《電工電子技術(shù)》高職全套教學(xué)課件

電工電子技術(shù)項(xiàng)目一直流電路的分析與測(cè)量全套可編輯PPT課件163第一部分電路基礎(chǔ)項(xiàng)目一直流電路的分析與測(cè)量項(xiàng)目二單相交流電路的分析與測(cè)量

第二部分電機(jī)與控制項(xiàng)目三三相交流電路的分析與測(cè)量項(xiàng)目四三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制

第三部分模擬電子技術(shù)項(xiàng)目五半導(dǎo)體元器件及其特性項(xiàng)目六基本放大電路的分析與測(cè)量項(xiàng)目七集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用項(xiàng)目八直流穩(wěn)壓電源安裝與調(diào)試

第四部分?jǐn)?shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目九數(shù)字電路基礎(chǔ)認(rèn)知項(xiàng)目十組合邏輯電路及其應(yīng)用

項(xiàng)目十一時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用任務(wù)四基爾霍夫定律的應(yīng)用任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證任務(wù)五疊加原理的應(yīng)用任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證技能訓(xùn)練戴維南定理的驗(yàn)證將不同的電子電氣器件或設(shè)備按一定的方式連接起來(lái)，形成的電流通路，就是電路。電路由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分組成。最簡(jiǎn)單的電路如圖1-1所示，電源是一節(jié)干電池，負(fù)載是小燈泡，導(dǎo)線和開關(guān)是中間環(huán)節(jié)，將電池和小燈連接起來(lái)，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的電流通路，完成照明功能。圖1-1簡(jiǎn)單照明電路任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)一電路的組成電源是一種能發(fā)出電能的裝置。在日常生產(chǎn)生活中，常用的電源有發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電板、蓄電池、干電池等，它們分別把機(jī)械能、光能、化學(xué)能等轉(zhuǎn)換成電能。電源的符號(hào)如圖1-2所示，圖1-2(a)為干電池或蓄電池符號(hào)，圖1-2(b)為干電池組或蓄電池組的符號(hào)。在電路分析中，電源設(shè)備一般用圖1-2(c)所示的電壓源來(lái)表示，圖中的RS表示電壓源的內(nèi)阻。圖1-2電源的符號(hào)任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)電路中的中間環(huán)節(jié)起著傳輸、分配和控制電能的作用。中間環(huán)節(jié)有的簡(jiǎn)單，也有的非常復(fù)雜。簡(jiǎn)單的可以只有一根導(dǎo)線，復(fù)雜的可以是超大規(guī)模集成電路或電力輸送線路。而在一般的電路分析中，因?yàn)閷?dǎo)線的電阻很小，所以常常把導(dǎo)線的電阻視為零。在人們的生產(chǎn)和生活實(shí)踐中，電路應(yīng)用于電力、電子通信、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)以及其他各類系統(tǒng)中，有著不同的功能和作用。電路的作用可以概括為以下兩個(gè)方面。(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和功能轉(zhuǎn)換，例子如圖1-3所示。(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理功能，例子如圖1-4所示。任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)圖1-3電路的電能傳輸和轉(zhuǎn)換功能圖1-4電路的信號(hào)傳遞和處理功能在電路分析中，不管是傳輸和轉(zhuǎn)換電能的電路，還是傳遞和變換信號(hào)的電路，我們把來(lái)自電源或信號(hào)源的電壓和電流的輸入稱為激勵(lì)，電路中的激勵(lì)可以理解為推動(dòng)電路工作的動(dòng)力；把激勵(lì)在各部分所產(chǎn)生的電壓和電流輸出稱為響應(yīng)。電路分析的過(guò)程就是在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的情況下，分析激勵(lì)和響應(yīng)之間的關(guān)系。實(shí)際的電器元件和設(shè)備的種類很多，如各種電源、電阻器、電感器、變壓器、電子管、晶體管、固體組件等等，它們發(fā)揮各自的作用，共同實(shí)現(xiàn)電路功能。這些電器元件和設(shè)備在工作運(yùn)行中所發(fā)生的物理過(guò)程很復(fù)雜，因此，為了研究電路的特性和功能，我們必須對(duì)電路進(jìn)行科學(xué)抽象，用一些模型來(lái)代替實(shí)際電器元件和設(shè)備的外部功能，這種模型稱為電路模型。構(gòu)成電路模型的元件稱為理想電路元件，也稱為電路元件或者模型元件。理想電路元件分為兩類：一類有實(shí)際的元件與它對(duì)應(yīng)，如電阻器、電感器、電容器、電壓源、電流源等；另一類沒(méi)有直接與它相對(duì)應(yīng)的實(shí)際電路元件，但是它們的某種組合卻能反映出實(shí)際電器元件和設(shè)備的主要特性和外部功能，如受控源等。如圖1-5所示是電工電子技術(shù)中經(jīng)常使用的幾種理想元件的電路符號(hào)。圖1-5常用的幾種理想元件的電路符號(hào)任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)在本書中，以后研究的電路均指模型電路。如圖1-6所示的電路圖即為由圖1-1簡(jiǎn)單照明電路抽象而成的電路模型，模型中電阻R代表負(fù)載(小燈泡),干電池用電壓源E表示，開關(guān)為S。

圖1-6簡(jiǎn)單照明電路的電路模型任務(wù)一電路的組成與工作狀態(tài)電路在不同的工作條件下會(huì)呈現(xiàn)不同的工作狀態(tài)，也有不同的特點(diǎn)。充分了解電路不同的工作狀態(tài)和特點(diǎn)對(duì)安全用電與正確使用各種類型的電氣設(shè)備是十分必要的。直流電路的狀態(tài)包括有載狀態(tài)、開路狀態(tài)和短路狀態(tài)三種。已知某電路如圖1-7所示，ab為電源支路，cd為負(fù)載支路，通過(guò)開關(guān)K連接。圖1-7電路工作狀態(tài)二電路的的工作狀態(tài)1.有載狀態(tài)開關(guān)K閉合，接通電源與負(fù)載，這時(shí)電路為有載工作狀態(tài)。有載工作狀態(tài)下的電路參數(shù)特征如下：負(fù)載電流為I=USR+RS負(fù)載電壓為UR=IR電源端電壓為U=US-IRS電源產(chǎn)生功率為PS=USI電源輸出功率為P=UI內(nèi)阻消耗功率為ΔP=I2RS功率平衡關(guān)系為P=PS-ΔP電源端電壓U在US一定時(shí)，與I和RS成反比關(guān)系；當(dāng)RSR時(shí),U≈US。在負(fù)載狀態(tài)，電源產(chǎn)生的功率與內(nèi)阻消耗的功率及輸出功率間滿足功率平衡關(guān)系。一般電路在有載工作狀態(tài)，負(fù)載的大小指負(fù)載電流的大小，不是指電阻R的大小，根據(jù)負(fù)載電流I與額定電流IN之間的關(guān)系，又可分為以下三種運(yùn)行情況：（1）I=IN，滿載運(yùn)行。（2）I>IN，過(guò)載運(yùn)行。（3）I<IN，欠載運(yùn)行，也稱輕載運(yùn)行。2.開路狀態(tài)圖1-7電路工作狀態(tài)如圖1-7所示的電路中，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電源與負(fù)載處于開路狀態(tài)。此時(shí)，外電路的電阻對(duì)于電源來(lái)說(shuō)是無(wú)窮大，根據(jù)歐姆定律，可知電路中的電流I為零，電源的端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。開路狀態(tài)下的電路參數(shù)特征如下：電路中的電流為I=0負(fù)載端電壓為UR=0電源端電壓為U=US功率為PS=0，P=0，ΔP=0因?yàn)殡娐分械碾娏鱅為零，故電路中不存在能量交換。3.短路狀態(tài)圖1-8電路短路狀態(tài)

