1、模塊3雙電源電路的檢測(cè)模塊3雙電源電路的檢測(cè)二.工作任務(wù)利用直流安培表和直流伏特表分別測(cè)試電路中的電流和電壓，驗(yàn)證疊加原理；由測(cè)量得出戴維寧等效電路，如圖1-36所示。 二.工作任務(wù)利用直流安培表和直流伏特表分別測(cè)試電路中的電流三.相關(guān)實(shí)踐知識(shí) 1. 安培表和伏特表 1)安培表和伏特表的認(rèn)識(shí): 安培表又稱電流表，可分為交流安培表和直流安培表之分，主要用于測(cè)量電路中的交直流電流。 伏特表又稱電壓表，可分為交流伏特表和直流伏特表之分，主要用于測(cè)量電路中的交直流電壓。 從外型上來看，安培表和伏特表大致相同，都包含一個(gè)指示盤和兩個(gè)接線柱（一紅一黑）2)熟悉兩表的操作過程 用直流安培表測(cè)量支路電流時(shí)，必

2、須將電路先斷開，讓安培表串入該支路中才能通電測(cè)量，接線時(shí)還需考慮接線柱的正負(fù)，電流從紅接線柱入，黑接線柱出。 用直流伏特表測(cè)量電路某兩端電壓時(shí)，只需將紅接線柱接至電路正極，黑接線柱接至電路負(fù)極便可。用交流表測(cè)量交流電時(shí)則不需考慮正負(fù)極性。三.相關(guān)實(shí)踐知識(shí) 1. 安培表和伏特表 1)安培表和伏特表2.驗(yàn)證疊加原理:如圖1-36所示，先讓E1單獨(dú)作用,即斷開K1、K3、K6，閉合K2、K4、K5，測(cè)出I1,I3；再讓E2單獨(dú)作用，即斷開K2、K3、K5，閉合K1、K4、K6，測(cè)出I1,I3，驗(yàn)證疊加原理的成立：I1=I1-I1(考慮到兩次測(cè)量時(shí)的電流方向相反)I3=I3+I32.驗(yàn)證疊加原理:如圖

3、1-36所示，先讓E1單獨(dú)作用,即斷開 3.由測(cè)量得出戴維寧等效電路 如圖1-36所示，先斷開R3支路，即斷開K1、K2、K4，閉合K3、K5、K6，測(cè)出的電壓即為該支路的開路電壓Uoc，亦為戴維寧等效電路中的獨(dú)立電壓源；再將R3支路上的R3電阻拿去后的開路端短路，即閉合K3、K4、K5、K6，斷開K1、K2，測(cè)出該支路的短路電流ICS,則Req= Uoc / ICS （或者采用另一種方法：使電路中的所有獨(dú)立電源去掉，即斷開K4、K5、K6，閉合K1、K2、K3，用萬用表直接測(cè)量開關(guān)K4兩端的電阻，也可得到該電阻），即戴維寧電路的等效電阻。最后得到戴維寧等效電路，如圖1-37所示UocReq圖

4、1-37戴維 寧等效電路 術(shù)語： 網(wǎng)孔(mesh) ：不包含任何支路的回路 支路(branch) ：電路中的每一個(gè)分支（一個(gè)支路流過一個(gè)電流） 結(jié)點(diǎn)(node) ：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn) 回路(loop) ：電路中任一閉合路徑四.相關(guān)理論知識(shí)前面我們學(xué)過，電路的計(jì)算分析要應(yīng)用歐姆定律。就算在電阻的串并聯(lián)電路中也可以先將電阻等效，再運(yùn)用歐姆定律，這些電路都有一種共性，就是采用單電源。但是在實(shí)際電路中往往碰到雙電源甚至多電源的情況，這就需要學(xué)習(xí)新的分析電路的方法。 1、基爾霍夫定律：基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的

5、基本規(guī)律，是分析復(fù)雜電路的根本依據(jù)?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。術(shù)語： 網(wǎng)孔(支路：ab、ad、 . （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個(gè)）結(jié)點(diǎn)：a、 b、 . (共4個(gè)）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-支路：ab、ad、 .回路：abda、 bcdb、結(jié)點(diǎn) 對(duì)任何結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入結(jié)點(diǎn)的電流等于由結(jié)點(diǎn)流出的電流。 基氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性 I =0即：I1I2I3I4例或：1)基爾霍夫電流定律（KCL) I入 = I出即：（流入結(jié)點(diǎn)為正，流出結(jié)點(diǎn)為負(fù)）。或在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為 0。 對(duì)任何結(jié)

