指針式萬用表的分析與制作課件

1、 任務(wù)一 認識分析直流電壓/電流測量電路 任務(wù)二 分析測試多電源電路 任務(wù)三 分析測試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬用表 能力目標(biāo)知識目標(biāo)能應(yīng)用電阻串并聯(lián)關(guān)系分析電路; 能應(yīng)用兩種電源模型的等效變換分析電路 理解等效變換的概念；掌握電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的分析；掌握理想電源的串聯(lián)與并聯(lián)電路的分析；掌握兩種電源模型的等效變換 任務(wù)一 認識分析直流電壓/電流測量電路 問題的提出實體電路MF47A型萬用表電路圖電路能否進行簡化？電阻之間會有什么關(guān)系？用什么方法可以簡化電路？還有其他類型的萬用表？等效的概念電阻的串并聯(lián)電阻的混聯(lián)理想電源的串并聯(lián)知識一 電路的等效20051.電路等效的一般概

2、念等效網(wǎng)絡(luò)若求解被代替的復(fù)雜電路中的電壓和電流時，必須回到原電路中計算！兩個二端網(wǎng)絡(luò)對外表現(xiàn)相同的伏安特性(1)二端網(wǎng)絡(luò)： 只有兩個端鈕與其它電路相連接的網(wǎng)絡(luò)，叫二端網(wǎng)絡(luò)。1、等效網(wǎng)絡(luò)的概念i為端口電流，u為端口電壓二端網(wǎng)絡(luò)的一般符號：N+u根據(jù)內(nèi)部是否含有電源，可分為：含源二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)A+uP+u(2)等效的概念：iuO 具有相同伏安關(guān)系的兩個或兩個以上的二端網(wǎng)絡(luò)，稱為相互等效的網(wǎng)絡(luò)。N1+uN2+uiuO等效2. 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)（1） 電阻的串聯(lián)R1R2UI+RUI+串聯(lián)電路電阻等效是“和”的關(guān)系即：R = R1 + R2結(jié)論？（2） 電阻的并聯(lián)結(jié)論？R2R1IU+UR+I

3、并聯(lián)電路電阻等效是“倒數(shù)和的倒數(shù)”關(guān)系即：檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果何謂電阻的串聯(lián)？何謂電阻的并聯(lián)？如何等效？電阻串聯(lián)時，每個電阻上消耗的功率與自身電阻成正比還是反比？電阻并聯(lián)時，每個電阻上消耗的功率與自身電導(dǎo)成正比還是反比？電阻串聯(lián)時什么物理量是相同的？串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流分別是什么含義？MF47A型萬用表的直流電流檔電路圖表頭電路電阻與表頭電路是什么關(guān)系？為什么R4R3R2?MF47A型萬用表的直流電壓檔電路圖串聯(lián)分壓是什么含義？體現(xiàn)在哪兒？（3） 電阻的混聯(lián)例 已知圖中U=10V，求I=？1KIU+6K3K6KUR+I解R=6/(1+3/6)=2KI=U/R=(10/2)=5mA22822887abcd

4、ef解 ：2818287abcdef288828abcef28824abcef22128abce224.8abce例 求圖所示電路中a、 b兩端的等效電阻Rab 對此種電路的處理方法可以歸納為三步：解：（1）設(shè)電位點（2）畫直觀圖（3）利用串、 并聯(lián)方法求等效電阻按三步處理法逐步化簡，可得圖(b)、 (c)、 (d)， 由此可得 Rab=2+3=5ccd4Wa3Wb6W6W4W4W(a)abdc6W3W4W4W4W6W(b)ba2W2W4W6W(c)3W2Wba(d)串聯(lián)US= USk US2+_+US1注意參考方向US= US1 U S25V+_+_5VI5V+_I+_US并聯(lián)3. 理想電源