如圖1-7所示的電路中，當(dāng)電源的兩端由于某種原因連接在一起時(shí)，就成了短路。此時(shí)，外電路的電阻可視為零，又由于電源內(nèi)阻RS很小，根據(jù)歐姆定律，可知電路中的電流I很大，如圖1-8所示。短路狀態(tài)下的電路參數(shù)特征如下：電路中的電流為I=IS=USRS負(fù)載端電壓為UR=0功率為P=0因?yàn)殡娐分械碾娏鞑唤?jīng)過(guò)負(fù)載，所以輸出功率P=0，負(fù)載端電壓為零。產(chǎn)生短路的原因是由于絕緣部分損壞或接線不慎，因此應(yīng)經(jīng)常檢查電氣設(shè)備和線路的絕緣情況。通常在電路中接入熔斷器或自動(dòng)斷路器，以便產(chǎn)生不良后果，有時(shí)出于某種需要，可以將電路中某一段短路或進(jìn)行某種短路實(shí)驗(yàn)。一電路中的基本物理量1.電流1）電流的基本概念用摩擦的方法使物體帶上的正電和負(fù)電叫做靜電。打一個(gè)形象的比方，就像靜止的空氣和河水不能推動(dòng)風(fēng)車和水輪機(jī)一樣，靜電不能用于電燈和開動(dòng)機(jī)器。因?yàn)橹挥辛鲃?dòng)的空氣和河水才能做功,同樣,只有運(yùn)動(dòng)的電荷才能帶動(dòng)電器。物理學(xué)上把帶電微粒的定向移動(dòng)叫做電流。因此，要利用電來(lái)照明或者使電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng),都需要有長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)存在的電流。電流的大小為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。用I表示電流，q表示電荷量，t表示時(shí)間，則計(jì)算電流的公式為I=q/t（1-1）式中，q為時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。

電流不是恒定不變的，即不同的時(shí)刻，電流大小不一樣，則計(jì)算電流的公式可表示為i=dq/dt （1-2）式中，i表示某個(gè)時(shí)刻的電流大??；dq為某一時(shí)刻通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量；dt為某一時(shí)刻時(shí)長(zhǎng)。

電流的大小稱為電流強(qiáng)度，在國(guó)際單位制（SI）中，電流強(qiáng)度的單位為安培，用大寫字母A表示。當(dāng)1秒（s）內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為1庫(kù)侖（用大寫字母C表示，1C相當(dāng)于6.25×1018個(gè)電子的電量）時(shí)，電流強(qiáng)度為1安培（A）。在電力系統(tǒng)中，遇到的電流常常為幾安（A），幾十安，甚至更大；而在電子設(shè)備中電流較小，一般為幾毫安（mA）或微安(μA)。它們之間的換算關(guān)系為1kA=103A1mA=10-3A1μA=10-6A

（1-3）任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量2）電流的參考方向圖1-9電流的方向圖1-10電流參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系

帶電微粒的定向移動(dòng)形成了電流，則電流是矢量（即有方向的量）。通常規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，?fù)電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯呢?fù)方向，如圖1-9所示。當(dāng)然，電流的方向也不是一成不變的，如在分析電路時(shí)，有時(shí)電流的實(shí)際方向難以事先確定，特別是在交流電路中，電流的方向隨時(shí)間不斷反復(fù)變化，此時(shí)，為了分析電路方便，可以選定任一方向作為電流的參考方向,或稱正方向。任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量當(dāng)電流的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，則電流值為正值，如圖1-10(a)所示；反之，當(dāng)電流的實(shí)際方向與其參考方向相反時(shí)，電流值為負(fù)值，如圖1-10(b)所示。因此，在參考方向確定以后，就可以決定電流值的正與負(fù)并進(jìn)行電路分析了。

在電路圖中，用箭頭表示電流的參考方向。在實(shí)際應(yīng)用中，還可以使用雙下標(biāo)來(lái)表示電流方向，例如iAB表示電流的參考方向是由A流向B。若選定參考方向由B流向A，則用iBA表示，兩者相差一個(gè)負(fù)號(hào)，即iAB=-iBA。2.電壓1）電壓的基本概念電壓就像水壓，水壓能使靜止的水按一定的方向流動(dòng)，那么電壓就是能使導(dǎo)體中電子按一定方向運(yùn)動(dòng)的一個(gè)物理量。它用來(lái)衡量電場(chǎng)力推動(dòng)正電荷運(yùn)動(dòng)，對(duì)電荷做功能力的大小。電路中A、B兩點(diǎn)之間的電壓在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把單位正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功。若電場(chǎng)力移動(dòng)的電荷量為Q，所做的功為W，那么A與B點(diǎn)之間的電壓為UAB=WQ（1-4)

式中,W是電場(chǎng)力把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功，單位為焦耳，符號(hào)為J；Q為被移動(dòng)的正電荷的電量，單位為庫(kù)侖，符號(hào)為C；UAB為A、B兩點(diǎn)的電壓，單位為伏特，符號(hào)為V。在直流電路中，任意兩點(diǎn)的電壓一般不隨時(shí)間變化而變化，其值恒定，稱為恒定電壓或直流電壓，用大寫字母U表示。在交流電路中，任意兩點(diǎn)之間的電壓隨時(shí)間變化而變化，電壓有瞬間值、峰值、平均值的概念。例如，照明電路用電為220V，是指電壓的有效值為220V。電力系統(tǒng)中，日常用的電壓一般為幾百伏，輸送電線的電壓為幾千伏（kV）、幾萬(wàn)伏甚至更大；電子設(shè)備中電壓較小，一般為幾伏（V）、幾毫伏（mV）或幾微伏(μV)。它們之間的換算關(guān)系為1kV=103V1mV=10-3V1μV=10-6V（1-5）如果正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)失去能量，則電位降低，即A點(diǎn)的電位高于B點(diǎn)；反之，若電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)獲得能量，則電位升高，即A點(diǎn)的電位低于B點(diǎn)。因此，正電荷在電路中移動(dòng)時(shí)，電能的增加和減少表現(xiàn)為電位的降低或升高。規(guī)定電壓的實(shí)際方向?yàn)楦唠娢稽c(diǎn)指向低電位點(diǎn)。如果電場(chǎng)力推動(dòng)正電荷沿著電壓的實(shí)際方向運(yùn)動(dòng)，電位逐點(diǎn)降低，此時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)正電荷所做的功為正功。任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量2）電壓的參考方向電壓指電路中兩點(diǎn)之間的電位差，由此可知，電壓是矢量（即有方向的量），需要指定參考方向。如同需要對(duì)電流選定參考方向一樣，在分析、計(jì)算電路問(wèn)題時(shí)，往往難以預(yù)知一段電路兩端電壓的實(shí)際方向，為此可事先選定一個(gè)方向作為電壓的參考方向。如圖1-11所示的一段電路，規(guī)定A為高電位點(diǎn)，用“+”表示，B為低電位點(diǎn)，用“-”表示，即選取該段電路電壓的參考方向從A指向B。當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，電壓為正值，如圖1-11(a)所示；當(dāng)電壓的實(shí)際方向與參考方向不一致時(shí)，電壓為負(fù)值，如圖1-11(b)所示。圖1-11電壓參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系這樣，引入電壓的參考方向之后，電壓是一個(gè)代數(shù)量。借助電壓的正、負(fù)值，并結(jié)合它的參考方向，就能夠確定電壓的實(shí)際方向任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量電壓的參考方向可以用兩種方法來(lái)表示：(1)用“+”、“-”號(hào)分別表示假設(shè)的高位點(diǎn)和低位點(diǎn)；(2)用雙下標(biāo)字母表示，如UAB，第一個(gè)下標(biāo)字母A表示假設(shè)的高位點(diǎn)，第二個(gè)下標(biāo)字母B表示假設(shè)的低位點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，電路兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向常用一種表示極性的方法來(lái)表示：高電位點(diǎn)用“+”表示，稱此點(diǎn)為“正”極；反之，低電位點(diǎn)用“-”表示，稱此點(diǎn)為“負(fù)”極。3）電流、電壓的關(guān)聯(lián)參考方向在電路分析中，電流和電壓的參考方向都是人為指定的，彼此之間互不相關(guān)。但是為了分析方便起見，對(duì)于同一段電路的電流和電壓往往采用彼此關(guān)聯(lián)的參考方向。圖1-12（a）和圖1-12(b)分別表示關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向。電流、電壓的關(guān)聯(lián)參考方向是指電流與電壓的參考方向一致，即電流的流向是從電壓的高位點(diǎn)流向電壓的低位點(diǎn)。

圖1-12電流、電壓關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向4）電流、電壓參考方向的幾點(diǎn)說(shuō)明（1）電流、電壓的實(shí)際方向是客觀存在的，有時(shí)容易確定，有時(shí)難以確定。它們的參考方向是由計(jì)算需要人為確定的，在電路分析和計(jì)算過(guò)程中，以參考方向?yàn)榛A(chǔ)；（2）同一段電路中，電流參考方向選擇不同，其數(shù)值相等但符號(hào)相反，電壓的情況也一樣，因此，電流值、電壓值的正負(fù)只有在選定參考方向的情況下才有意義；（3）在電路分析和計(jì)算中，必須先標(biāo)出電流和電壓的參考方向，才能進(jìn)行分析和計(jì)算；（4）為了方便分析電路，電路上的電流和電壓一般選擇關(guān)聯(lián)的參考方向。任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量例1.2.1

