指針式萬(wàn)用表的分析與制作課件

1、 任務(wù)一 認(rèn)識(shí)分析直流電壓/電流測(cè)量電路 任務(wù)二 分析測(cè)試多電源電路 任務(wù)三 分析測(cè)試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬(wàn)用表 能力目標(biāo)知識(shí)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(rèn)識(shí)分析直流電壓/電流測(cè)量電路 問(wèn)題的提出實(shí)體電路MF47A型萬(wàn)用表電路圖電路能否進(jìn)行簡(jiǎn)化？電阻之間會(huì)有什么關(guān)系？用什么方法可以簡(jiǎn)化電路？還有其他類(lèi)型的萬(wàn)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(shí)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(shí)，必須回到原電路中計(jì)算！兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外表現(xiàn)相同的伏安特性(1)二端網(wǎng)絡(luò)： 只有兩個(gè)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(hào)：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(wú)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(gè)或兩個(gè)以上的二端網(wǎng)絡(luò)，稱(chēng)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(yàn)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(shí)，每個(gè)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(shí)，每個(gè)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(shí)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(wàn)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(wàn)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(duì)此種電路的處理方法可以歸納為三步：解：（1）設(shè)電位點(diǎn)（2）畫(huà)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(jiǎn)，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(gè)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(gè)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(shí)數(shù)值關(guān)系IU+_bUSRsRL+_a內(nèi)阻不變改串聯(lián)知識(shí)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(duì)外部電路等效，對(duì)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(gè)理想電壓源Us和某個(gè)電阻R 串聯(lián)的電路是否都可化為一個(gè)理想電流源為IS 和這個(gè)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(guò)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(shí)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(jiǎn)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(jì)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(wèn)試用等效變換的方法計(jì)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(yùn)用）電阻混聯(lián)的等效化簡(jiǎn)；（熟練掌握）兩種電源模型的等效變換；（重點(diǎn)、難點(diǎn)）電源模型等效的注意點(diǎn)及技巧（重點(diǎn)掌握）小結(jié) 任務(wù)一 認(rèn)識(shí)分析直流電壓/電流測(cè)量電路 任務(wù)二 分析測(cè)試多電源電路 任務(wù)三 分析測(cè)試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬(wàn)用表 能力目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)能針對(duì)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(cè)試多電源電路問(wèn)題的提出I

9、=1A數(shù)值之間會(huì)有什么樣的關(guān)系呢？知識(shí)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(kāi)路恒壓源相當(dāng)于短路疊加定理(總結(jié))： (或電壓）等于各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的當(dāng)線性電路中有幾個(gè)獨(dú)立電源共同作用時(shí)，各支路的電流電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。 重點(diǎn) 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(shí),不作用的電壓源用短路線代替；不作用的電流源用開(kāi)路代替。疊加時(shí)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(dú)作用將IS斷開(kāi)R3R2R1ISI

10、2+ US (c)IS單獨(dú)作用將E 短接疊加原理求流過(guò)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(yàn)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(shí)相當(dāng)于開(kāi)路+ 5 + U15 10A4 2 20VU= 20 5 + 155 = 5 V恒壓源不作用時(shí)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(wàn)用表的電阻檔電路圖可以用疊加定理求解嗎？問(wèn)題的提出電源的個(gè)數(shù)越多利用電源模型等效變換化簡(jiǎn)步驟越多，容易出錯(cuò)電源的個(gè)數(shù)很

12、多時(shí)利用疊加定理求解非常繁瑣，容易出錯(cuò)對(duì)于特殊的多電源電路是否存在簡(jiǎn)單的求解方法？知識(shí)四 彌爾曼定理+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4參考點(diǎn)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)這是獨(dú)立節(jié)點(diǎn)嗎？獨(dú)立節(jié)點(diǎn)？電路中的節(jié)點(diǎn)如何確定？彌爾曼定理僅適用于只有一個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電路+_US2+_US1I1I2I3R1R2R3 US4R4I4！電流流入獨(dú)立節(jié)點(diǎn)為正，流出為負(fù)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(diǎn)b未參考節(jié)點(diǎn)與電流源串聯(lián)的電阻不起作用，列方程時(shí)