5、的串聯(lián)與并聯(lián)若第2個電壓源為6V，端口電壓能確定？ IS1 IS2 IS3 ISIS= ISk 注意參考方向IS= IS1+ IS2 IS3 多個電流大小不同的恒流源可以串聯(lián)連接嗎？Us = Is Rs內(nèi)阻不變改并聯(lián)Is = UsRs電源模型等效時數(shù)值關(guān)系IU+_bUSRsRL+_a內(nèi)阻不變改串聯(lián)知識二 兩種電源模型的等效變換電流源的方向與電壓源的極性關(guān)系!U+IaRLRsIS RsUS b？IU+_bUSRsRL+_a對外部電路等效，對內(nèi)部電路是否等效？理想電壓源與理想電流源之間是否可以等效？任何一個理想電壓源Us和某個電阻R 串聯(lián)的電路是否都可化為一個理想電流源為IS 和這個電阻并聯(lián)的電路

6、？U+IaRLRsIS RsUS b例想想練練ISUS ISUS IS1 IS2US1US2？ US？ IS？ ISIs=Is2-Is1 在電路等效的過程中，與理想電流源相串聯(lián)的電壓源不起作用；與理想電壓源并聯(lián)的電流源不起作用。2 幾種有源支路的等效變換歸納R1R2UI+RUI+即：R = R1 + R21、 電阻的串聯(lián)2、電阻的并聯(lián)R2R1IU+UR+I4、理想電流源并聯(lián)ISIS3IS2IS13、 理想電壓源串聯(lián)+_US1US2US3+_USUS = US1 US2 + US3IS = IS1IS2 + IS3IU+_bUSRsRL+_aU+IaRLRsIS RsUS b5、 兩種實際電源的

7、等效Is = UsRsRs= Rs6、電壓源與任何元件并聯(lián)7、電流源任何元件串聯(lián)NIsUs+N+UsIs簡化電路。0.2A0.5A550.3A_+51.5V_+230.5A1V例：I=0.5A6A+_U5510V10V即：U=82.5=20V+_15V_+8V77I例：5A3472AI=？例：2A6A+_U558A+_U2.5例：試用等效變換的方法計算2電阻中的電流。8V+22V+2I(d)24A2222V+I(c)由圖(d)可得復(fù)習(xí)提問試用等效變換的方法計算電路中1 電阻中的電流。2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 12A362AI4211AI4211A24A 解I4211A24AI4

8、11A42AI213A電阻的串聯(lián)、并聯(lián)的定義；（深刻理解）電阻的串聯(lián)分壓公式、并聯(lián)分流公式；（靈活運用）電阻混聯(lián)的等效化簡；（熟練掌握）兩種電源模型的等效變換；（重點、難點）電源模型等效的注意點及技巧（重點掌握）小結(jié) 任務(wù)一 認識分析直流電壓/電流測量電路 任務(wù)二 分析測試多電源電路 任務(wù)三 分析測試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬用表 能力目標(biāo) 知識目標(biāo)能針對具體的電路選擇適合的定理；能應(yīng)用疊加定理分析多電源電路 ； 能應(yīng)用彌爾曼定理分析多電源電路知道疊加定理和彌爾曼定理的應(yīng)用條件；掌握疊加定理的思路及解題步驟; 掌握彌爾曼定理的思路及解題步驟 任務(wù)二 分析測試多電源電路問題的提出I

9、=1A數(shù)值之間會有什么樣的關(guān)系呢？知識三 疊加定理和齊性定理1 疊加定理(1)(2)+恒流源相當(dāng)于開路恒壓源相當(dāng)于短路疊加定理(總結(jié))： (或電壓）等于各個獨立電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的當(dāng)線性電路中有幾個獨立電源共同作用時，各支路的電流電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。 重點 疊加定理只適用于線性電路求電壓和電流；不能求功率。疊加時,不作用的電壓源用短路線代替；不作用的電流源用開路代替。疊加時注意參考方向下求代數(shù)和。已知 E =10V、IS=1A ，R1=10 ，R2= R3= 5 試用例(a)+ER3R2R1ISI2+US+ER3R2R1I2+US(b)E單獨作用將IS斷開R3R2R1ISI