某一電路如圖1-13所示，各段電路的電流、電壓的參考方向均已標(biāo)注在圖中。（1）指出哪一段電路的電流與電壓是關(guān)聯(lián)參考方向？哪一段是非關(guān)聯(lián)參考方向？（2）已知I1=4A，I2=-3A，I3=7A，U1=-20V。指出各段電路電流的實(shí)際方向是什么？（3）由(2)中的已知條件判斷，AB段電壓的實(shí)際方向是什么？圖1-13例1.2.1用圖解（1）U2和I2、U3和I3是非關(guān)聯(lián)參考方向，U1和I1是關(guān)聯(lián)參考方向。（2）從已知條件可知，電流I1、I3為正值，表示它們的實(shí)際方向與參考方向相同；I2為負(fù)值，表示它的實(shí)際方向與參考方向相反。（3）從已知條件可知，U1為負(fù)值，表示它的實(shí)際方向與圖示的參考方向相反，即B點(diǎn)是實(shí)際的高電位點(diǎn)，A點(diǎn)是實(shí)際的低電位點(diǎn)，該段電壓的實(shí)際方向是從B點(diǎn)到A點(diǎn)。任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量3.電動(dòng)勢(shì)1）電動(dòng)勢(shì)的基本概念電動(dòng)勢(shì)是描述電源性質(zhì)的重要物理量。電源的電動(dòng)勢(shì)和非靜電力的功密切聯(lián)系。所謂非靜電力，主要是指化學(xué)力和磁力，如干電池內(nèi)部化學(xué)作用產(chǎn)生的化學(xué)力。在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極板移到正極板時(shí)要對(duì)電荷做功，這個(gè)做功的物理過(guò)程是產(chǎn)生電源電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)。非靜電力所做的功反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過(guò)程是能量相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。電源的電動(dòng)勢(shì)正是由此定義的，即非靜電力把正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功與該電荷電量的比值，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)。電源的電動(dòng)勢(shì)用符號(hào)E表示，在數(shù)值上等于非靜電力把單位正電荷從電源的低電位端經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位端所做的功，單位和電壓一樣，也是伏特（V），電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為E=Wq（1-6)

式中，E為電動(dòng)勢(shì)；W為非靜電力所做的功，單位為焦耳(J)；q為電荷量。不同的電源由于非靜電力的來(lái)源不同，能量轉(zhuǎn)換的形式也不同。化學(xué)電動(dòng)勢(shì)(干電池、紐扣電池、蓄電池等)的非靜電力是一種化學(xué)作用，電動(dòng)勢(shì)的大小取決于化學(xué)作用的種類，與電源大小無(wú)關(guān)，如干電池?zé)o論是1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)其電動(dòng)勢(shì)都是1.5V。發(fā)電機(jī)的非靜電力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。光生電動(dòng)勢(shì)(光電池)的非靜電力來(lái)源于光電效應(yīng)。壓電電動(dòng)勢(shì)(晶體壓電點(diǎn)火、晶體話筒等)的非靜電力來(lái)源于機(jī)械功造成的極化現(xiàn)象。2）電動(dòng)勢(shì)的參考方向電動(dòng)勢(shì)的作用是把正電荷從低電位點(diǎn)移動(dòng)到高電位點(diǎn)，使正電荷的電勢(shì)能增加，所以規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向是由低電位指向高電位，即從電源的負(fù)極指向電源的正極。在電路中，電源的極性和電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值一般都是已知的，所以一般電動(dòng)勢(shì)的參考方向都取與實(shí)際方向相同的方向，即由電源的負(fù)極指向電源的正極3）電源端電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系（1）電源端電壓U反映的是電場(chǎng)力在外電路將正電荷由高電位點(diǎn)（正極）移向低電位點(diǎn)（負(fù)極）做功的能力。電動(dòng)勢(shì)E反映的是電源力將電源內(nèi)部的正電荷從低電位點(diǎn)（負(fù)極）移向高電位點(diǎn)（正極）做功的能力。（2）若不考慮電源內(nèi)損耗，則電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上與它的端電壓相等，但實(shí)際方向相反，即E=-UAB，如圖1-14所示。

電源對(duì)電路的作用效果可以用電動(dòng)勢(shì)來(lái)表示，也可以用電壓來(lái)表示，電動(dòng)勢(shì)E和電壓UAB反映的是同一件事，所以，在很多情況下，常常不是用電動(dòng)勢(shì)E而是用電源正負(fù)極之間的電壓來(lái)表示電源的作用效果。圖1-14電源電動(dòng)勢(shì)和電壓之間的關(guān)系電功，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是電流所做的功。電流在經(jīng)過(guò)電器設(shè)備時(shí)會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換的大小就是電流所做功的大小，用符號(hào)W表示，單位為焦耳（J）。能量轉(zhuǎn)換的速率就是電功率，即單位時(shí)間內(nèi)電器設(shè)備能量轉(zhuǎn)換的大小，簡(jiǎn)稱為功率。電功率的符號(hào)用P表示，單位為瓦（W），在電流、電壓關(guān)聯(lián)參考方向下，電功率的計(jì)算公式為P=dWdt=ui（1-7)P>0時(shí)表示元件消耗電功率，P<0時(shí)表示元件發(fā)出電功率，即當(dāng)u與i的實(shí)際方向相同時(shí)，表明該元件消耗電功率。反之，當(dāng)u與i的實(shí)際方向相反時(shí)，表明該元件發(fā)出電功率。4.電功與電功率例1.2.2

某個(gè)直流電路如圖1-15所示，取參考方向與實(shí)際方向相同，已知電路的電流I=0.8A，元件1兩端的電壓U1=3V，元件2兩端的電壓U2=-1V，元件3兩端的電壓U3=-2V，求各元件的電功率，并指出是消耗電功率還是發(fā)出電功率。

圖1-15例1.2.2用圖任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量解元件1：P1=U1×I1=0.8A×3V=2.4VP1>0,元件1消耗電功率；元件2：P2=U2×I2=0.8A×（-1）V=-0.8VP2<0,元件2發(fā)出電功率；元件3：P3=U3×I3=0.8A×（-2）V=-1.6VP3<0,元件3發(fā)出電功率。二、歐姆定律伏安特性就是大家所熟悉的歐姆定律。歐姆定律是電學(xué)中的一個(gè)基本定律，表明電路中電流、電壓和電阻三者之間的基本關(guān)系，表述為：在同一電路中,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。其公式為I=UR （1-8)

式中，R為電阻器的電阻大小，國(guó)際單位制中，單位為歐姆（Ω）；U為電阻器兩端的電壓，I為流過(guò)電阻器的電流。實(shí)際應(yīng)用中歐姆定律有以下兩種。（1）部分電路歐姆定律,也稱做外電路歐姆定律,它忽略電源內(nèi)阻,把電源看成一個(gè)理想的電動(dòng)勢(shì)提供者，如圖1-16所示。圖1-16部分電路歐姆定律當(dāng)電流、電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，部分電路歐姆定律可表示為電流=電壓/電阻I=U/R(1-9)上述公式還可以推導(dǎo)出如下公式：電壓=電流×電阻U=I×R電阻=電壓/電流R=U/I

（1-10)

任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量（2）全電路歐姆定律,也稱為閉合電路歐姆定律，它不忽略電源中的內(nèi)阻，電源不再是一個(gè)理想的電動(dòng)勢(shì)提供者，而是一個(gè)具有內(nèi)阻的電源，如圖1-17所示。圖1-17全電路歐姆定律圖1-17中，電源的內(nèi)阻用RS表示，當(dāng)電流、電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，全電路歐姆定律表示為電源的電動(dòng)勢(shì)=外電路的電壓+電流×電源的內(nèi)阻

即U=U′+I×RS （1-11)

也可表示為電源的電動(dòng)勢(shì)=總電阻×電流

即U=I×(R+RS) （1-12)

