第2章直流电阻电路的分析与计算Word文档下载推荐.docx

第2章直流电阻电路的分析与计算Word文档下载推荐.docx

《第2章直流电阻电路的分析与计算Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章直流电阻电路的分析与计算Word文档下载推荐.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

它不仅在电路的计算方法（如非正弦周期性电流电路的分析方法）上，而且在理论分析（如推导戴维宁定理）上都起到了非常重要的作用。

四、学习方法指导

（一）学习方法

1．类比法：

电阻的串、并联连接分析可采用工程实际应用当中与其相类似的电路来类比来记忆。

2．等效法：

戴维宁定理和诺顿定理的学习完成建立在等效的概念上。

尤其是诺顿定理的分析可完全采用戴维宁定理来等效得出。

读者应建立电路分析中的等效概念，帮助分析电路。

3．讨论分析法：

读者要学习与他人讨论分析问题，从而提高电路分析能力，并了解其他读者的学习方法和学习收获，提高学习效率，这也是学习所有内容都需要应用的方法。

（二）学习指导

在电路理论中广泛应用等效变换的概念，如上一章的电源串联与并联的等效电源。

所谓等效变换，是指将电路中的某部分用另一种电路结构与元件参数代替后，不影响原电路中留下来未作变换的任何一条支路中的电压和电流。

在这一章中，我们再将多次遇到等效变换的问题，如电阻的串联与并联的等效电阻；

电阻的△形联接与Y形联接的等效变换等。

在学习时，首先要弄清楚等效变换的概念是什么？

这个概念是根据什么引出来的。

然后再去研究各种具体情况下的等效变换条件。

在学习电阻串联和并联分析时，一定要理解案例中所提出的串联电阻、并联电阻的特征及用途。

要理解通过计算得出的数据和结论说明有什么实用意义或解决什么具体问题。

在此基础上要有引申，自己能够分析实际遇到的一些问题。

如，为什么离供电变压器距离近的用户电源电压高，距离远的用户电源电压就比较低；

为什么一台较大的用电设备在起动时，附近的白炽灯会突然暗一下；

为什么下雨天或人身体比较潮湿时容易造成触电事故等。

要注重启发思维。

在分析计算电路时，往往会遇到两种特殊情况，一是电路中有等电位点，二是电路中某支路没有电流。

那么，根据电路的等效概念，可以进行如下变换：

电路中等电位点，可以用短接线把它们联起来；

而电路中没有电流的支路，则可以把它们断开。

在一个具体电路中，若能判断某支路的两端是等电位，而且支路中有没有电流，那么究竟是把它们联起来还是断开，这就要根据具体计算中怎样方便而定。

叠加定理是分析线性电路的一个非常重要的定理。

它反映了线性电路中任一处电压（或电流）与各独立电源之间所存在的线性关系。

叠加定理的重要性，不仅在于可用它来分析计算具体的电路问题，而更重要的是，在推导线性电路某些重要定理（如戴维宁定理）和引出某些重要的分析方法（如第六章的非正弦周期性电流电路的分析方法）中，它起到了重要的作用。

五、典型例题分析

例2．1求图2．1所示电路中6Ω电阻上的功率。

解：

首先，利用电阻的串联、并联关系简化电路，求出相关电流。

将图2.1所示电路简化为图2.2所示的形式。

用分流公式求电流i：

i是图2.1中1.6Ω电阻上的电流。

根据i，进一步求6Ω和4Ω电阻的分流，6Ω电阻上的电流i1是：

消耗在6Ω电阻上的功率是：

P=6i2=6×

3.22=61.44W

例2．2电路如图2.3所示，已知R1=1Ω，R2=2Ω，R3=4Ω，求电路的等效电阻Rab。

观察电路，它含有两个Y形并联。

将Y（R1，R1，R2）及Y（R2，R2，R1）用相应的等效△替代，如图2.4所示，Y—△等效变换如下：

进一步可化简为图2.5所示电路，其中；

则：

例2．3在图2．6（a）所示电路中，已知电阻R1=40Ω，R2=36Ω，R3=R4=60Ω，电压US1=100V，US2=90V，用叠加定理求电流I2。

（1）计算电压源USI单独作用于电路时产生的电流I′，如图2.6（b）所示。

（2）计算电压源US2单独作用于电路时产生的电流I′′，如图2.6（c）所示。

（3）由叠加定理，计算电压源USI、US2共同作用于电路时产生的电流I。

例2．4在图2．7所示电路中，已知电阻R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1Ω，R4=2Ω，电压US=3V，IS=3A，试用戴维宁定理求电压U1。

