萬用電橋的調試與使用方法

1、萬用電橋的調試與使用方法第1頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六本章要求:1. 理解霍夫定律、并掌握運用以上基爾霍夫定律分析電路的方法；2. 理解電流的疊加定律,并掌握運用疊加定律分析簡單電路的方法；3. 熟悉萬用電橋的調試與使用方法。情境2萬用電橋的調試與使用第2頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2.1 電路的三種狀態(tài)2.1.1 空載狀態(tài)2.1.2 短路狀態(tài)2.1.2 有載工作狀態(tài)主要內容第3頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六特征: 開關 斷開 空載狀態(tài)（斷路或開路狀態(tài)）I = 0電源端電壓 ( 開路電壓 )負載功率U =

2、 U0 = EP = 01. 開路處的電流等于零； I = 02. 開路處的電壓 U 視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征:I+U有源電路IRoR+ -EU0+ -第4頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六電源外部端子被短接 短路狀態(tài) 特征:電源端電壓負載功率電源產生的能量全被內阻消耗掉短路電流（很大）U = 0 PE = P = IR0P = 01. 短路處的電壓等于零； U = 02. 短路處的電流 I 視電路情況而定。電路中某處短路時的特征:I+U有源電路IR0R+ -EU0+ -第5頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 開關閉合,接通電源與負

3、載負載端電壓U = IR 特征:2.1.3 有載工作狀態(tài)IR0R+ -EU+ -I 電流的大小由負載決定。 在電源有內阻時，I U 。或 U = E IR0 當 R0R 時，則U E ，表明當負載變化時，電源的端電壓變化不大，即帶負載能力強。 電源輸出的功率由負載決定。P = PE P第6頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六電源與負載的判別U、I 參考方向不同，P = UI 0，電源； P = UI 0，負載。U、I 參考方向相同，P =UI 0，負載； P = UI 0，電源。 1. 根據 U、I 的實際方向判別2. 根據 U、I 的參考方向判別電源： U、I 實際方向

4、相反，即電流從“+”端流出， （發(fā)出功率）； 負載： U、I 實際方向相同，即電流從“-”端流出。 （吸收功率）。第7頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六電氣設備的額定值額定值: 電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值電氣設備的三種運行狀態(tài)欠載(輕載)： I IN ，P IN ，P PN (設備易損壞)額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN (經濟合理安全可靠) 1. 額定值反映電氣設備的使用安全性；2. 額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN = 220V ，PN = 60W電阻： RN = 100 ，PN =1 W 第8頁，共64頁，2022年，5月20日，23

5、點52分，星期六 例1-1 在圖1-10所示的電路中， 已知E=36 V, R1=2 k， R2=8 k， 試在下列三種情況下， 分別求出電壓U2和電流I2、I3。 (1) R3=8 k ； (2) R3=（即R3處斷開）； (3) R3=0（即R3處短接）。圖1-10 例1-1 的電路第9頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六（1） 當R3=8 k時， 電路中的總電阻為 故 圖1-10 例1-1 的電路解：第10頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 （2） 當R3= 時， 電路中的總電阻為 R=R1+R2=10 k 故 U2=R2I2=83.6=28

6、.8 V （3） 當R3=0時， R2被短路， 電路中的總電阻為 R=R1=2 k I2=0圖1-10 例1-1 的電路第11頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2.2 基爾霍夫定律2.2.1 基爾霍夫電流定律2.2.2 基爾霍夫電壓定律主要內容課堂小結第12頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 2.2 基爾霍夫定律支路：電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。結點：三條或三條以上支路的聯接點?；芈罚河芍方M成的閉合路徑。網孔：內部不含支路的回路。I1I2I3ba+-E2R2+ -R3R1E1123第13頁，共64頁，2022年，5

7、月20日，23點52分，星期六例1：支路：ab、bc、ca、 （共6條）回路：abda、abca、 adbca （共7 個）結點：a、 b、c、d (共4個）網孔：abd、 abc、bcd （共3 個）adbcE+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I第14頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2.2. 1 基爾霍夫電流定律(KCL定律)1定律 即: 入= 出 在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。 實質: 電流連續(xù)性的體現?；? = 0I1I2I3ba+-E2R2+ -R3R1E1對結點 a：I1+I2 = I3或 I1+I2I3= 0 基爾霍夫電流定律（