式（1-11）和式(1-12)中的電流含義相同。任務(wù)二電路的基本物理量的計(jì)算與測(cè)量例1.3.1

如圖1-17所示，電源兩端的電壓為3V,內(nèi)阻為0.2Ω,電阻器的電阻為6Ω。（1）忽略電源內(nèi)阻,求電路中的電流？（2）不忽略電源內(nèi)阻,求電路中的電流？圖1-17解（1）忽略電源內(nèi)阻，即RS=0,運(yùn)用部分電路歐姆定律進(jìn)行求解。I=UR=3V6Ω=0.5A(2)不忽略電源內(nèi)阻，即RS=0.2Ω,運(yùn)用全電路歐姆定律進(jìn)行求解。I=UR+RS=3V(6+0.2)Ω≈0.484A技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各類電源及各類測(cè)量?jī)x表的布局和使用方法。（2）掌握指針式電壓表、電流表內(nèi)阻的測(cè)量方法。（3）熟悉電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法。二、原理說(shuō)明（1）為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無(wú)窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的指針式電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測(cè)量?jī)x表一旦接入電路，就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。只要測(cè)出儀表的內(nèi)阻，即可計(jì)算出由其產(chǎn)生的測(cè)量誤差。以下介紹幾種測(cè)量指針式儀表內(nèi)阻的方法。（2）用“分流法”測(cè)量電流表的內(nèi)阻如圖1-18所示。A為被測(cè)內(nèi)阻(RA)的直流電流表。測(cè)量時(shí)先斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)直流電流源的輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)。然后合上開關(guān)S，并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱RB的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有R1為固定電阻器之值，RB可由電阻箱的刻度盤上讀得。IA＝IS＝I/2

RA＝RB//R1圖1-18可調(diào)直流電流源技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用（3）用“分壓法”測(cè)量電壓表的內(nèi)阻。如圖1-19所示。V為被測(cè)內(nèi)阻(RV)的直流電壓表。測(cè)量時(shí)先將開關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。然后斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)RB使電壓表V的指示值減半。此時(shí)有： RV＝RB＋R1電壓表的靈敏度為： S＝RV/U(Ω/V)式中U為電壓表滿偏時(shí)的電壓值。圖1-19可調(diào)直流穩(wěn)壓源技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用

圖1-20示例電路技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用

技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0~30V12可調(diào)直流恒流源0~500mA13指針式萬(wàn)用表MF-47或其他1自備4元件箱1TKDG05序號(hào)技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）根據(jù)“分流法”原理測(cè)定指針式萬(wàn)用表（MF47型或其他型號(hào)）直流毫安0.5mA和5mA檔量限的內(nèi)阻。線路如圖1-18所示。被測(cè)電流表量限計(jì)算內(nèi)阻S斷開時(shí)表讀數(shù)（mA）S閉合時(shí)表讀數(shù)（mA）RB（Ω）R1（Ω）計(jì)算內(nèi)阻RA（Ω）0.5mA5mA（2）根據(jù)“分壓法”原理按圖1-19接線，測(cè)定指針式萬(wàn)用表直流電壓2.5V和10V檔量限的內(nèi)阻被測(cè)電流表量限計(jì)算內(nèi)阻S閉合時(shí)表讀數(shù)（V）S斷開時(shí)表讀數(shù)（V）RB（KΩ）R1（KΩ）計(jì)算內(nèi)阻Rv（KΩ）S(Ω/V)2.5V10V技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用（3）用指針式萬(wàn)用表直流電壓10V檔量限測(cè)量圖1-20電路中R1上的電壓U′R1之值，并計(jì)算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。UR2R1R10V(KΩ)）計(jì)算值UR1（V)實(shí)測(cè)值U′R1(V)絕對(duì)誤差(V)相對(duì)誤差%10V10KΩ50KΩ五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）在開啟DG04掛箱的電源開關(guān)前，應(yīng)將兩路直流隱壓電源的輸出調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至最?。鏁r(shí)針旋到厎），并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕撥到2mA檔，輸出細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要緩慢調(diào)節(jié)。（2）當(dāng)恒流源輸出端接有負(fù)載時(shí)，如果需要將其粗調(diào)旋鈕由低檔位向高檔位切換，必須先將其細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。否則輸出電流會(huì)突增，可能會(huì)損壞外接器件。（3）電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并接，電流表應(yīng)與被測(cè)電路串接，并且都要注意正、負(fù)極性與量程的合理選擇。（4）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、2中，R1與RB并聯(lián)，可使阻值調(diào)節(jié)比單只電阻容易。R1的取值應(yīng)與RB相近。（5）本實(shí)驗(yàn)僅測(cè)試指針式儀表的內(nèi)阻。由于所選指針表的型號(hào)不同，實(shí)驗(yàn)中所列的電流、電壓量程及選用的RB、R1等均會(huì)不同。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)按選定的表型自行確定。技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用六、思考題（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2，若已求出0.5mA檔和2.5V檔的內(nèi)阻，可否直接計(jì)算得出5mA檔和10V檔的內(nèi)阻？（2）用量程為10A的電流表測(cè)實(shí)際值為8A的電流時(shí)，實(shí)際讀數(shù)為8.1A，求測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。（3）如圖1-21（a）、(b)為伏安法測(cè)量電阻的兩種電路，被測(cè)電阻的實(shí)際阻值為Rx,電壓表的內(nèi)阻為Rv,電流表的內(nèi)阻為RA,求兩種電路測(cè)量電阻Rx的相對(duì)誤差。圖1-21技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算各被測(cè)儀表的內(nèi)阻值。（2）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)應(yīng)用場(chǎng)合。（3）對(duì)思考題的計(jì)算。技能訓(xùn)練常用電路測(cè)量?jī)x器的使用

電源是電路中一個(gè)非常重要的裝置，它的作用是將非電能轉(zhuǎn)換為元件的電能或電信號(hào)，為電路提供電能，生活中常見的電源有干電池、蓄電池、太陽(yáng)能電池、發(fā)電機(jī)和電子穩(wěn)壓、穩(wěn)流裝置等。

電源可以用兩種不同的電路模型來(lái)表示。一種是用電壓的形式來(lái)表示，稱為電壓源；一種是用電流的形式來(lái)表示，稱為電流源。圖1-22理想電壓源與實(shí)際電壓源對(duì)照?qǐng)D電壓源是實(shí)際電源的一種抽象，它向外電路提供較為穩(wěn)定的電壓，其輸出電壓不隨負(fù)載變化而變化，即伏安特性U=f(I)是一條平行于I軸的直線，可以這樣向外電路提供穩(wěn)定電壓的電源稱為電壓源。理想的電壓源具有如下兩個(gè)基本性質(zhì)：一、電壓源(1)理想的電壓源的輸出電壓值是一個(gè)恒定值。(2)流過(guò)理想電壓源的電流不由電壓源本身決定，而由與它連接的外電路來(lái)確定。理想電壓源的幾點(diǎn)說(shuō)明：(1)在實(shí)際生活中，理想電壓源是不存在的，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看做理想電壓源,例如，在一定條件下，電源的內(nèi)阻很小，其輸出電壓幾乎不隨負(fù)載變化而變化，這樣的電源可以看成是理想電壓源。(2)實(shí)際電源可以用一個(gè)理想電壓源E和一個(gè)小電阻串聯(lián)R0的模型來(lái)表示。當(dāng)電壓源中有電流流過(guò)時(shí)，必然在內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，因此，實(shí)際電壓源的端電壓U可表示為U=E-IR0（1-26）(3)電源內(nèi)阻RS越小，輸出電壓變化越小，也就越穩(wěn)定，當(dāng)內(nèi)阻RS為零（相當(dāng)于電源的內(nèi)阻RS短路）時(shí)，端電壓U等于電源輸出E，此時(shí)，可看成是理想電壓源。理想電壓源和實(shí)際電壓源的對(duì)照如圖1-22所示。任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換二、電流源

電流源是實(shí)際電源的一種抽象，它向外電路提供較為穩(wěn)定的電流，其輸出電流不隨負(fù)載變化而變化，即伏安特性U=f(I)是一條垂直于I軸的直線，可以這樣向外電路提供穩(wěn)定電流的電源，稱為電流源。理想的電流源具有如下兩個(gè)基本性質(zhì)：(1)理想電流源的輸出電流值是一個(gè)恒定值。(2)理想電流源兩端的端電壓不由電流源本身決定，而由與它連接的外電路來(lái)確定。理想電流源的幾點(diǎn)說(shuō)明：(1)與理想電壓源一樣，在實(shí)際生活中，理想電流源也是不存在的，但有些實(shí)際電源在一定條件下可近似地看做理想電流源，例如，在一定條件下，電源的內(nèi)阻很大，其輸出電流幾乎不隨負(fù)載變化而變化，這樣的電源就可以看成是理想電流源。(2)實(shí)際電源可以用一個(gè)理想電流源IS和一個(gè)大電阻RS并聯(lián)的模型來(lái)表示。當(dāng)有電流流過(guò)大電阻RS時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生分流作用，因此，實(shí)際流過(guò)電流源的電流I與電流源產(chǎn)生的電流IS之間的關(guān)系可表示為I=IS-U/RS （1-27）理想電流源和實(shí)際電流源的對(duì)照，如圖1-23所示。圖1-23理想電流源與實(shí)際電流源對(duì)照?qǐng)D任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換（3）電源內(nèi)阻RS越大，輸出電流變化越小，也就越穩(wěn)定，當(dāng)內(nèi)阻RS為無(wú)窮大∞（相當(dāng)于電源的內(nèi)阻RS短路）時(shí)，流過(guò)電流源的電流I等于電流源產(chǎn)生的電流IS，可看成是理想電流源。任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換