将电阻R1断开，余下的电路是一个线性有源二端网络，如图2.7（b）所示。

（1）该二端网络的开路电压UOC。

（2）求等效电源的内电阻Ri。

将电压源US短路，电流源IS开路，得如图2.7（c）所示电路。

（3）画出戴维宁等效电路，如图2.7（d）所示。

六、自我检测题

1.填空题

6.1.1电阻串联时，因_________相同，其消耗的功率与电阻成__________比。

6.1.2电阻并联时，因________相同，其消耗的功率与电阻成________比。

6.1.3图2.8电路中，UX＝________，RX＝________。

图2.8检测题6.1.3图

6.1.4图2.9所示电路中，I＝________，U＝________。

图2.9检测题6.1.4图

6.1.5图2.10中，已知I＝9A，I1＝3A，R1＝4Ω，R2＝6Ω，则R3＝_________，电路总电阻R＝__________。

图2.10检测题6.1.5图

6.1.6两个电阻R1和R2组成一串联电路，已知R1:

R2＝1:

2，则通过两电阻的电流之比为I1:

I2＝_______，两电阻上电压之比为U1:

U2＝_______，消耗功率之比P1:

P2＝_______。

6.1.7两个电阻R1和R2组成一并联电路，已知R1:

2，则两电阻两端电压之比为U1:

U2＝______，通过两电阻的电流之比I1:

I2＝______，两电阻消耗功率之比P1:

P2＝______。

6.1.8图2.11中，R1＝R，R2＝2R，R3＝4R，U＝14V，I3＝1A，则I2＝________，U1＝________。

图2.11检测题6.1.8图

6.1.9图2.12为某电路的一部分。

已知I1＝2A，I2＝3A，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝2Ω，R4＝3Ω，R5＝1Ω，则Uab＝________，Uca＝_________。

图2.12检测题6.1.9图

6.1.10若图2.13所示电路中所标功率为实际消耗功率，则I＝________，U2＝________。

图2.13检测题6.1.10图

6.1.11叠加原理只适用于线性电路，并只限于计算线性电路中的________和________，不适用于计算电路的________。

6.1.12用叠加原理求解图2.14所示电路中的I2。

当U1单独作用时I2’＝________，当IS单独作用时I2”＝________，两电源共同作用时I2＝________。

图2.14检测题6.1.12图

6.1.13有源两端网络是指具有__________________，并含有____________的电路。

6.1.14任何一个复杂的线性有源两端网络，对外电路而言，均可用_______________________________来代替，称为等效电源定律，也称____________。

6.1.15运用戴维宁定律将一个有源两端网络等效成一个电压源，则等效电压源的电压US为有源两端网络________时的端电压UOC，其内电阻Ri为有源两端网络内电源为________时的等效电阻。