8、KCL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。第15頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的閉合面。2推廣I =?例:廣義結點I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V第16頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零。2.2. 2 基爾霍夫電壓定律（KVL定律)1定律即： U = 0 在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個方向上電位升之和等于電位降之和。對回路1：對回路2：

9、 E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba+-E2R2+ -R3R1E112 基爾霍夫電壓定律（KVL） 反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關系。第17頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六1列方程前標注回路循行方向； 電位升 = 電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應用 U = 0列方程時，項前符號的確定： 如果規(guī)定電位降取正號，則電位升就取負號。3. 開口電壓可按回路處理 注意：1對回路1：

10、E1UBEE+B+R1+E2R2I2_第18頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例：對網孔abda：對網孔acba：對網孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路 adbca，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應用 U = 0列方程對回路 cadc，沿逆時針方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I第19頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例1

11、-8 圖1-25所示的電路中， 已知E1=23 V, E2=6 V, R1=10 , R2=8 , R3=5 , R4=R6=1 , R5=4 , R7=20 , 試求電流IAB及電壓UCD。第20頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六解 電路中各支路電流的參考方向及回路的繞行方向如圖1-25所示， 各支路電壓與電流采取關聯參考方向。 圖中虛線框所示部分可看成廣義節(jié)點，由于C、D兩點之間斷開，流出此閉合面的電流為零，故流入此閉合面的電流IAB=0 第21頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 在回路ABCD中應用基爾霍夫電壓定律， 假定回路的繞行方向如圖

12、1-25所示， 可列出方程：由于IAB=0， 上式代入數據可得第22頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六要求： 掌握支路電流法、疊加原理等電路的基本分析方法。2.3 電路的分析方法第23頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 支路電流法支路電流法：以支路電流為未知量、應用基爾霍夫 定律（KCL、KVL）列方程組求解。對上圖電路支路數： b=3 結點數：n =212ba+-E2R2+ -R3R1E1I1I3I23回路數 = 3 單孔回路（網孔）=2若用支路電流法求各支路電流應列出三個方程第24頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六1.

13、 在圖中標出各支路電流的參考方向，對選定的回路 標出回路循行方向。2. 應用 KCL 對結點列出 ( n1 )個獨立的結點電流 方程。3. 應用 KVL 對回路列出 b( n1 ) 個獨立的回路 電壓方程（通?？扇【W孔列出） 。4. 聯立求解 b 個方程，求出各支路電流。ba+-E2R2+ -R3R1E1I1I3I2對結點 a：例1 ：12I1+I2I3=0對網孔1：對網孔2：I1 R1 +I3 R3=E1I2 R2+I3 R3=E2支路電流法的解題步驟:第25頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 支路數b =4，但恒流源支路的電流已知，則未知電流只有3個，能否只列3個方

14、程？例2：試求各支路電流。baI2I342V+I11267A3cd12支路中含有恒流源?？梢浴Ｗ⒁猓?(1) 當支路中含有恒流源時，若在列KVL方程時，所選回路中不包含恒流源支路，這時，電路中有幾條支路含有恒流源，則可少列幾個KVL方程。 (2) 若所選回路中包含恒流源支路，則因恒流源兩端的電壓未知，所以，有一個恒流源就出現一個未知電壓，因此，在此種情況下不可少列KVL方程。第26頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六(1) 應用KCL列結點電流方程 支路數b =4，但恒流源支路的電流已知，則未知電流只有3個，所以可只列3個方程。(2) 應用KVL列回路電壓方程(3) 聯立

15、解得：I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 例2：試求各支路電流。對結點 a： I1 + I2 I3 = 7對回路1：12I1 6I2 = 42對回路2：6I2 + 3I3 = 0baI2I342V+I11267A3cd 當不需求a、c和b、d間的電流時，(a、c)( b、d)可分別看成一個結點。支路中含有恒流源12 因所選回路不包含恒流源支路，所以，3個網孔列2個KVL方程即可。第27頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六(1) 應用KCL列結點電流方程 支路數b =4，且恒流源支路的電流已知。(2) 應用KVL列回路電壓方程(3) 聯立解得：I1= 2A， I2=