在電路分析當(dāng)中，有些復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)中含有多個(gè)電源（電壓源和電流源），常常需要將電源進(jìn)行合并，成為一個(gè)等效電源，這種從復(fù)雜到簡(jiǎn)化等效電路的分析方法稱為電源等效變換法。

一個(gè)實(shí)際電源可以用電壓源模型來(lái)等效，也可以用電流源模型來(lái)等效。在電路分析時(shí)，為了方便，當(dāng)兩個(gè)電源模型滿足一定條件時(shí)，就可以等效互換，對(duì)負(fù)載和外電路效果都是一樣的，這種方法稱為電壓源和電流源等效變換。已知一個(gè)電壓源電路模型和一個(gè)電流源電路模型，如圖1-24示。三、電壓源和電流源的等效變換圖1-24理想電壓源和理想電流源的等效變換圖1-24(a)中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出如下方程：I=E/（R+RS）

（1-28）圖1-24(b)中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出如下方程：I=IS-ISR

/（R+RS）I=ISRS/（R+RS）

（1-29）從式（1-28）和式(1-29)可以得出，電壓源與電流源等效變換的條件是它們的內(nèi)阻RS相等。它們之間的變換公式為E=ISRS

（1-30）圖1-24理想電壓源和理想電流源的等效變換說(shuō)明：（1）因?yàn)槔硐腚妷涸吹碾妷汉愣ú蛔?，所以任何與理想電壓源并聯(lián)的元件對(duì)外電路不起作用，等效變換或電路分析時(shí)可以省掉。（2）同理，因?yàn)槔硐腚娏髟吹碾娏饕彩呛愣ú蛔兊?，所以與理想電流源串聯(lián)的任何元件對(duì)外電路不起作用，等效變換或電路分析時(shí)可以省掉。（3）因?yàn)槔硐腚妷涸吹膬?nèi)阻等于零，理想電流源的內(nèi)阻等于無(wú)窮大，所以理想電壓源與理想電流源之間不存在等效變換，本節(jié)講的是電壓源與電流源的等效變換。（4）電壓源與電流源進(jìn)行等效變換時(shí)，要注意電壓源E與電流源IS的參考方向。任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換例1.8.1

已知某一多電源電路如圖1-25所示，請(qǐng)用電源等效變換分別把它們簡(jiǎn)化成電壓源和電流源圖1-25例1.8.1用圖解（1）簡(jiǎn)化為電壓源。根據(jù)電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換公式，可將3A的電流源和8Ω的電阻等效為24V的電壓源和8Ω的內(nèi)阻，根據(jù)圖中電流源的參考方向，可得等效后的電壓源的方向如圖1-26所示。

再根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可得最后的電壓源如圖1-27所示。圖1-26示例圖圖1-27例1.8.1簡(jiǎn)化后的電壓源任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換（2）簡(jiǎn)化為電流源。將29V的電壓源和8Ω的電阻等效為一個(gè)電流為3.625A、內(nèi)阻為8Ω的電流源，如圖1-28所示。圖1-28例1.8.1簡(jiǎn)化后的電流源任務(wù)三電壓源與電流源的等效變換任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用

在學(xué)習(xí)電路時(shí),經(jīng)常會(huì)用歐姆定律、并聯(lián)和串聯(lián)等知識(shí)去解決一些電路的計(jì)算問(wèn)題。這些知識(shí)在解決一些簡(jiǎn)單的電路問(wèn)題時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但如果遇到一些復(fù)雜的電路問(wèn)題，如圖1-29所示的電橋電路時(shí)，就非常困難了。本節(jié)通過(guò)介紹基爾霍夫定律來(lái)解決這些問(wèn)題。圖1-29電橋電路在一個(gè)電路的內(nèi)部，各段的電流、電壓之間相互影響、相互制約，成為一個(gè)具有內(nèi)在規(guī)律的統(tǒng)一系統(tǒng)?；鶢柣舴蚨删褪菑碾娐返恼w揭示電路各段之間電流、電壓之間的必然聯(lián)系的。圖1-29電橋電路在學(xué)習(xí)基爾霍夫定律之前，先學(xué)習(xí)幾個(gè)相關(guān)的電路名詞和術(shù)語(yǔ)。支路：電路中的每一分支均稱為支路。結(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上的支路相連接的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，如圖1-29中的a點(diǎn)和b點(diǎn)。回路：一條或多條支路所組成的閉合回路。網(wǎng)孔：中間沒(méi)有支路穿過(guò)的獨(dú)立回路。無(wú)論一個(gè)電路有多復(fù)雜，它都是由一些結(jié)點(diǎn)、支路和閉合回路組成的?；鶢柣舴蚨梢?guī)定了電路中任一結(jié)點(diǎn)電流和任一閉合回路各段電壓所必須服從的約束關(guān)系，是電路分析的基本理論依據(jù)?；鶢柣舴蚨砂▋蓚€(gè)部分：基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）?；鶢柣舴螂娏鞫蓱?yīng)用于結(jié)點(diǎn)，基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路。任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用一、基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律的英文縮寫為KCL。1.基爾霍夫電流定律及其應(yīng)用

基爾霍夫電流定律是如何表述的呢？下面根據(jù)一個(gè)相關(guān)的例子來(lái)介紹基爾霍夫電流定律。日常生活中的水管，往往在主干水管接了很多的分支，分支的一端會(huì)連接到居民家里，居民的用水量可以由安裝在家里的水表讀出來(lái)。有時(shí)候我們想知道在這條主干上的水流量，是不是就要把所有居民的水表讀出然后加起來(lái)呢？當(dāng)然不是，只要讀出安裝在主干上水表的讀數(shù)就知道了居民的總用水量，同理對(duì)于電路也是如此?；鶢柣舴螂娏鞫墒怯嘘P(guān)結(jié)點(diǎn)電流的定律，文字描述及方程式為：（1）電路中任一瞬間，流出任一結(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流入結(jié)點(diǎn)的電流之和。流入、流出指參考方向是指向還是背向結(jié)點(diǎn)。指向?yàn)榱魅?，背向?yàn)榱鞒觥?/p>

∑i出=∑i入或∑i入=∑i出 (1-21)（2）電路中任一瞬間，任意結(jié)點(diǎn)上電流代數(shù)和恒等于零。正、負(fù)由參考方向決定，一般流入為正，流出為負(fù)。

∑i=0 （1-22)任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用

以圖1-30電路中的A點(diǎn)為例，本點(diǎn)處的基爾霍夫電流公式為i1=i2+i3或i1-i2-i3=0 （1-23)

圖1-30A點(diǎn)的基爾霍夫電流定律列寫基爾霍夫電流方程的步驟為：（1）選定結(jié)點(diǎn)。（2）標(biāo)出各支路電流的參考方向。（3）針對(duì)結(jié)點(diǎn)應(yīng)用基爾霍夫電流定律（KCL）列出方程。任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用2.基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展應(yīng)用根據(jù)電流連續(xù)性原理，基爾霍夫定律不僅適用于結(jié)點(diǎn)，還可以應(yīng)用于電路的某一部分?；鶢柣舴蚨蓴U(kuò)展應(yīng)用表示為電路中任意假設(shè)的封閉面（廣義結(jié)點(diǎn)），其電流代數(shù)和等于零，如圖1-31所示。圖1-31基爾霍夫電流定律擴(kuò)展應(yīng)用任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用例1.6.1如圖1-32所示，在給定電流參考方向I1=4A，I2=2A，I3=-5A，I4=3A，I5=-3A，求I6的大??？圖1-32示例圖解根據(jù)KCL，得I1-I2-I3+I4+I5-I6=0I6=I1-I2-I3+I4+I5=4A-2A-(-5)A+3A+(-3)A=7A二、基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律的英文縮寫為KVL。1.基爾霍夫電壓定律及其應(yīng)用基爾霍夫電壓定律是確定一個(gè)回路內(nèi)部各段電壓之間關(guān)系的定律，文字描述為：（1）電路中任一瞬間，沿任一回路各段電壓的代數(shù)和恒等于零。（2）在任意閉合回路中，電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和等于電阻壓降的代數(shù)和。