13、不予考慮試求圖所示電路中的節(jié)點(diǎn)電位Va。有哪幾種方法？哪種方法最簡(jiǎn)便？每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合？疊加定理、彌爾曼定理的應(yīng)用條件；應(yīng)用疊加定理時(shí)的注意點(diǎn)；（深刻理解）能運(yùn)用疊加定理正確求解電路參數(shù)；（靈活運(yùn)用）能運(yùn)用彌爾曼定理正確求解支路電流；（難點(diǎn)）了解齊性定理小結(jié) 任務(wù)一 認(rèn)識(shí)分析直流電壓/電流測(cè)量電路 任務(wù)二 分析測(cè)試多電源電路 任務(wù)三 分析測(cè)試等效電路 情境任務(wù)任務(wù)四 制作指針式萬(wàn)用表 能力目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)能應(yīng)用戴維南定理分析直流電路；會(huì)運(yùn)用戴維南定理分析負(fù)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(lèi) 任務(wù)三 分

14、析測(cè)試等效電路基本概念有源二端網(wǎng)絡(luò) 無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)電阻的混聯(lián)化簡(jiǎn)？問(wèn)題的提出baabababba線性有源二端網(wǎng)絡(luò) ab a bR0US+-這說(shuō)明什么結(jié)論呢？MF47A型萬(wàn)用表的電阻檔電路圖電路能化成最簡(jiǎn)形式嗎？電路是含源二端網(wǎng)絡(luò)嗎？知識(shí)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(gè)線性含源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外電路來(lái)說(shuō)，總可以用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的模型來(lái)代替。該電壓源的電壓等于含源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)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(kāi)路時(shí)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(kāi)路電壓的極性保持一致！a用戴維南定理計(jì)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(cè)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(duì)斷開(kāi)的兩個(gè)端鈕分別標(biāo)以記號(hào)（如A、B）；（2）應(yīng)用所學(xué)過(guò)的各種電路求解方法，對(duì)有源二端網(wǎng)絡(luò)求解其開(kāi)路電壓UOC；（3）對(duì)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)求其入端電阻RAB；（4）畫(huà)出戴維南等效電路，將斷開(kāi)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(kāi)

16、路電壓UOC10A8620ab20+40V+UOCI解第二步：求輸入電阻RO10A8620ab20+40V8620ab20RO10A8620Iab20+40V4164+40VabI第三步：畫(huà)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(kāi)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(huà)戴維南等效電路3A2+12V+683abU63+6Vab+U2 諾頓定理 對(duì)外部電路而言，任何一個(gè)有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)理想電流源和一個(gè)電阻并聯(lián)的電源來(lái)

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(kāi)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(wú)法計(jì)算怎么辦？戴維南定理的實(shí)驗(yàn)法保護(hù)電阻 +UOC R0abA +UOC R0abARL知識(shí)六 最大功率傳輸定理一個(gè)含源線性一端口電路，當(dāng)所接負(fù)載不同時(shí)，一端口電路傳輸給負(fù)載的功率就不同，討論負(fù)載為何值時(shí)能從電路獲取最大功率，及最大功率的值是多少的問(wèn)題是有工程意義的。i+uA負(fù)載應(yīng)用戴維南定理對(duì)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(fù)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(fù)載獲取最大功率時(shí),電路的傳輸效率并不一定是50%;計(jì)算最大功率問(wèn)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(shí)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(shí)獲得最大功率；（3）電壓源的功率傳輸效率。知識(shí)七 受控源受控源又稱(chēng)為非獨(dú)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(shí)變四端元件。 電路圖符號(hào)+受控電壓源受控電流源 前面所講的獨(dú)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(dú)立存在，而是受電路中某個(gè)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(shí)，受控電壓源相當(dāng)于短路；受控電流源相當(dāng)