16、 3A， I3=6A 例2：試求各支路電流。對結點 a： I1 + I2 I3 = 7對回路1：12I1 6I2 = 42對回路2：6I2 + UX = 0baI2I342V+I11267A3cd12 因所選回路中包含恒流源支路，而恒流源兩端的電壓未知，所以有3個網孔則要列3個KVL方程。3+UX對回路3：UX + 3I3 = 0第28頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例3：電路如圖2-2所示。 已知E1=4 V， R1=10 , E2=2 V， R2=10 ， Is=1 A， 求電路中各電源的功率及兩電阻吸收的功率。解假定各支路電流及電流源端電壓的參考方向如圖所示。

17、根據基爾霍夫電流定律得 I1+Is-I2=0 選定回路和回路的循行方向如圖所示。根據基爾霍夫電壓定律得回路： R1I1+U-E1 =0 回路： R2I2 +E2 -U=0 第29頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例3：電路如圖2-2所示。 已知E1=4 V， R1=10 , E2=2 V， R2=10 ， Is=1 A， 求電路中各電源的功率及兩電阻吸收的功率。聯立方程、 、 ， 代入數據后解得I1=-0.4 A, I2=0.6 A, U=8 V電壓源E1吸收的功率為: P1=-E1I1=-4(-0.4)=1.6 W電壓源E2吸收的功率為: P2=E2I2=20.6=1

18、.2 W電流源Is吸收的功率為: Ps=-UIs=-81=-8 W （實為發(fā)出功率）兩電阻吸收的功率為：P=I21R1+I22R2=(-0.4)210+0.6210=5.2 W可見， Ps=P1+P2+P， 整個電路中發(fā)出的功率等于吸收的功率。第30頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六課堂小結1、用支路電流法分析電路；2、支路電流法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：最基本的方法之一，只需根據 基爾霍夫定律、歐姆定律求解； 缺點：當電路中支路比較多時，所需方程多，求解不便。第31頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2.3.2 電壓源 任何一個實際的電源都可以用一個電動勢

19、E和內阻R0相串聯的理想電路元件的組合來表示，這種電路模型稱為電壓源模型， 簡稱電壓源。圖1-13 電壓源與外電路的連接 U=E-R0I （1-16） 電源的端電壓U與輸出電流I之間的關系，稱為電源的伏安特性。 直流電壓源的伏安特性方程式為第32頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六圖1-14 電壓源和理想電壓源的伏安特性曲線 圖1-15 理想電壓源模型第33頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六電壓源的特點：（1）端電壓固定不變，與外電路無關；（2）流過電壓源的電流與外電路有關。 理想電壓源實際上是不存在的， 電源的內電阻遠小于負載電阻（R0R）時，

20、電流基本恒定，也可將其認為是理想電流源。電流源的特點：（1）電流源電流與外電路無關；（2）電流源兩端的電壓與外電路有關。第37頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 電壓源和電流源都可作為同一個實際電源的電路模型， 在保持輸出電壓U和輸出電流I不變的條件下， 相互之間可以進行等效變換。 其等效變換的條件是內阻R0相等， 且 （1-18） 2.3.4 電壓源與電流源的等效變換第38頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 電壓源與電流源作等效變換時應注意： (1) 所謂等效，只是對電源的外電路而言的，對電源內部則是不等效的。 (2)變換時要注意兩種電路模型的

21、極性必須一致，即電流源流出電流的一端與電壓源的正極性端相對應。第39頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六(3)理想電壓源與理想電流源不能相互等效變換。（4）凡是電動勢為E的理想電壓源與某電阻R串聯的有源支路， 都可以變換成電流為Is的理想電流源與電阻R并聯的有源支路， 反之亦然。 相互變換的關系是（1-19） 第40頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 例1-5求圖1-20(a)所示電路中的電流I和電壓U。 解 根據電壓源與電流源相互轉換的原理， 由E1與R0組成的電壓源可以轉換為電流源， 如圖1-20(b)所示。 其中第41頁，共64頁，2022年