如圖1-33所示,回路①中的KVL為依據(jù)文字描述（1）可得表達(dá)式為I1R1-US1+I3R3=0，即∑U=0 （1-24)任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用圖1-33基爾霍夫電壓定律依據(jù)文字描述（2）可得表達(dá)式為US1=I1R1+I3R3，即∑E=∑IR（1-25)列寫基爾霍夫電壓方程的步驟為：（1）選定回路，標(biāo)出回路繞行的方向，繞行方向標(biāo)注方法有以下兩種，即順時(shí)針?lè)ê湍鏁r(shí)針?lè)ā＃?）標(biāo)出各支路電流、電壓的參考方向。（3）對(duì)回路應(yīng)用KVL定律列出方程。任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用2.基爾霍夫電壓定律的擴(kuò)展應(yīng)用

基爾霍夫電壓定律不僅適用于實(shí)在的閉合回路，而且適用于閉合的假想回路，可推廣應(yīng)用到任何一個(gè)開口電路。例如圖1-34所示中A、C兩點(diǎn)之間的電壓UAC，可假想A、C之間是連通的，構(gòu)成閉合回路A-B-C-A。條件是A、C兩點(diǎn)之間的電壓UAC保持不變。列出的KVL方程為US+U4-U3-UAC=0

式中，UAC為KVL擴(kuò)展的一個(gè)替代電壓。圖1-34基爾霍夫電壓定律的擴(kuò)展應(yīng)用任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用例1.6.2已知某電路如圖1-35所示，US=21V，IS=2Ａ，R1=2Ω,R2=4Ω，求:(1)電流源的端電壓U；(2)A、B兩點(diǎn)之間的電壓UAB。圖1-35例1.6.2用圖解(1)電流源是向外提供恒定電流的，電流源兩端也有電壓，取其電壓為U，根據(jù)KVL，列出方程為US-ISR1-ISR2-U=0代入數(shù)據(jù)計(jì)算得21V-2A×2Ω-2A×4Ω-U=0U=9V(2)根據(jù)KVL的擴(kuò)展應(yīng)用可得US-ISR1-UAB=0代入數(shù)據(jù)計(jì)算得UAB=US-ISR1=21V-2A×2Ω=17V基爾霍夫的兩個(gè)定律是電路分析中最重要的基本定律之一，應(yīng)該深入理解，認(rèn)真掌握其應(yīng)用。任務(wù)四

基爾霍夫定律的應(yīng)用技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）驗(yàn)證基爾霍夫定律的正確性，加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。2）學(xué)會(huì)用電流表連接電流插頭、插座測(cè)量各支路電流。3）學(xué)會(huì)用電壓表測(cè)量各元件兩端電壓。二、實(shí)驗(yàn)原理基爾霍夫定律是電路的基本定律。測(cè)量某電路的各支路電流及每個(gè)元件兩端的電壓，應(yīng)能分別滿足基爾霍夫電流定律(KCL)和電壓定律(KVL)?；鶢柣舴螂娏鞫?KCL)：即對(duì)電路中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，應(yīng)有∑I=0?；鶢柣綦妷憾?KVL)：對(duì)任何一個(gè)閉合回路而言，應(yīng)有∑U=0。運(yùn)用上述定律時(shí)必須注意各支路或閉合回路中電流的正方向，此方向可預(yù)先任意設(shè)定。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0～30V二路2萬(wàn)用表MF-47或其他1自備3直流數(shù)字電壓表0-200V14基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)電路板DGJ-03表3.1技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用DGJ-03掛箱的“基爾霍夫定律”線路，連接線路，如圖1-36所示。圖1-36圖1-37技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證1）實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路和三個(gè)閉合回路的電流正方向。圖1-36中的I1、I2、I3的方向已設(shè)定。三個(gè)閉合回路的電流正方向可設(shè)為ADEFA、BADCB和FBCEF。2）分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令U1=6V，U2=12V。3）熟悉電流插頭的結(jié)構(gòu)，如圖1-37所示，將電流插頭的兩端接至數(shù)字毫安表的“+、-”兩端。4）將電流插頭分別插入三條支路的三個(gè)電流插座中，讀出電流值并記入表3.2。5）用直流數(shù)字電壓表分別測(cè)量?jī)陕冯娫醇半娮柙系碾妷褐?，記入?.2。技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證被測(cè)量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1（V）U2(V)UFA(V)UAB（V）UAD（V）UCD(V)UDE(V)計(jì)算值測(cè)量值相對(duì)誤差表3.2技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1）本實(shí)驗(yàn)電路板系多個(gè)實(shí)驗(yàn)通用，本次實(shí)驗(yàn)需用到電流插座。2）所有需要測(cè)量的電壓值，均以電壓表測(cè)量的讀數(shù)為準(zhǔn)。U1、U2也需測(cè)量，不應(yīng)取電源本身的顯示值。3）防止穩(wěn)壓電源兩個(gè)輸出端碰線短路。4）用指針式電壓表或電流表測(cè)量電壓或電流時(shí)，如果儀表指針?lè)雌?，則必須調(diào)換儀表極性，重新測(cè)量。此時(shí)指針正偏，可讀得電壓或電流值。若用數(shù)顯電壓表或電流表測(cè)量，則可直接讀出電壓或電流值。但應(yīng)注意：所讀得的電壓或電流值的正確的正、負(fù)號(hào)應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來(lái)判斷。技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證六、預(yù)習(xí)思考題（1）根據(jù)圖3.1的電路參數(shù)，計(jì)算出待測(cè)的電流I1、I2、I3和各電阻上的電壓值，記入表中，以便實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。（2）實(shí)驗(yàn)中，若用指針式萬(wàn)用表直流毫安檔測(cè)各支路電流，在什么情況下可能出現(xiàn)指針?lè)雌?，?yīng)如何處理?在記錄數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意什么?若用直流數(shù)字毫安表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，則會(huì)有什么顯示呢?技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）實(shí)驗(yàn)名稱：（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）實(shí)驗(yàn)原理：簡(jiǎn)單說(shuō)明原理，并附上實(shí)驗(yàn)電路圖。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定節(jié)點(diǎn)A，驗(yàn)證KCL的正確性。（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一個(gè)閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確性。技能訓(xùn)練基爾霍夫定律的驗(yàn)證任務(wù)五

疊加原理的應(yīng)用在電路中，電源是提供電能的裝置，當(dāng)一個(gè)電路中有多個(gè)電源時(shí)，各支路上的電流和電器元件兩端的電壓是這多個(gè)電源共同作用的結(jié)果。疊加原理是指在線性電路中，任一支路上的電流或元件兩端的電壓都是電路中各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路中產(chǎn)生的電流或元件兩端電壓的代數(shù)和。疊加原理是線性電路中的一個(gè)重要原理，它反映了線性電路的兩個(gè)基本特點(diǎn)：疊加性和比例性。下面通過(guò)求解如圖1-38所示電路中的I3來(lái)說(shuō)明疊加原理。圖1-38疊加原理圖

{{任務(wù)五

疊加原理的應(yīng)用

{任務(wù)五

疊加原理的應(yīng)用使用疊加原理時(shí)，應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：(1)疊加原理只能用來(lái)計(jì)算和分析線性電路上的電流和電壓，對(duì)非線性電路，疊加原理不適用。(2)在使用疊加原理進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要注意電流和電壓的參考方向，求和時(shí)要注意各個(gè)電流和電壓的正負(fù)。(3)疊加之前分離各個(gè)電源時(shí)，對(duì)于其他的電源，電壓源用短路來(lái)代替，電流源用開路來(lái)代替。(4)像功率等，不是電流或電壓一次函數(shù)的量，不能用疊加原理來(lái)計(jì)算。任務(wù)五

