电子课件电工基础第四版 第二章
107页1、第二章直流电路 2 1串联电路 2 2并联电路 2 3混联电路 2 4直流电桥 2 5基尔霍夫定律 2 6叠加原理 2 7电压源与电流源的等效变换 2 8戴维南定理 2 1串联电路 一 电阻的串联 把多个元件逐个顺次连接起来 就组成了串联电路 电阻串联电路的特点 1 电路中流过每个电阻的电流都相等 2 电路两端的总电压等于各电阻两端的分电压之和 即U U1 U2 Un 3 电路的等效电阻 即总电阻 等于各串联电阻之和 即R R1 R2 Rn 电阻串联电路的特点 电阻串联电路的特点 4 电路中各个电阻两端的电压与它的阻值成正比 即上式表明 在串联电路中 阻值越大的电阻分配到的电压越大 反之电压越小 电阻串联电路的特点 若已知R1和R2两个电阻串联 电路总电压为U 可得分压公式如下图所示 二 电阻串联电路的应用 例题有一只万用表 表头等效内阻Ra 10k 满刻度电流 即允许通过的最大电流 Ia 50 A 如改装成量程为10V的电压表 应串联多大的电阻 解 按题意 当表头满刻度时 表头两端电压Ua为Ua IaRa 50 10 6 10 103 0 5V设量程扩大到10V需要串入的电阻为Rx
2、则 三 电池的串联 当用电器的额定电压高于单个电池的电动势时 可以将多个电池串联起来使用 称串联电池组 设串联电池组是由n个电动势都是E 内阻都是r的电池组成 则串联电池组的总电动势串联电池组的总内阻 2 2并联电路 一 并联电路 把多个元件并列地连接起来 由同一电压供电 就组成了并联电路 电阻并联电路的特点 1 电路中各电阻两端的电压相等 且等于电路两端的电压 2 电路的总电流等于流过各电阻的电流之和 即 电阻并联电路的特点 3 电路的等效电阻 即总电阻 的倒数等于各并联电阻的倒数之和 即 电阻并联电路的特点 4 电路中通过各支路的电流与支路的阻值成反比 即上式表明 阻值越大的电阻所分配到的电流越小 反之电流越大 若已知和两个电阻并联 并联电路的总电流为I 可得分流公式如下 电阻并联电路的特点 二 电阻并联电路的应用 1 凡是额定工作电压相同的负载都采用并联的工作方式 这样每个负载都是一个可独立控制的回路 任一负载的正常启动或关断都不影响其他负载的使用 2 获得较小阻值的电阻 3 扩大电流表的量程 三 电池的并联 有些用电器需要电池能输出较大的电流 这时可用并联电池组 设并联电池组是
3、由n个电动势都是E 内阻都是r的电池组成 则并联电池组的总电动势并联电池组的总内阻 2 3混联电路 电路中元件既有串联又有并联的连接方式称为混联 对于电阻混联电路的计算 只需根据电阻串 并联的规律逐步求解即可 但对于某些较为复杂的电阻混联电路 比较有效的方法就是画出等效电路图 然后计算其等效电阻 例题图中R1 R2 R3 2 R4 R5 4 试求A B间的等效电阻RAB 解 1 按要求在原电路中标出字母C 如下左图所示 2 将A B C各点沿水平方向排列 并将R1 R5依次填入相应的字母之间 R1与R2串联在A C间 R3在B C之间 R4在A B之间 R5在A C之间 即可画出等效电路图 如上右图所示 3 由等效电路可求出AB间的等效电阻 即 除上述方法外 其他的方法还有利用电流的流向及电流的分 合 画出等效电路图方法 利用电路中各等电位点分析电路 画出等效电路等 无论哪一种方法 都是将不易看清串 并联关系的电路 等效为可直接看出串 并联关系的电路 然后求出其等效电阻 例题灯泡A的额定电压U1 6V 额定电流I1 0 5A 灯泡B的额定电压U2 5V 额定电流I2 1A 现有的电源电
4、压U 12V 如何接入电阻使两个灯泡都能正常工作 解 利用电阻串联的分压特点 将两个灯泡分别串上R3与R4再予以并联 然后接上电源 如右图所示 下面分别求出使两个灯泡正常工作时 R3与R4的额定值 1 R3两端电压为 R3的阻值为 R3的额定功率为 所以 R3应选12 3W的电阻 2 R4两端电压为 R4的阻值为 R4的额定功率为 P4 U4I2 7 1 7W所以 R4应选7 7W的电阻 混联电路上功率关系是 电路中的总功率等于各电阻上的功率之和 2 4直流电桥 一 直流电桥平衡条件 电桥是测量技术中常用的一种电路形式 本节只介绍直流电桥 图中的四个电阻都称为桥臂 Rx是待测电阻 B D间接入检流计G 调整R1 R2 R三个已知电阻 直至检流计读数为零 这时称为电桥平衡 电桥平衡时B D两点电位相等 即UAB UADUBC UDC因此R1I1 RxI2R2I1 RI2可得R1R R2Rx电桥的平衡条件是 电桥对臂电阻的乘积相等 利用直流电桥平衡条件可求出待测电阻Rx的值 为了测量简便 R1与R2之比常采用十进制倍率 R则用多位十进制电阻箱使测量结果可以有多位有效数字 并且选用精度较高的
5、标准电阻 所以测得的结果比较准确 二 不平衡电桥 电桥的另一种用法是 当Rx为某一定值时将电桥调至平衡 使检流计指零 当Rx有微小变化时 电桥失去平衡 根据检流计的指示值及其与Rx间的对应关系 也可间接测知Rx的变化情况 同时它还可将电阻Rx的变化换成电压的变化 这在测量和控制技术中有着广泛的应用 1 利用电桥测量温度把铂 或铜 电阻置于被测点 当温度变化时 电阻值也随之改变 用电桥测出电阻值的变化 即可间接得知温度的变化量 2 利用电桥测量质量把电阻应变片紧贴在承重的部位 当受到力的作用时 电阻应变片的电阻就会发生变化 通过电桥电路可以把电阻的变化量转换成电压的变化量 经过电压放大器放大和处理后 最后显示出物体的质量 2 5基尔霍夫定律 电路只有3个电阻 2个电源 似乎很简单 可是你试一试 能用电阻串 并联化简 并用欧姆定律求解吗 显然不能 如果要求计算不平衡的直流电桥 也会遇到同样的困难 不能用电阻串 并联化简求解的电路称为复杂电路 分析复杂电路要应用基尔霍夫定律 电路的基本术语 支路电路中的每一个分支称支路 它由一个或几个相互串联的电路元件所构成 含有电源的支路称有源支路 不含电
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