10、2+ US (c)IS單獨作用將E 短接疊加原理求流過R2的電流I2和理想電流源IS兩端的電壓US。用疊加定理求圖示電路中U及其功率P。例3A2+12V+683abU電壓源作用電流源作用2+12V+683ab3A2+683abI 解求功率疊加定理不適用于求功率 電路如圖，求UR3，PR3并驗證疊加定理是否適用于求功率。R1R4R2R3US1IS21A+UR32 1 5V3 1 例2、IS2作用I33、共同作用解：1、US1作用R1R4R2R3US1+2 1 5V3 1 aoR1R4R2R3IS21A+2 1 3 1 4、求功率疊加定理不適用于求功率求下圖電路中 5 電阻的電壓 U 及功率 P。

11、想想練練+ 5 + U15 10A4 2 20V恒流源不作用時相當(dāng)于開路+ 5 + U15 10A4 2 20VU= 20 5 + 155 = 5 V恒壓源不作用時相當(dāng)于短路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？2 齊性定理（了解）齊次性（比例性）：線性電路中，所有的電壓源和電流源都增大或者縮小K倍，則支路電流和電壓也同樣增大或者縮小K倍。MF47A型萬用表的電阻檔電路圖可以用疊加定理求解嗎？問題的提出電源的個數(shù)越多利用電源模型等效變換化簡步驟越多，容易出錯電源的個數(shù)很

12、多時利用疊加定理求解非常繁瑣，容易出錯對于特殊的多電源電路是否存在簡單的求解方法？知識四 彌爾曼定理+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4參考點獨立節(jié)點這是獨立節(jié)點嗎？獨立節(jié)點？電路中的節(jié)點如何確定？彌爾曼定理僅適用于只有一個獨立節(jié)點的電路+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4！電流流入獨立節(jié)點為正，流出為負V1US1/R1+US2/R2US4/R41/R1+1/R2+1/R3+1/R4= =I4?例試用彌爾曼定理求圖所示電路中的電流。例：求所示電路的I2、I3。5A596+30VI2I3ab解：選節(jié)點b未參考節(jié)點與電流源串聯(lián)的電阻不起作用，列方程時

13、不予考慮試求圖所示電路中的節(jié)點電位Va。有哪幾種方法？哪種方法最簡便？每種方法的優(yōu)缺點及適用場合？疊加定理、彌爾曼定理的應(yīng)用條件；應(yīng)用疊加定理時的注意點；（深刻理解）能運用疊加定理正確求解電路參數(shù)；（靈活運用）能運用彌爾曼定理正確求解支路電流；（難點）了解齊性定理小結(jié) 任務(wù)一 認識分析直流電壓/電流測量電路 任務(wù)二 分析測試多電源電路 任務(wù)三 分析測試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬用表 能力目標(biāo) 知識目標(biāo)能應(yīng)用戴維南定理分析直流電路；會運用戴維南定理分析負載的最大功率 ； 了解受控源的概念掌握戴維南定理的思路及解題步驟；掌握戴維南定理的應(yīng)用最大功率傳輸定理；了解受控源的分類 任務(wù)三 分

14、析測試等效電路基本概念有源二端網(wǎng)絡(luò) 無源二端網(wǎng)絡(luò)電阻的混聯(lián)化簡？問題的提出baabababba線性有源二端網(wǎng)絡(luò) ab a bR0US+-這說明什么結(jié)論呢？MF47A型萬用表的電阻檔電路圖電路能化成最簡形式嗎？電路是含源二端網(wǎng)絡(luò)嗎？知識五 戴維南定理與諾頓定理1 戴維南定理線性有源二端網(wǎng)絡(luò) ab a bR0US+-一個線性含源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，總可以用一個電壓源和電阻串聯(lián)的模型來代替。該電壓源的電壓等于含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC ，電阻等于該網(wǎng)絡(luò)中所有電壓源短路、電流源開路時的等效電阻RO。 只求解某一條支路電流或電壓電壓源的極性與開路電壓的極性保持一致！a用戴維南定理計算圖示電路中