疊加原理的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證線性電路疊加定理的正確性，加深對(duì)線性電路的疊加性的認(rèn)識(shí)和理解。（2）學(xué)習(xí)雙路穩(wěn)壓電源的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理疊加定理指出：在有多個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過(guò)任何一條支路的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。當(dāng)某一獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，其他獨(dú)立電源應(yīng)為零，即獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路。技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證三、實(shí)驗(yàn)器材序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1直流穩(wěn)壓電源0~30V可調(diào)二路2萬(wàn)用表MF-47或其他1自備3直流數(shù)字電壓表0~200V14直流數(shù)字毫安表0~200mV15迭加原理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03表3.3技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路如圖1-39所示，用疊加原理電路板。圖1-39技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證1）將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V，接入U(xiǎn)1和U2處。（2）令U1電源單獨(dú)作用，將開關(guān)K1投向U1側(cè)，開關(guān)K2投向短路側(cè)。用直流數(shù)字電壓表和毫安表(接電流插頭)測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，將數(shù)據(jù)記入表34。（3）令U2電源單獨(dú)作用，將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄，將數(shù)據(jù)記入表3.4。（4）令U1和U2共同作用，將開關(guān)K1和K2分別投向U1和U2側(cè)，重復(fù)上述的測(cè)量和記錄，將數(shù)據(jù)記入表3.4。技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證表3.4測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容U1(V)U2(V)I1（mA）I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1U2共同作用技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證（5）將R5換成二極管，將開關(guān)K3投向二極管側(cè)，重復(fù)1～4的測(cè)量過(guò)程，數(shù)據(jù)記入表3.5。測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容U1(V)U2(V)I1（mA）I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1單獨(dú)作用U2單獨(dú)作用U1U2共同作用表3.5（6）任意按下某個(gè)故障設(shè)置按鍵，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4)的測(cè)量和記錄，再根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷出故障的性質(zhì)。技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）用電流插頭測(cè)量各支路電流時(shí)，或者用電壓表測(cè)量電壓時(shí)應(yīng)注意儀表的極性，正確判斷測(cè)得值的+、一號(hào)后，將數(shù)據(jù)記入表格。

（2）根據(jù)電路中實(shí)際電流和電壓值的大小，注意及時(shí)更換儀表的量程。六、預(yù)習(xí)思考題（1）在疊加原理實(shí)驗(yàn)中，要令U1、U2分別單獨(dú)作用，應(yīng)如何操作?可否直接將不作用的電源U1或U2短接置零?（2）實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻器改為二極管，試問(wèn)疊加原理的迭加性成立嗎?為什么?技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）實(shí)驗(yàn)名稱：（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）實(shí)驗(yàn)原理：簡(jiǎn)單說(shuō)明原理，并附上實(shí)驗(yàn)電路（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)真填寫表3.4和3.5。（5）各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。（6）通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析表3.4和3.5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出什么樣的結(jié)論？技能訓(xùn)練疊加定理的驗(yàn)證任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用一、基本知識(shí)

任何一個(gè)通過(guò)兩個(gè)端點(diǎn)與外電路相連接的網(wǎng)絡(luò)，不管其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，都稱為二端網(wǎng)絡(luò)。如圖1-40（a）、(b)所示的電路都是二端網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否包含獨(dú)立的電源，二端網(wǎng)絡(luò)可分為有源二端網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。如圖1-40(a)所示的二端網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不包含獨(dú)立的電源；如圖1-40(b)所示的二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部包含獨(dú)立的電源，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。一般在書面表示中，用一個(gè)帶有字母P的方框表示無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖1-41(a)所示；用一個(gè)帶有字母A的方框表示有源二端網(wǎng)絡(luò)，如圖1-41(b)所示。圖1-40二端網(wǎng)絡(luò)圖1-41二端網(wǎng)絡(luò)的表示符號(hào)任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用1.無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻

任何一個(gè)無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)，其端電壓與端電流之間的關(guān)系是線性的，它們的比值是一個(gè)常數(shù)。所以，一個(gè)無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)總可以用一個(gè)等效電阻R0來(lái)代替，該等效電阻稱為無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻。無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻一般可以用如下兩種方法求得：（1）直接利用電阻的串、并聯(lián)或YΔ等效變換等方法逐步簡(jiǎn)化求得，這種方法適用于電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)已知的情況。

（2）外加電源法，如圖1-42所示，在無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)P的端口施加一激勵(lì)電源US（或IS），可測(cè)量或計(jì)算網(wǎng)絡(luò)端口的響應(yīng)I（或U）,通過(guò)計(jì)算得到等效電阻R0為R0=U/SI=U/IS （1-31）

這種方法對(duì)于那些結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)不清楚的網(wǎng)絡(luò),可利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量求解。任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用二、無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻和戴維南定理圖1-42無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)外加激勵(lì)任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用2.戴維南定理

對(duì)于一個(gè)有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，可以用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)電路來(lái)等效。該電壓源的電壓等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc；電阻等于將有源線性二端網(wǎng)絡(luò)變成無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)后的等效電阻R0，這就是戴維南定理。用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)電路來(lái)等效的模型稱為戴維南等效模型。下面通過(guò)求解如圖1-43所示有源線性二端網(wǎng)絡(luò)電路中的戴維南等效電路來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明戴維南定理的內(nèi)容。圖1-43戴維南定理等效求解任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用圖1-44中，(a)為原電路，（b)為戴維南等效電路。有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓就是端口電流為零時(shí)的端電壓，求解請(qǐng)參考圖1-44(a)；等效電阻R0就是網(wǎng)絡(luò)中無(wú)電源情況下的電阻大小，即把獨(dú)立電源全部視為零，讓其短路或開路，求解請(qǐng)參考圖1-44（b）。

解有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電壓Uoc得Uoc=18V解有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0得R0=8Ω圖1-44求解等效電壓和等效電阻任務(wù)六戴維南定理的應(yīng)用技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證戴維南定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。（2）掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。圖1-45（1）任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)。戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)來(lái)等效代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)Us等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，其等效內(nèi)阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路)時(shí)的等效電阻。Uoc(Us)和R0稱為有源端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證（2）有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法①開路電壓、短路電流法測(cè)R0在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開路電壓Uoc，然后再將其輸出短路，用電流表測(cè)其短路電流ISC，則等效內(nèi)阻為R0=UOC/ISC如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路，則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。②伏安法測(cè)R0用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，如圖1-45所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgφ，則內(nèi)阻R0=tgφ=ΔU/ΔI=UOC/ISC技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備表3-6序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1壓電源0~30V12直流恒流源

0~500mA13直流數(shù)字電壓表0~200V14直流數(shù)字毫安表0~200mA15萬(wàn)用表MF-47或其他1自備6可調(diào)電阻箱0~99999.9Ω1DGJ-057電位器1K/2W1DGJ-058戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-03技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖1-46（a）所示。圖1-46技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證(1)用開路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的Uoc、Ro按圖1-46（a）接入穩(wěn)壓電源Us=12V，恒流源Is=10mA，不接入RL。測(cè)出Uoc和ISC,計(jì)算出Ro。(測(cè)Uoc時(shí)，不接入毫安表。Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc(Ω)表3-7技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證(2)負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖1-46（a)接入RL。改變RL阻值為1k、2k、.......9k，測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線，所測(cè)數(shù)據(jù)記入表3.8中。表3.8實(shí)驗(yàn)記錄1RL/kΩ123456789U/VI/mA技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證RL/kΩ123456789U/VI/mA(3)驗(yàn)證戴南定理：從電阻箱上取得按步驟“1)”所得的等效電阻R0值，然后把直流電壓源調(diào)到按步驟“1)”所測(cè)得的開路電壓Uoc值，與R0串聯(lián)，如圖1-46(b)所示。仿照步驟“2)”測(cè)其外特性，對(duì)戴南定理定理進(jìn)行驗(yàn)證，所測(cè)數(shù)據(jù)記入表3.9中。表3.9實(shí)驗(yàn)記錄2技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證(4)有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻RO的直接測(cè)量法。在圖1-46(a)中，將被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立電源置零（去掉電流源IS和電壓源US，并在原電壓源所接的兩點(diǎn)用一根導(dǎo)線接），然后直接用多用表的歐姆擋測(cè)負(fù)載開路時(shí)A、B兩點(diǎn)間的電阻，即得有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻R0。技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流表量程的更換。(2)步驟“4)”中，電壓源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。(3)用多用表直接測(cè)Ro時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬(wàn)用表。其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。(4)改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題（1）在求戴維南等效電路時(shí)，作短路試驗(yàn)條件是什么?在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)?請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路3.5(a)預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表的量程。（2）說(shuō)明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法。技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）實(shí)驗(yàn)名稱：（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)原理：簡(jiǎn)單說(shuō)明原理，并附上實(shí)驗(yàn)電路圖。（4）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（5）根據(jù)步驟（2）、（3）、（4）分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。技能訓(xùn)練