22、，5月20日，23點52分，星期六故負載中的電流和電壓為 將兩個并聯的電流源合并成一個等效電流源， 如圖1-20(c)所示。 其中， Is2=Is1+Is=5+5=10 A R0=2 第42頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 疊加原理 疊加原理：對于線性電路，任何一條支路的電流，都可以看成是由電路中各個電源（電壓源或電流源）分別作用時，在此支路中所產生的電流的代數和。原電路+ER1R2(a)ISI1I2IS單獨作用R1R2(c)I1I2+ISE 單獨作用=+ER1R2(b)I1I2 疊加原理第43頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六由圖 (c)，當

23、 IS 單獨作用時同理： I2 = I2 + I2由圖 (b)，當E 單獨作用時原電路+ER1R2(a)ISI1I2IS單獨作用R1R2(c)I1I2+ISE 單獨作用=+ER1R2(b)I1 I2 根據疊加原理第44頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 疊加原理只適用于線性電路。 不作用電源的處理： E = 0，即將E 短路； Is=0，即將 Is 開路 。 線性電路的電流或電壓均可用疊加原理計算， 但功率P不能用疊加原理計算。例： 注意事項： 應用疊加原理時可把電源分組求解 ，即每個分電路 中的電源個數可以多于一個。 解題時要標明各支路電流、電壓的參考方向。 若分電流

24、、分電壓與原電路中電流、電壓的參考方 向相反時，疊加時相應項前要帶負號。第45頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例1： 電路如圖，已知 E =10V、IS=1A ，R1=10 R2= R3= 5 ，試用疊加原理求流過 R2的電流 I2和理想電流源 IS 兩端的電壓 US。 (b) E單獨作用 將 IS 斷開(c) IS單獨作用 將 E 短接解：由圖( b) (a)+ER3R2R1ISI2+US+ER3R2R1I2+USR3R2R1ISI2+ US 第46頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六 例1：電路如圖，已知 E =10V、IS=1A ，R1=1

25、0 R2= R3= 5 ，試用疊加原理求流過 R2的電流 I2 和理想電流源 IS 兩端的電壓 US。 (b) E單獨作用(c) IS單獨作用(a)+ER3R2R1ISI2+US+ER3R2R1I2+USR3R2R1ISI2+ US 解：由圖(c) 第47頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六課堂練習：如圖電路，用疊加原理計算電流I。4462I10A8V44628VIs446210A第48頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六受控源電路的分析獨立電源：指電壓源的電壓或電流源的電流不受 外電路的控制而獨立存在的電源。受控源的特點：當控制電壓或電流消失或等于

26、零時， 受控源的電壓或電流也將為零。受控電源：指電壓源的電壓或電流源的電流受電路中 其它部分的電流或電壓控制的電源。第49頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例2：試求電流 I1 。解法1：用支路電流法對大回路：解得： I1 = 1. 4 A 2I1 I2 +2I1 = 102I1+_10VI1+3A21I2a對結點 a： I1+I2= 3 第50頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六例2：試求電流 I1 。2I1+_10VI1+3A21I2a解法2：用疊加原理2I1 +_10VI1+212I1+_I13A21電壓源作用：2I1+ I1 +2I1 =

27、10I1 = 2A電流源作用：對大回路：2I1 +(3 I1)1+2I1= 0 I1= 0.6AI1 = I1 +I1= 2 0.6=1. 4A第51頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六課堂小結1、疊加定理反映了線性電路的基本性質；2、用疊加定理分析電路；3、含有受控源電路的分析。第52頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六電路分析方法小結電路的分析方法電壓源和電流源的等效變換疊加定理支路電流法總結：每種方法的特點，適用于什么情況？第53頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六習題講解第54頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2-9 試用疊加定理求解圖2-16所示電路中的電流I。第55頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2-11 電路如圖2-18所示，I=1A，試求電動勢E。第56頁，共64頁，2022年，5月20日，23點52分，星期六2.4 萬用電橋的調試和使用目的： 掌握QS18A型萬用電橋的面板設置及其操作方法；會用QS18A型萬用電橋測量電阻器的阻值。第57頁，共64頁，2022年，5月20日，2