《电工基础》第二章电子教案.docx

上传人:b****1 文档编号:1760244 上传时间:2022-10-23 格式:DOCX 页数:19 大小:408.16KB
下载 相关 举报
《电工基础》第二章电子教案.docx_第1页
第1页 / 共19页
《电工基础》第二章电子教案.docx_第2页
第2页 / 共19页
《电工基础》第二章电子教案.docx_第3页
第3页 / 共19页
《电工基础》第二章电子教案.docx_第4页
第4页 / 共19页
《电工基础》第二章电子教案.docx_第5页
第5页 / 共19页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

《电工基础》第二章电子教案.docx

《《电工基础》第二章电子教案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《电工基础》第二章电子教案.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

《电工基础》第二章电子教案.docx

《电工基础》第二章电子教案

第二章 简单直流电路

  

 

 

 

序号

内     容

学 时

1

第一节 电动势闭合电路的欧姆定律

2

2

第二节 电池组

3

第三节 电阻的串联

2

4

第四节 电阻的并联

5

第五节 电阻的混联

6

第六节 万用表的基本原理

2

7

实验2.1练习使用万用表

8

实验2.2电流表改装电压表

2

9

第七节 电阻的测量

2

10

实验2.3用惠斯通电桥测电阻

2

11

第八节 电路中各点电位的计算

2

12

实验2.4电压和电位的测定

2

13

本章小结与习题

14

本章总学时

16

 

 

第一节 电动势 闭合电路的欧姆定律

一、电动势

衡量电源的电源力大小及其方向的物理量叫做电源的电动势。

电动势通常用符号E或e(t)表示,E表示大小与方向都恒定的电动势(即直流电源的电动势),e(t)表示大小和方向随时间变化的电动势,也可简记为e。

电动势的国际单位制为伏特,记做V。

电动势的大小等于电源力把单位正电荷从电源的负极,经过电源内部移到电源正极所作的功。

如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功,则电动势大小为

电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,即与电源两端电压的方向相反。

图2-1简单的闭合电路

二、闭合电路的欧姆定律

图中r表示电源的内部电阻,R表示电源外部联接的电阻(负载)。

闭合电路欧姆定律的数学表达式为

外电路两端电压U=RI=E-rI=,显然,

负载电阻R值越大,其两端电压U也越大;当R>>r时(相当于开路),则U=E;当R<

【例2-1】如图2-2所示,当单刀双掷开关S合到位置1时,外电路的电阻R1=14Ω,测得电流表读数I1=0.2A;当开关S合到位置2时,外电路的电阻R2=9Ω,测得电流表读数I2=0.3A;试求电源的电动势E及其内阻r。

 

解:

根据闭合电路的欧姆定律,列出联立方程组

解得:

r=1Ω,E=3V。

本例题给出了一种测量直流电源电动势E和内阻r的方法。

三、负载获得最大功率的条件

容易证明:

在电源电动势E及其内阻r保持不变时,负载R获得最大功率的条件是R=r,此时负载的最大功率值为

电源输出的最大功率是

 

图2-4例题2-2

解:

将(R1+r)视为电源的内阻,则RP=R1+r=2.5Ω时,RP获得最大功率

第二节 电池组

一、电池的串联

如图2-5所示串联电池组,每个电池的电动势均为E、内阻均为r。

如果有n个相同的电池相串联,那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为

E串=nE, r串=nr

串联电池组的电动势是单个电池电动势的n倍,额定电流相同。

 二、电池的并联

如图2-6所示并联电池组,每个电池的电动势均为E、内阻均为r。

如果有n个相同的电池相并联,那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为

E并=E,r并=r/n。

并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的n倍,电动势相同。

第三节 电阻的串联

一、电阻串联电路的特点

图2-7电阻的串联

设总电压为U、电流为I、总功率为P。

1.等效电阻:

 R=R1+R2+…+Rn

2.分压关系:

3.功率分配:

  特例:

两只电阻R1、R2串联时,等效电阻R=R1+R2,则有分压公式

二、应用举例

 

图2-8例题2-3

解:

将电灯(设电阻为R1)与一只分压电阻R2串联后,接入U=220V电源上,如图2-8所示。

解法一:

分压电阻R2上的电压为

U2=U-U1=220-40=180V,且U2=R2I,则

解法二:

利用两只电阻串联的分压公式,可得

即将电灯与一只36Ω分压电阻串联后,接入U=220V电源上即可。

 

【例2-4】有一只电流表,内阻Rg=1kΩ,满偏电流为Ig=100μA,要把它改成量程为Un=3V的电压表,应该串联一只多大的分压电阻R?

 

 

图2-9例题2-4

解:

如图2-9所示。

该电流表的电压量程为Ug=RgIg=0.1V,与分压电阻R串联后的总电压Un=3V,即将电压量程扩大到n=Un/Ug=30倍。

利用两只电阻串联的分压公式,可得,则

  上例表明,将一只量程为Ug、内阻为Rg的表头扩大到量程为Un,所需要的分压电阻为R=(n-1)Rg,其中n=(Un/Ug)称为电压扩大倍数。

第四节 电阻的并联

一、电阻并联电路的特点

设总电流为I、电压为U、总功率为P。

图2-10电阻的并联

1.等效电导:

 G=G1+G2+…+Gn即 

2.分流关系:

R1I1=R2I2=…=RnIn=RI=U

3.功率分配:

R1P1=R2P2=…=RnPn=RP=U2

特例:

两只电阻R1、R2并联时,等效电阻

,则有分流公式

二、应用举例

【例2-5】如图2-11所示,电源供电电压U=220V,每根输电导线的电阻均为R1=1Ω,电路中一共并联100盏额定电压220V、功率40W的电灯。

假设电灯在工作(发光)时电阻值为常数。

试求:

(1)当只有10盏电灯工作时,每盏电灯的电压UL和功率PL;

(2)当100盏电灯全部工作时,每盏电灯的电压UL和功率PL。

 

解:

每盏电灯的电阻为R=U2/P=1210Ω,n盏电灯并联后的等效电阻为Rn=R/n

图2-11例题2-5

根据分压公式,可得每盏电灯的电压

功率

(1)当只有10盏电灯工作时,即n=10,

则Rn=R/n=121Ω,因此

(2)当100盏电灯全部工作时,即n=100,则Rn=R/n=12.1Ω,

 

解:

如图2-12所示,设n=In/Ig(称为电流量程扩大倍数),根据分流公式可得In,则

本题中n=In/Ig=1000,

上例表明,将一只量程为Ig、内阻为Rg的表头扩大到量程为In,所需要的分流电阻为R=Rg/(n-1),其中n=(In/Ig)称为电流扩大倍数。

第五节 电阻的混联

一、分析步骤

在电阻电路中,既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系,称为电阻混联。

对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤:

1.首先整理清楚电路中电阻串、并联关系,必要时重新画出串、并联关系明确的电路图;

2.利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻;

3.利用已知条件进行计算,确定电路的总电压与总电流;

4.根据电阻分压关系和分流关系,逐步推算出各支路的电流或电压。

二、解题举例

【例2-7】如图2-13所示,已知R1=R2=8Ω,R3=R4=6Ω,R5=R6=4Ω,R7=R8=24Ω,R9=16Ω;电压U=224V。

试求:

(1)电路总的等效电阻RAB与总电流I∑;

(2)电阻R9两端的电压U9与通过它的电流I9。

 

解:

(1)R5、R6、R9三者串联后,再与R8并联,E、F两端等效电阻为

REF=(R5+R6+R9)∥R8=24Ω∥24Ω=12Ω

REF、R3、R4三者电阻串联后,再与R7并联,C、D两端等效电阻为

RCD=(R3+REF+R4)∥R7=24Ω∥24Ω=12Ω

总的等效电阻RAB=R1+RCD+R2=28Ω

总电流I∑=U/RAB=224/28=8A

(2)

图2-13例题2-7

利用分压关系求各部分电压:

UCD=RCDI∑=96V,

 

 

解:

首先整理清楚电路中电阻串、并联关系,并画出等效电路,如图2-15所示。

四只电阻并联的等效电阻为

Re=R/4=2.5Ω

根据全电路欧姆定律,电路中的总电流为

第六节 万用电表的基本原理

一、万用表的基本功能

万用电表又叫做复用电表,通常称为万用表。

它是一种可以测量多种电量的多量程便携式仪表,由于它具有测量的种类多,量程范围宽,价格低以及使用和携带方便等优点,因此广泛应用于电气维修和测试中。

一般的万用表可以测量直流电压、直流电流、电阻、交流电压等,有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、电容、电感以及晶体管的β值等。

二、万用表的基本原理

万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串联分压、并联分流等规律基础之上的。

万用表的表头是进行各种测量的公用部分。

表头内部有一个可动的线圈(叫做动圈),它的电阻Rg称为表头的内阻。

动圈处于永久磁铁的磁场中,当动圈通有电流之后会受到磁场力的作用而发生偏转。

固定在动圈上的指针随着动圈一起偏转的角度,与动圈中的电流成正比。

当指针指示到表盘刻度的满标度时,动圈中所通过的电流称为满偏电流Ig。

Rg与Ig是表头的两个主要参数。

1.直流电压的测量

图2-16简单的直流电压表

将表头串联一只分压电阻R,即构成一个简单的直流电压表,如图2-16所示。

测量时将电压表并联在被测电压Ux的两端,通过表头的电流与被测电压Ux成正比

在万用表中,用转换开关分别将不同数值的分压电阻与表头串联,即可得到几个不同的电压量程。

 

解:

利用电压表扩大量程公式R=(n-1)Rg,其中n=(Un/Ug),Ug=RgIg=0.15V。

(1)求R1:

n1=(U1/Ug)=16.67,R1=(n-1)Rg=47kΩ

(2)求R2:

把Rg2=Rg+R1=50kΩ视为表头内阻,n2=(U2/U1)=4,则

R2=(n-1)Rg2=150kΩ

(3)求R3:

把Rg3=Rg+R1+R2=200kΩ

视为表头内阻,n3=(U3/U2)=5,则

图2-17例题2-9

R3=(n-1)Rg3=800kΩ

(4)求R4:

把Rg4=Rg+R1+R2+R3=1000kΩ

视为表头内阻,n4=(U4/U3)=5,则

R4=(n-1)Rg4=4000kΩ=4MΩ

(5)求R5:

把Rg5=Rg+R1+R2+R3+R4=5MΩ

视为表头内阻,n5=(U5/U4)=2,则

R5=(n-1)Rg5=5MΩ

2.直流电流的测量

将表头并联一只分流电阻R,即构成一个最简单的直流电流表,如图2-18所示。

设被测电流为Ix,则通过表头的电流与被测电流Ix成正比,即

 

分流电阻R由电流表的量程IL和表头参数确定

实际万用表是利用转换开关将电流表制成多量程的,如图2-19所示。

3.电阻的测量

万用表测量电阻(即欧姆表)的电路如图2-20所示。

可变电阻R叫做调零电阻,当红、黑表笔相接时(相当于被测电阻Rx=0),调节R的阻值使指针指到表头的满刻度,即

万用表电阻档的零点在表头的满度位置上。

而电阻无穷大时(即红、黑表笔间开路)指针在表头

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 幼儿教育 > 少儿英语

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1