6.1.16将图2.15所示电路等效为电压源时，其电压UOC＝________，内电阻Ri＝________。

图2.15检测题6.1.16图

6.1.17利用戴维宁定理可将图2.16中虚线框内的有源二端网络等效成UOC＝________V，Ri＝________Ω的电压源。

图2.16检测题6.1.17图

6.1.18将图2.17所示电路等效为电压源时，其电压UOC＝__________，内电阻Ri＝__________。

图2.17检测题6.1.18图

6.1.19将图2.18所示电路等效为电压源时，其电压UOC＝______，内电阻Ri＝______。

图2.18检测题6.1.19图

6.1.20将图2.19所示电路等效为电压源时，其电压UOC＝______，内电阻Ri＝______。

图2.19检测题6.1.20图

2.判断题

6.2.1两个阻值分别为R1＝10Ω，R2＝5Ω的电阻串联。

由于R2电阻小，对电流的阻碍作用小，故流过R2的电流比R1中的电流大些。

（）

6.2.2串联电阻在电路中的物理意义为“当电路中的电压高于负载所需电压时，就应串联适当电阻，使多余的电压恰好降在该电阻上”。

6.2.3如图2.20所示，在一次实验中，有人为了从100V电源上分出40V电压，将一只“1W、1.2kΩ”的电阻和“3W、800Ω”的电阻串联。

图2.20检测题6.2.3图

6.2.4含有两个电源的线性电路中的某一支路电流，等于两电源分别单独作用时，在该支路产生的电流之和。

6.2.5在应用叠加原理时，考虑某一电源单独作用而其余电源不作用时，应把其余电压源短路，电流源开路。

6.2.6应用叠加原理时，对暂不作用的电压源应将其开路。

6.2.7应用叠加原理求解电路时，对暂不考虑的电源应将其作短路处理。

6.2.8在含有两个电源的线性电路中，当U1单独作用时，某电阻消耗功率为P1，当U2单独作用时消耗功率为P2，当U1、U2共同作用时，该电阻消耗功率为P1＋P2。

6.2.9叠加原理只适用于求解电路中某支路的电流或某两点间的电压，而不能用来求解功率。

6.2.10戴维宁定理只对外部电路等效。

6.2.11任何一个有源二端线性网络，都可用一个恒定电压UOC和内阻Ri等效代换。

6.2.12运用戴维宁定理求解有源两端网络的等效内电阻时，应将有源两端网络中所有的电源都开路后再求解。

6.2.13有源两端线性网络的外电路含有非线性元件时，戴维宁定理仍然适用。

6.2.14在图示有源两端线路网络中，引入任意值的两个大小相等、方向相反的电压源U1和U2后，负载R所在支路电流的大小和方向不变。

图2.21检测题6.2.14图

3.选择题

6.3.1一段导线的电阻值为R，若将其从中间对折合成为一根导线，则这根导线的电阻值为[]。

A.R／2B.R／4C.RD.2R

6.3.2两个阻值均为R的电阻，作串联时的等效电阻与作并联时的等效电阻之比为[]。

A.2:

1B.1:

2C.4:

1D.1:

4

6.3.3已知每盏节日彩灯的等效电阻为2Ω，通过的电流为0.2A，若将它们串联后，接在220V的电源上，需串接[]。

A.55盏B.110盏C.1100盏D.550盏

6.3.4如图2.22所示，a、b两点等效电阻为[]。

A.10ΩB.2.4ΩC.29ΩD.17.9Ω

图2.22检测题6.3.4图

6.3.5如图2.23所示，a、b两点等效电阻为[]。

A.29ΩB.5ΩC.20ΩD.7.1Ω

图2.23检测题6.3.5图

6.3.6两个阻值均为R的电阻串联后接于电压为U的电路中，各电阻获得的功率为P；

若两电阻改为并联，仍接在U下，则每个电阻获得的功率为[]。

A.PB.P／2C.2PD.4P

6.3.7图2.24为用变阻器Rp调节直流电机励磁电流的电路。

若已知励磁绕组电阻Rf＝300Ω，额定电压U＝220V，如果要求励磁电流If在0.35～0.73A范围内变化，在下列可变电阻中选用哪一个较合适[]。

A.1000Ω、0.5AB.200Ω、1A

C.350Ω、1AD.500Ω、0.5A

图2.24检测题6.3.7图

6.3.8有一内阻可忽略不计的直流电源与R1、R2两个电阻串联成闭合电路，当R1短路时，电路中的电流是短路前的4倍，则电阻R2的值为[]。

A.4R1／3B.R1／3C.3R1／4D.3R1

6.3.9图2.25为一混联电路，R1＝50Ω，R2＝60Ω，R3＝80Ω，则[]。

A.U1＜U2、I2＞I3B.U1＞U2、I2＜I3

C.U1＜U2、I1＞I2D.U1＞U2、I2＞I3

图2.25检测题6.3.9图

6.3.10一段长为L的导体加上电压U时消耗的功率为P，将其对折后仍接在同一电压下，此时它所消耗的功率为[]。

A.4PB.2PC.P／4D.P／2

6.3.11图2.26为某电路的一部分，三个电阻的阻值均为R。

若在AB间加上恒定电压，欲使AB间获得最大功率，应采取的措施是[]。

A.S1、S2都断开B.S1、S2都闭合

C.S1闭合、S2断开D.S1断开、S2闭合

图2.26检测题6.3.11图

6.3.12如图2.27所示，当S合上时，电压表变化趋势为[]。

A.增加B.减小C.不变D.不能确定

图2.27检测题6.3.12图

6.3.13图2.28为某电路的一部分，图中哪两点间等效电阻最大[]。

A.AB间B.BC间C.CD间D.DA间

图2.28检测题6.3.13图

6.3.14图2.29所示电路中，U单独作用时，AB两点开路电压UAB为[]。

A.3VB.1VC.0.5VD.2／3V

图2.29检测题6.3.14图

6.3.15戴维宁定理所述“理想电压源的电压US”是指[]。

A.负载两端电压B.电路中电压的代数和

C.有源两端网络的开路电压D.电路中含有的所有电压源和电流源之和。

6.3.16将图2.30所示有源两端网络等效为电压源后，UOC和Ri分别为[]。

A.0V，4ΩB.2V，4ΩC.4V，2ΩD.2V，2Ω

图2.30检测题6.3.16图

6.3.17将图2.31所示电路等效为电压源后，UOC和Ri为[]。

A.12V、4ΩB.2V、4／3Ω

C.12V、4／3ΩD.2V、6Ω

图2.31检测题6.3.17图

6.3.18如图2.32所示，用戴维宁定理计算电阻R的电流I时，则其等效电压源内阻Ri为[]。

A.R1//R2B.R1C.（R2//R3）＋R1D.R3

图2.32检测题6.3.18图

6.3.19将图2.33所示电路化简为戴维宁等效电路后，UOC、Ri为[]。

A.7V、1ΩB.9V、6Ω

C.18V、3ΩD.39V、9Ω

图2.33检测题6.3.19图

6.3.20把图示电路化简为戴维宁等效电路后，UOC、Ri为[]。

A.8V、11ΩB.24V、4Ω

C.66V、11ΩD.16V、4Ω

图2.34检测题6.3.20图

4．计算题

6.4.1电阻R1、R2串联，已知总电压U=10V，总电阻R1+R2=100Ω，测出R1上电压为2V，求R1和R2的阻值。

6.4.2两电阻R1、R2并联，已知R1=10Ω，R2=30Ω，总电流I=12A，试求等效电阻及流过每个电阻的电流。

6.4.3在图2.35所示电路中，已知电阻R1=R2=R3=R4=9Ω，R5=3Ω，电压US=21V，求电压U5。

图2.35检测题6.4.3图

6.4.4在图2.36所示电路中，利用一只内阻Rg=1600Ω，Ig=100μA的表头，如要求扩大量程为1mA、10mA、1A三档，求电阻R1、R2、R3。

图2.36检测题6.4.4图

6.4.5在图2.37所示电路中，已知电阻R1=600Ω，R2=R3=300Ω，R4=R5=200Ω，R6=400Ω，R7=800Ω，电压US=34V，求电流I7。

图2.37检测题6.4.5图

6.4.6在图2.38所示电路中，一个电压表量程为1V，内阻为1KΩ，若欲将电压表量程扩大为50V及250V，所须串联的电阻的阻值为多少？

图2.38检测题6.4.6图

6.4.7在图2.39所示电路中，已知电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=0.1Ω，R4=5Ω，R5=10Ω，R6=4Ω，电压US1=20V，US3=10V，电流IS=40A，求电路中各支路电流。

图2.39检测题6.4.7图

6.4.8在图2.40所示电路中，已知电阻R1=5Ω，R2=4Ω，R3=R5=20Ω，R4=2Ω，R6=10Ω，电压US1=15V，US2=10V，US6=4V，求电路中各支路电流。

图2.40检测题6.4.8图

6.4.9在图2.41所示电路中，已知电阻R1=R3=R5=20Ω，R2=R4=R6=180Ω，电压US1=US2=US3=110V，当开关S断开和闭合时，分别求电路中各支路电流。

图2.41检测题6.4.9图

6.4.10在图2.42所示电路中，已知电阻R1=4Ω，R2=8Ω，R3=6Ω，R4=12Ω，电压US1=1.2V，US2=3V，用叠加定理求电流I。

图2.42检测题6.4.10图

6.4.11在图2.43所示电路中，已知电阻R1=R3=1Ω，R2=2Ω，R4=R5=3Ω，电压US4=3V，IS1=9A，用叠加定理求电压U5。

图2.43检测题6.4.11图

6.4.12在图2.44所示电路中，已知电阻R1=3kΩ，R2=6kΩ，R3=1kΩ，R4=R6=2kΩ，R5=1kΩ，电压US1=15V，US2=12V，US4=8V，US5=7V，US6=11V，试用戴维宁定律求电流I3。