15、電壓U。U=30VR0= 6+6V6b6A2A15U+解：(1)求U0cU0c = 66+ 6 =42V(2)求R0(3)求UU0=ER0+15U+abU0ca+6V6b6A2A+子情境:等效電路的分析與測量 例戴維南定理解題步驟歸納（1）將待求支路與原有源二端網(wǎng)絡(luò)分離，對斷開的兩個端鈕分別標(biāo)以記號（如A、B）；（2）應(yīng)用所學(xué)過的各種電路求解方法，對有源二端網(wǎng)絡(luò)求解其開路電壓UOC；（3）對無源二端網(wǎng)絡(luò)求其入端電阻RAB；（4）畫出戴維南等效電路，將斷開的待求支路接上，根據(jù)歐姆定律或分壓、分流關(guān)系求出電路的待求響應(yīng)。求電路中的電流I和電壓Uab。10A8620Iab20+40V4例第一步：求開

16、路電壓UOC10A8620ab20+40V+UOCI解第二步：求輸入電阻RO10A8620ab20+40V8620ab20RO10A8620Iab20+40V4164+40VabI第三步：畫戴維南等效電路想想練練用戴維南定理求所示電路中的U。3A2+12V+683abU第一步：求開路電壓UOC+UOC3A212V+68abaUOC=36-12=6V此值是所求結(jié)果嗎？解第二步：求輸入電阻RO3A212V+68abab268aaRO第三步：畫戴維南等效電路3A2+12V+683abU63+6Vab+U2 諾頓定理 對外部電路而言，任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個理想電流源和一個電阻并聯(lián)的電源來

17、等效代替。 R0RLab+UIIS有源二端網(wǎng)絡(luò)RLab+UI等效電源R0：IS ：有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，即將a 、b短接后的短路電流。端口內(nèi)除去所有電源后端口處的等效電阻。（理想電壓源短路，理想電流源開路）ab思考分析下例含源二端網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路等效電路參數(shù)無法計算怎么辦？戴維南定理的實驗法保護電阻 +UOC R0abA +UOC R0abARL知識六 最大功率傳輸定理一個含源線性一端口電路，當(dāng)所接負載不同時，一端口電路傳輸給負載的功率就不同，討論負載為何值時能從電路獲取最大功率，及最大功率的值是多少的問題是有工程意義的。i+uA負載應(yīng)用戴維南定理對PL求導(dǎo)：RL P0P max最大功率

18、匹配條件若用諾頓等效電路，則 注意最大功率傳輸定理用于一端口電路給定,負載電阻可調(diào)的情況;一端口等效電阻消耗的功率一般并不等于端口內(nèi)部消耗的功率,因此當(dāng)負載獲取最大功率時,電路的傳輸效率并不一定是50%;計算最大功率問題結(jié)合應(yīng)用戴維南定理或諾頓定理最方便.例電路如圖所示。試求：(l) RL為何值時獲得最大功率；(2) RL獲得的最大功率。RL10V22UOC10V22abRL5V1例電路如圖所示, 試求:（2）RL獲得的最大功率;（1）RL為何值時獲得最大功率；（3）電壓源的功率傳輸效率。知識七 受控源受控源又稱為非獨立源，也是一種電源。 它表示電源電壓或電源電流受電路中另一處電壓或電流的控制。12控制支路受控支路受控源是一種線性非時變四端元件。 電路圖符號+受控電壓源受控電流源 前面所講的獨立源，向電路提供的電壓或電流是由非電能量提供的，其大小、方向由自身決定；受控源的電壓或電流不能獨立存在，而是受電路中某個電壓或電流的控制，受控源的大小、方向由控制量決定。當(dāng)控制量為零時，受控電壓源相當(dāng)于短路；受控電流源相當(dāng)