戴維南定理的驗(yàn)證謝謝大家項(xiàng)目二單相交流電路的分析與測(cè)量任務(wù)一交流電路的基本概念認(rèn)知任務(wù)二單一參數(shù)交流電路的分析技能訓(xùn)練日光燈功率因素的提高任務(wù)三電阻、電容、電感串聯(lián)交流電路

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，電路中輸送電能和傳遞電信號(hào)的電流和電壓，就其對(duì)時(shí)間變化的規(guī)律來(lái)看，可分為兩大類，一類是前一章介紹過(guò)的直流電量，如干電池組成的照明電路；另一類是交流電量，如家庭用電電路。在交流電量中，正弦交流電應(yīng)用最為典型，也最為廣泛。正弦交流電獲得廣泛應(yīng)用的原因是：第一，正弦交流電易于產(chǎn)生、傳輸和轉(zhuǎn)換，具有產(chǎn)生容易、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)；第二，就正弦交流電的用電設(shè)備來(lái)說(shuō)，如由三相交流電源供電的三相異步電動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，成為日常生活中使用最多的設(shè)備；第三，在需要使用直流電的地方，利用整流設(shè)備可以方便地將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量一、正弦交流電的一些基本概念

在實(shí)際工程中所遇到的電流、電壓，在大多數(shù)情況下，其大小和方向都隨時(shí)間的變化而變化，這類電量稱為交流電。因?yàn)榻涣麟姷拇笮‰S時(shí)都在變，所以某一時(shí)刻的電量稱為交流電的瞬時(shí)值，在選定參考方向以后，用帶有正、負(fù)號(hào)的數(shù)值來(lái)表示交流電在某一瞬間的大小和方向。交流電量一般用小寫字母來(lái)表示，如用i表示交流電流，用u表示交流電壓。

以時(shí)間為橫軸，以交流電流或交流電壓為縱軸，可以畫出交流電量瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的圖形，稱為交流電波形圖。如圖2-1所示為正弦交流電波形圖，其中圖2-1(a)為正弦交流電流波形，圖2-1(b)為正弦交流電壓波形。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量圖2-1正弦交流電波形圖任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量

根據(jù)交流電波形圖，可以寫出交流量瞬時(shí)值與時(shí)間變化的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式，這種表達(dá)式稱為交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式，也稱交流量解析式，也包括交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式和交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式。圖2-1(a)中的交流電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i=Imsin(ωt+ψi) （2-1）圖2-1(b)中的交流電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為u=Umsin(ωt+ψu(yù))（2-2）交流電量很多是隨時(shí)間呈周期性變化的，這樣的交流量稱為周期性交流量，簡(jiǎn)稱為周期量。隨時(shí)間呈正弦規(guī)律變化的交流量稱為正弦交流量，簡(jiǎn)稱為正弦量。

正弦交流電易于產(chǎn)生，在傳輸過(guò)程中易于變壓實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，且交流電器設(shè)備與直流電器設(shè)備相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于使用和維修等優(yōu)點(diǎn)，所以正弦交流電在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。工程中一般所說(shuō)的交流電（AC），通常都指正弦交流電。在式（2-1)和式（2-2）中Im（或Um）、ω、ψi（或ψu(yù)）是正弦交流量之間進(jìn)行比較和區(qū)分的依據(jù)，決定正弦變量瞬時(shí)變化的特征，這三個(gè)物理量通常被稱為正弦電量的三個(gè)要素，分別叫做最大值Im（或Um）、角頻率（ω）和初相位ψi（或ψu(yù)）。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量二、正弦量的三要素上節(jié)中提到了最大值（Im或Um）、角頻率（ω）和初相位（ψi或ψu(yù)）是決定正弦量變化特征的三要素，本節(jié)將詳細(xì)介紹正弦量三要素及相關(guān)的一些概念。1.最大值和有效值式（2-1)和式（2-2）中Im和Um是正弦量（正弦交流電流和正弦交流電壓）在它們變化過(guò)程中所能達(dá)到的最大值，稱為最大值，也稱為幅值，一般用大寫字母加下標(biāo)注m表示。為了確切地反映交流電在能量轉(zhuǎn)換方面的實(shí)際效果，工程上常采用有效值來(lái)表述正弦量。以交流電流為例，其有效值定義為：設(shè)一個(gè)交流電流i和一個(gè)直流電流I分別通過(guò)相同的電阻R，如果在某個(gè)相同的時(shí)間T（交流電流周期）內(nèi)，它們產(chǎn)生相同的熱效應(yīng)，則這個(gè)交流電流i的有效值等于直流電流I的大小。根據(jù)定義有：W=∫T0i2Rdt

W=I2RT （2-3）{任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量式（2-3）表明，交流電量有效值的大小等于其瞬間值的二次方在一個(gè)周期內(nèi)積分平均值的平方根，因此有效值也稱均方根值。式（2-3）是交流量的有效值的定義式，它適用于任何周期性交流量。如果交流電流為正弦量，即i=Imsin(ωt+ψi)

其有效值用大寫字母I表示，為I=(1/T∫T0I2msin2(ωt+ψi)dt)1/2=(1/T∫T0I2m(1-cos2(ωt+ψi)/2)dt)1/2=((I2m/2T)T)1/2=Im/21/2≈0.707Im （2-4)式（2-4）的結(jié)果表明，交流電量的有效值為最大值的12，約等于0.707。式（2-1）中表示的正弦電流也可以寫成i=21/2Isin(ωt+ψi) （2-5）

式中，I為交流電流的有效值。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量同理，式（2-2）中表示的正弦電壓也可以寫成u=21/2Usin(ωt+ψu(yù)) （2-6）

式中，U為交流電壓的有效值。工程上，一般所說(shuō)的交流電流、電壓的大小，如無(wú)特別說(shuō)明，均指有效值。例如，平時(shí)所說(shuō)的日用照明電路的電壓為220V，指的就是日用照明電路電壓的有效值為220V，電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)的額定值以及交流電表標(biāo)尺上的刻度指示的都是有效值。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量2.周期、頻率和角頻率周期、頻率和角頻率都是表示正弦電量隨時(shí)間變化快慢的物理量。正弦量隨時(shí)間變化一周所經(jīng)歷的時(shí)間稱為周期，用大寫字母T表示，單位是秒（s）。正弦量在1秒時(shí)間內(nèi)重復(fù)變化的周期數(shù)稱為頻率，用小寫字母f表示，單位為赫茲（Hz），如果1秒鐘內(nèi)變化一個(gè)周期，頻率是1Hz。周期與頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即f=1/T （2-7)在我國(guó)，發(fā)電廠提供的交流電的頻率為50Hz，其周期T=0.02-s，這一頻率稱為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，也稱工頻。其他工程技術(shù)領(lǐng)域還使用著不同頻率的交流電，如電熱技術(shù)中的電磁爐，使用的頻率一般為100kHz~300kHz，無(wú)線電通信技術(shù)使用的頻率范圍大致為105kHz~(3×1011)kHz。正弦量變化一個(gè)周期與變化了2π弧度是相等的，所以正弦量隨時(shí)間變化的快慢還可以用角頻率ω來(lái)表示，角頻率ω指的是正弦量在1秒時(shí)間內(nèi)變化的角度，即ω=2πT=2πf （2-8)

式中，角頻率ω的單位是弧度每秒（rad/s）。工頻中交流電的角頻率是ω=100πrad/s≈314rad/s。為了避免與機(jī)械學(xué)上的角度混淆，通常把正弦電量隨時(shí)間變化的角度稱為電角度，因此角頻率又稱為電角頻率或電角速度。任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量

在交流電量的波形中，其橫坐標(biāo)（時(shí)間軸）既可以用時(shí)間（t）來(lái)標(biāo)注，也可以用電角度來(lái)標(biāo)注，如交流電流可以使用ωt來(lái)表示橫坐標(biāo)，圖2-1(a)正弦交流電流量的波形圖可變?yōu)槿鐖D2-2所示，它們的區(qū)別就是橫軸的標(biāo)注發(fā)生了變化。圖2-2用ωt標(biāo)注的正弦交流電流波形圖任務(wù)一單相交流電路的分析與測(cè)量3.初相位

以正弦交流電流為例，圖2-2中，(ωt+ψi)反映了正弦交流電流的變化進(jìn)程，每一瞬間(ωt+ψi)值的大小稱為相位角，簡(jiǎn)稱相位。在計(jì)時(shí)起點(diǎn)t=0時(shí)的相位角ψi稱為初相位，簡(jiǎn)稱初相。正弦量的初相與計(jì)時(shí)起點(diǎn)有關(guān)，計(jì)時(shí)起點(diǎn)不同，初