图2.44检测题6.4.12图

6.4.13在图2.45所示电路中，已知电阻R1=R2=2Ω，R3=50Ω，R4=5Ω，电压US1=6V，US3=10V，IS4=1A，求戴维宁等效电路。

图2.45检测题6.4.13图

6.4.14在图2.46所示电路中，已知电阻R1=R2=4Ω，R3=6Ω，电压US1=10V，US2=20V，求诺顿等效电路。

图2.46检测题6.4.14图

6.4.15在图2.47所示电路中，已知电阻R1=R6=4Ω，R2=R7=2Ω，R3=5Ω，R4=9Ω，R5=8Ω，电压US1=40V，US2=20V，US7=10V，试用诺顿定律求电流I4。

图2.47检测题6.4.15图

6.4.16在图2.48所示电路中，已知电阻R1=R2=R5=R6=6Ω，R3=R4=3Ω，电压US=24V，IS=1A，试用诺顿定律求电压U。

图2.48检测题6.4.16图

6.4.17电路如图2.49所示。

（a）求空载u0值。

（b）若RL为150kΩ，求u0。

（c）如果负载端出现故障短路，25kΩ电阻消耗的功率是多少？

（d）消耗在75kΩ电阻上的最大功率是多少？

图2.49检测题6.4.17图

6.4.18为了测定某一电阻RX的阻值，可用一支电流表，一个已知电阻和一个开关接成图2.50所示电路，已知电阻R＝80Ω，当开关S打开时，电流表读数是1.6A；

开关S合上后，电流表的读数是2A，求RX。

图2.50检测题6.4.18图

6.4.19图2.51为某程序控制电路，要求当各继电器触点J1、J2、J3相继吸合时，输出电压U2分别等于输入电压U1的1／2、1／3、1／4。

已知R＝2kΩ，求：

R1、R2、R3。

图2.51检测题6.4.19图

6.4.20图2.52为固定三级分压器，当a、d端加上电压U时，S接不同位置可得到三个不同数值的电压Ued。

当U＝100V，R1＝5kΩ，R2＝20kΩ，R3＝25kΩ时，求S接“1”、“2”、“3”三个不同位置时的Ued的值。

图2.52检测题6.4.20图

6.4.21已知如图2.53，求R3的电流。

图2.53检测题6.4.21图

6．4．22已知如图2.54，求R4支路的电流。

图2.54检测题6.4.22图

6．4．23如图2.55所示，已知R1＝10Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，求电路中电流表A的读数。

图2.55检测题6.4.23图

6．4．24已知如图2.56，求R4支路的电流。

图2.56检测题6.4.24图

6．4．25求图2.57所示电路中的开路电压UAB和等效电阻RAB。

图2.57检测题6.4.25图

6．4．26已知如图2.58。

求电阻R5支路电流。

图2.58检测题6.4.26图

6．4．27已知如图2.59，求

（1）I＝？

（2）若AB之间的线断开时，I＝？

图2.59检测题6.4.27图

七、自我检测题答案

1．填空题

6.1.1电流，正。

6.1.2电压，反。

6.1.314V，7Ω。

6.1.48A，4V。

6.1.53Ω，4／3Ω。

6.1.61:

1；

1:

2；

2。

6.1.71:

2:

1。

6.1.82A，6V。

6.1.90V，－9V。

6.1.101A，200V。

6.1.11电流，电压，功率。

6.1.122A，1A，3A。

6.1.13两个出线端，电源。

6.1.14用一电压源和内电阻相串联的电路模型代替，戴维宁定理。

6.1.15开路，0。

6.1.168V，4Ω。

6.1.172，2。

6.1.1810V，3Ω。

6.1.195V，2Ω。

6.1.2010V，2Ω。

2．选择题

6．2．1B6．2．2C6．2．3D6．2．4A6．2．5B6．2．6D6．2．7C6．2．8.B6．2．9B6．2．10D6．2．11A6．2．12A6．2．13C6．2．14D6．2．15B6．2．16C6．2．17D6．2．18D6．2．19B6．2．20B

3．判断题

6．3．1错误6．3．2正确6．3．3错误6．3．4错误

6．3．5正确6．3．6错误6．3．7错误6．3．8错误

6．3．9正确6．3．10正确6．3．11正确6．3．12错误

6．3．13正确6．3．14正确

6