻元件的电压、电流的关系 当电阻R时，电阻元件相当于理想的导线，称为“短路”，此时有G；当电阻R 时，电阻元件相当于断开的导线，称为“开路”，此时有G=0。线性电阻元件的功率 电阻是一种耗

6、能元件。线性电阻元件的功率为 (2-7)RuRiuip22线性电阻元件的功率 例题2-1一个白炽电灯泡额定电压220V，额定功率1000W，则灯丝的热态电阻是多少？解：由题意可知U=220V，P=1000W。根据式（2-7）可以求出 4.48100022022PUR电路的工作状态+_ _UsI图图2-4 2-4 电路的三种工作状态电路的三种工作状态RLRoUS123+_ _电路的工作状态（1）负载状态：当开关S接1时，电路接通，这就是电源有载工作状态，简称负载状态。（2）空载状态（开路、断路）：当开关S接2时，相当于RL或电路中某处连接电线断开，这种工作状态称为空载或开路状态。（3）短路状态：

7、当开关S接3时，电源两端被导线直接接通，电路处于短路状态。2.1.2 2.1.2 电阻的串联和并联电阻的串联和并联u1i1+N1u2i2+N2(a)(b)图图2-5 2-5 具有相同具有相同VCRVCR的两部分电路的两部分电路等效变换 如果两个二端网络如果两个二端网络N1、N2的端口伏安关的端口伏安关系完全相同，则称这两个二端网络是等系完全相同，则称这两个二端网络是等效的效的，如图2-5所示。这个结论可以推广到二端口网络或多端口网络的情况。常用符号“”来表示等效的关系。温馨提示：温馨提示：等效是指对任意的外电路等效，对网络等效是指对任意的外电路等效，对网络内部是不等效的。内部是不等效的。电阻的

8、串联 所谓串联，就是把一些元器件首尾用导串联，就是把一些元器件首尾用导线依次连接起来，中间没有分支的连接线依次连接起来，中间没有分支的连接方式方式图图 2-6 2-6 电阻的串联及等效电阻的串联及等效b(a)ia_+_u1u2uR1R2+unRn_i1ini2b(b)ia_+uReq电阻的串联（1）串联电阻电路的特点 串联电路中的电流处处相等。串联电阻两端的总电压u等于各电阻上电压的代数和。串联电阻电路的总电阻（即等效电阻Req）等于各电阻阻值之和。各串联电阻电压与其阻值成正比。电阻串联电路消耗的总功率等于各串联电阻消耗的功率之和。电阻的串联（2）串联电阻电路的应用 分压 例题2-2 图2-7

9、是一个固定的三档分压器。当改变开关S的位置时，就可改变输出电压uo的大小。设输入电压ui=12V，试求S分别置于1、2、3时的输出电压uo的值。解：当开关S置于位置1时，输入电压直接送到输出端，故uo1=ui=12V。当开关S置于位置2时，根据分压原理，得 V 当开关S置于位置3时，可计算出 V温馨提示：温馨提示：如果把电阻换成可变电阻，并从该电阻抽头处引出电压，还可实现输出电压连续可调的分压器。10123002001003002002ou6123002001003003ou图图 2-7 2-7 例例2-22-2题图题图ab_+_uoui100200300S123电阻的串联 限流。当电源电压较

10、高，而用电负载电阻较小，负载允许通过的电流也较小时，可在电路中串联一电阻，限制流过负载的电流，此作用叫限流，串联的电阻叫限流电阻。扩大电压表量程。电阻的并联 如图2-9(a)所示，若干电阻（电导）首端与首端、尾端若干电阻（电导）首端与首端、尾端与尾端分别联接在一起的联接方式称为电阻的并联。与尾端分别联接在一起的联接方式称为电阻的并联。图图2-9 2-9 电阻并联电路电阻并联电路(a)(b)uiReq+_R1R2Rnui1i2in+_i电阻的并联（1）并联电阻电路的特点：各并联电阻支路的端电压相同。流过并联电阻电路的总电流i等于各支路电流的代数和。并联电阻电路总电阻（等效电阻Req）的倒数等于各

11、并联电阻倒数之和。流过各并联电阻的电流与其阻值成反比。电阻并联电路消耗的总功率等于各并联电阻消耗的功率之和。电阻的并联 两个并联电阻上分得的电流分别为iRRRi2121iRRRi2112图图2-10 2-10 两电阻并两电阻并联电路联电路R1R2i1i2i电阻的并联（2）并联电阻电路的应用：组成等电压多支路供电网络。分流与扩大电流表量程。.1.3 .1.3 电阻的混联电阻的混联 电阻的混联，指的是既有电阻串联又有电阻的混联，指的是既有电阻串联又有电阻并联的电路。电阻并联的电路。混联电路的化简方法是先将混联的各个部分根据联接方式，按电阻相串联和电阻相并联的方法初步化简得到新的电路图，再根据新的电

12、路中的串并联关系去化简，直到符合提出的要求为止。.1.3 .1.3 电阻的混联电阻的混联 例题2-4求图2-12所示电路在开关S接通与断开时的等效电阻Rab。解：当开关S断开时，4与8串联后与6并联，再与4串联，所以 当开关S闭合时，4与4并联后与6串联，再与8并联，所以846)84(6)84(46/)84(abR48)62(8)62(8/)64444(8/)64/4(abR.1.3 .1.3 电阻的混联电阻的混联S4468 图图2-12 2-12 例例2-42-4题图题图abBCADR1R2R3R4(a)图图2-13 2-13 例例2-52-5题图题图R5BCADR1R2R3R5(b)R4.

13、1.3 .1.3 电阻的混联电阻的混联 例题2-5在图2-13(a)中，R1=R2=R3=R4=R5=R，试求A，D间的等效电阻RAD。分析：B、C间为一导线，故R4与B相连的一端可移至C点，同理R5与C相连的一端可移至B点，这样R1与R5、R3与R4就是并联的关系了，从而为求解本题找到了突破口。解：根据分析画出其等效电路如图2-13(b)所示。24351/)/(RRRRRRADRRRR21/)2121(27非独立源：受控源电压由其外部电路决定时间函数，电流源：电流是给定的电流由其外部电路决定时间函数，电压源：电压是给定的独立源有源元件储能电容元件：储能电感元件：储能元件耗能元件：电阻元件：无源元件。LiWdtduCiCuWdtdiLuRuRiPRiu22222121理想电路元件理想电路元件 28等效变换等效变换 RUIRIUIGGIGGURRURRSSSSnkkkknkkkk换：实际电源模型的等效变不相邻电阻电阻两两乘积之和连接电阻电阻之和相邻两电阻的乘积连接电阻连接的等效变换连接和电阻电阻的并联电阻的串联：11,:,