6、點(diǎn)，在任一瞬間，流入結(jié)點(diǎn)的電流等于由結(jié) 電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面（廣義結(jié)點(diǎn)）。例I1+I2=I3例I=0基氏電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R 電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封 對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零。即：2） 基爾霍夫電壓定律（KVL）即： 在任一回路的循行方向上，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。E、U和IR與循行方向相同為正，反之為負(fù)。 對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向的各段電例如： 回路 a-d-c-a或：注意：與循行方向相同為正， 反之為負(fù)。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I

7、2I5I6I4-其中:US3 = - E3 ，US4= - E4例如： 回路 a-d-c-a或：注意：與循行方向相同為基氏電壓定律也適合開口電路。由：得：E+_RabUabI例1:基氏電壓定律也適合開口電路。由：得：E+_RabUabI例1例2aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？基爾霍夫電流方程：結(jié)點(diǎn)a：結(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有 1 個(gè)基爾霍夫電壓方程：#1#2#3獨(dú)立方程只有 2 個(gè)例2aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1設(shè)：電路中有N個(gè)結(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a3)基爾霍夫定

8、律在電路分析中應(yīng)用獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程有 (N -1) 個(gè)獨(dú)立的回路（網(wǎng)孔）電壓方程有 (B -N+1)個(gè)則：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）獨(dú)立電流方程：個(gè)獨(dú)立電壓方程：個(gè)設(shè)：電路中有N個(gè)結(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E求：I1、I2 、I3 能否很快說出結(jié)果？1+-3V4V11+-5VI1I2I3例3:求：I1、I2 、I3 ？1+-3V4V11+-5 以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列出獨(dú)立電流、電壓方程聯(lián)立求解各支路電流。解題思路：根據(jù)基氏定律，列節(jié)點(diǎn)電流 和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。2. 支路電流法 (復(fù)雜電路求解方法) 以各支路電流為未知量，應(yīng)用KCL和KVL列出解題步驟：1

9、. 對(duì)每一支路假設(shè)一未 知電流（I1-I6）4. 解聯(lián)立方程組對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有2. 列電流方程(N-1個(gè))對(duì)每個(gè)回路有3. 列電壓方程 (B-(N-1) 個(gè))E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4 支路數(shù) B=6例4:解題步驟：1. 對(duì)每一支路假設(shè)一未4. 解聯(lián)立方程組對(duì)每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)a：列電流方程 (N-1個(gè))節(jié)點(diǎn)c：節(jié)點(diǎn)b：節(jié)點(diǎn)d：bacd（取其中三個(gè)方程）節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4支路數(shù) B=6E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_節(jié)點(diǎn)a：列電流方程 (N-1個(gè))節(jié)點(diǎn)c：節(jié)點(diǎn)b：節(jié)點(diǎn)d：b列電壓方程 (選取網(wǎng)孔)電壓、電流方程聯(lián)立求得：bac

10、dE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_列電壓方程 (選取網(wǎng)孔)電壓、電流方程聯(lián)立求得：bacdE支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的方法之一。只要根據(jù)克氏定律、歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè)數(shù)較多，求解不方便。支路數(shù) B=4須列4個(gè)方程式ab支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的方法之a(chǎn)bIsE+-R1R3R2I3I2US解： 支路數(shù) B=3 節(jié)點(diǎn)數(shù) N=2例5:電源IS和E已知，求I2 和I3。IS + I2 - I3 = 0因?yàn)镮s已知，因此只需再列一個(gè)電壓回路方程I3R3 + I2R2 E2

11、 = 0聯(lián)立求解，最后得:I2、I3abIsE+-R1R3R2I3I2US解： 支路數(shù) B=3 3.電壓源與電流源及其等效變換電路元件主要分為兩類：無源元件電阻、電容、電感。有源元件獨(dú)立源、受控源 。 獨(dú)立源主要有：電壓源和電流源。3.電壓源與電流源及其等效變換電路元件主要分為兩類：無源元件1)電壓源A.理想電壓源 （恒壓源）特點(diǎn)：（3）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE（2）電源內(nèi)阻為 “RO= 0”。（1）理想電壓源的端電壓恒定。（4）理想電壓源不能短路，不能并聯(lián)使用。1)電壓源特點(diǎn)：（3）電源中的電流由外電路決定。IE+_ab伏安特性電壓源模型Ro越大斜率越大

12、B.實(shí)際電壓源UIRO+-EIUEIRO伏安特性電壓源模型Ro越大B.實(shí)際電壓源UIRO+-EIUEA.理想電流源 （恒流源)特點(diǎn)：（1）輸出電流恒定。abIUabIsIUabIS伏安特性（3）輸出電壓由外電路決定。（2）理想電流源內(nèi)阻為無窮大（ RO= ）。（4）理想電流源不能開路，不能串聯(lián)使用。2)電流源A.理想電流源 （恒流源)特點(diǎn)：（1）輸出電流恒定。abIUB.實(shí)際電流源ISROabUabIIsUabI外特性 電流源模型RORO越大特性越陡B.實(shí)際電流源ISROabUabIIsUabI外特性 電流電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？IE R_+abUab=?Is原則：I

13、s不能變，E 不能變。電壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓例6:電壓源中的電流IE R_+abUab=?Is原則：Is不能變A.理想電源串聯(lián)、并聯(lián)的化簡電壓源串聯(lián)：電流源并聯(lián)：（電壓源不能并聯(lián)）（電流源不能串聯(lián)）3)電壓源與電流源的等效變換A.理想電源串聯(lián)、并聯(lián)的化簡電壓源串聯(lián)：電流源并聯(lián)：（電壓源等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等（外特性相等）。IRO+-EbaUabUabISabI ROB.實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源的等效變換UIoUIoEIS=電壓源外特性電流源外特性等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等（外特性相等）。IRO+-等效互換公式IRO+-EbaUabISabUabIRO則I

14、= I Uab = Uab若等效互換公式IRO+-EbaUabISabUabIROaE+-bIUabRO電壓源電流源UabROIsabI aE+-bIUabRO電壓源電流源UabROIsabI C.等效變換的注意事項(xiàng)* “等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏-安特性一致）,對(duì)內(nèi)不等效時(shí)例如:IsaRObUabI RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO中則消耗能量對(duì)內(nèi)不等效對(duì)外等效RL=C.等效變換的注意事項(xiàng)* “等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換* 注意轉(zhuǎn)換前后 E 與 Is 的方向相同aE+-bIROE+-bIROaIsaRObIaIsRObI* 注意轉(zhuǎn)換前后 E 與 Is

15、的方向相同aE+-bIROE* 恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI（等效互換關(guān)系不存在）* 恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-b* 理想電源之間的等效電路aE+-bIsaE+-baE+-bRO與理想電壓源并聯(lián)的元件可去掉* 理想電源之間的等效電路aE+-bIsaE+-baE+-baE+-bIsIsabRabIs與理想電流源串聯(lián)的元件可去掉aE+-bIsIsabRabIs與理想電流源串聯(lián)的元件可去掉R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?應(yīng)用舉例R1R3IsR2R5R4I3I1I-+IsR1E1+-R3R(接上頁)Is

16、R5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I(接上頁)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R+RdEd+R4E4R5I-(接上頁)R5ISR4IR1/R2/R3I1+I3+RdEd+R4E4R5I-(接上頁)R5ISR4IR1/10V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)?+-10V+-4V210V+-2A2I討論題哪?+-10V+-4V2 在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_ 原電路I2R1I1R2ABE2I3R3+

17、_ E2單獨(dú)作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3 E1單獨(dú)作用4. 疊加原理 在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓例+-10I4A20V1010用疊加原理求：I= ?I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10I4A1010+-10I 20V1010解：將電路分解后求解例+-10I4A20V1010用疊加原理求：I= ?I應(yīng)用疊加定理要注意的問題=+3) 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。2)分解電路時(shí)只需保留一個(gè)電源，其余電源“除源”：即將恒壓源短路，即令E=0；恒流源開路，即令 Is=0。電路的其余結(jié)構(gòu)和參數(shù)

18、不變，1)疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）。應(yīng)用疊加定理要注意的問題=+3) 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電4)疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率。5)運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 設(shè)：則：I3R3=+4)疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率無源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源有源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路 相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。 ABAB5. 戴維寧定理無源二端網(wǎng)絡(luò)：有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸?shù)刃щ娫炊ɡ淼母拍?有源二端

19、網(wǎng)絡(luò)用電源模型替代，便為等效 電源定理。有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型替代 - 戴維寧定理有源二端網(wǎng)絡(luò)用電流源模型替代 - 諾頓定理等效電源定理的概念 有源二端網(wǎng)絡(luò)用電源模型替代，便為有源二端網(wǎng)絡(luò)R注意：“等效”是指對(duì)端口外(負(fù)載R)等效有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型等效。 戴維寧定理RO+_RE有源R注意：“等效”是指對(duì)端口外(負(fù)載R)等效有源二端網(wǎng)絡(luò)用等效電壓源的內(nèi)阻（R0）等于有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后相應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。（除源：電壓源短路，電流源斷路）等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)（E）等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0；有源二端網(wǎng)絡(luò)AB相應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)AB等效電壓源的內(nèi)阻（R0）等于有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后相應(yīng)的無源二端例已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：當(dāng) R5=10 時(shí)，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效電路有源二端網(wǎng)絡(luò)例已知：R1=20 、 R2=30 R1R3+_R2R第一步：求開端電壓U0第二步：求輸入電阻 R0U0R1R3+_R2R4EABCDCR0R1R3R2R4ABD=2030 +3020=24第一步：求開端電壓U0第二步：求輸入電阻 R0U0R1R3+_ER0R5I5R5I5R1R3