第3章直流電路

會(huì)計(jì)學(xué)1第3章直流電路3.1串聯(lián)電路

串聯(lián)電路是在一條電流通路上將兩個(gè)或更多的電阻(負(fù)載)依次首尾相接，且都通過(guò)同一電流。這種連接方式的電路稱為串聯(lián)電路，如圖3一2所示。如果電路中任一部件損壞，整條電路便癱瘓，因?yàn)閺男铍姵卣龢O出來(lái)的電流必須通過(guò)每個(gè)電阻(負(fù)載)才能返回搭鐵。串聯(lián)電路的特點(diǎn):(1)由電流的連續(xù)性原理可知，串聯(lián)電路中的電流處處相同，即流過(guò)R1,R2,R3的電流為同一電流，都等于電流大

(2)由克希荷夫電壓定律可知，總電壓(電壓降)等于各個(gè)電阻上分電壓之和，即:下一頁(yè)返回第1頁(yè)/共26頁(yè)3.1串聯(lián)電路(3)串聯(lián)電阻(負(fù)載)的總電阻，等于各分電阻之和，即:(4)因?yàn)榱鬟^(guò)各串聯(lián)電阻的電流I相同，所以每一個(gè)電阻上的電壓和總電壓之間的關(guān)系可表示為:上一頁(yè)下一頁(yè)返回第2頁(yè)/共26頁(yè)3.1串聯(lián)電路

在實(shí)際工作中，電阻串聯(lián)的應(yīng)用十分廣泛，例如，將電阻串聯(lián)后可獲得較大阻值的電阻;利用串聯(lián)電阻構(gòu)成分壓器后可使一個(gè)電源供應(yīng)幾種不同的電壓或從信號(hào)源中取出一定數(shù)值的電壓;利用串聯(lián)電阻的分壓作用，可將額定電壓較低的用電器聯(lián)到電壓較高的電路中使用;在電工測(cè)量中，可以利用串聯(lián)電阻的方法來(lái)打一大電壓表的量程。上一頁(yè)返回第3頁(yè)/共26頁(yè)3.2并聯(lián)電路

在電路中，如果有兩個(gè)或更多個(gè)電阻分別連接在兩個(gè)公共的節(jié)點(diǎn)之間，使每一個(gè)電阻承受同一電壓，這種連接方式的電路稱為并聯(lián)電路，如圖3一6所示。在并聯(lián)電路中，電流可以同時(shí)流過(guò)一個(gè)以上的電阻(圖3-6)。對(duì)于此種電路，一條支路中的部件損壞，不會(huì)影響其他支路中的部件工作。并聯(lián)電路的特點(diǎn):(1)并聯(lián)電路中，各個(gè)電阻上的電壓都相等，且等于電路兩端的總電壓，即:下一頁(yè)返回第4頁(yè)/共26頁(yè)3.2并聯(lián)電路(2)并聯(lián)電路中的總電流等于各并聯(lián)支路電流之和，即:(3)并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回第5頁(yè)/共26頁(yè)3.2并聯(lián)電路(4)在并聯(lián)電阻電路中，每一個(gè)電阻上流過(guò)的電流為:(5)在并聯(lián)電路中，各個(gè)電阻消耗的功率跟它們的阻值成反比，即:上一頁(yè)返回第6頁(yè)/共26頁(yè)3.3串一并聯(lián)電路

在一個(gè)電路中，既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的混合連接方式，稱為串一并聯(lián)電路或混聯(lián)電路，如圖3一8(a)所示計(jì)算電阻混聯(lián)電路的方法和步驟如下:1.化簡(jiǎn)電路化簡(jiǎn)電路就是求電阻混聯(lián)電路的等效電路。首先把電阻的混聯(lián)電路分解為若干個(gè)串聯(lián)和并聯(lián)，然后分別求出串聯(lián)和并聯(lián)電阻的等效電阻，以等效電阻去取代電路中的串、并聯(lián)電阻，就可得到電阻混聯(lián)電路的等效電路。如果求得的等效電路中仍然包含著電阻的串聯(lián)或并聯(lián)，可繼續(xù)用上述的方法來(lái)化簡(jiǎn)電路，直到求得最簡(jiǎn)單的等效電路為止。2.計(jì)算電路中的總電流3.其他計(jì)算返回第7頁(yè)/共26頁(yè)3.4戴維南定理

在圖3一9(a)所示電路中，若只求支路電流幾時(shí)，我們可以把這個(gè)電路劃分為兩部分，一部分是待求支路，另一部分是具有兩個(gè)輸出端的電路，如圖3-9(b)所示。具有兩個(gè)輸出端的電路又稱為二端網(wǎng)絡(luò)。含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)，不含電源的二端網(wǎng)絡(luò)稱為無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。戴維南定理的內(nèi)容:任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以用一個(gè)等效電源來(lái)代替，如圖3一9(c)所示。其等效電源電動(dòng)勢(shì)E0等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，即E0=UAB;而等效電源內(nèi)阻r0等于有源二端網(wǎng)絡(luò)中所有電源不起作用(所有電動(dòng)勢(shì)都短接)時(shí)的無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，即:下一頁(yè)返回第8頁(yè)/共26頁(yè)3.4戴維南定理

用戴維南定理求解復(fù)雜電路中某一支路電流的一般步驟如下:(1)斷開(kāi)待求電流的支路，得到一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)，并畫(huà)出電路圖

(2)求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UAB,即得到等效電源的電動(dòng)勢(shì)E0=UAB(3)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有電動(dòng)勢(shì)短接，畫(huà)出所得無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的電路圖，并計(jì)算其竹效電阻RAB,即得到等效電源的內(nèi)阻r0=RAB(4)畫(huà)出由等效電源和待求支路組成的簡(jiǎn)單電路，用全電路歐姆定律計(jì)算待求電流上一頁(yè)返回第9頁(yè)/共26頁(yè)3.5電容器3.5.1電容器和電容量任何兩塊非常接近的金屬導(dǎo)體，中間隔以不導(dǎo)電的絕緣物質(zhì)(例如空氣、蠟紙、云母片、滌綸薄膜、陶瓷等)，就形成一個(gè)電容器組成電容器的導(dǎo)體稱為極板，隔離兩極板的絕緣物質(zhì)稱為介質(zhì)。在電路圖中電容器用符號(hào)表示。如圖3一11所示，當(dāng)把電容器與直流電源相接時(shí)，電容器的兩極板上就分別帶上了等量的異種電荷。反映電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量稱作電容量，符號(hào)為C。電容器的電容量C等于它的任一極板所帶電量P與加在電容器兩端電壓U的比值，即:下一頁(yè)返回第10頁(yè)/共26頁(yè)3.5電容器

電容器的種類很多，按其結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、可變電容器和半可變電容器;按介質(zhì)的不同又分為紙質(zhì)電容器、云母電容器、電解電容器等。常見(jiàn)電容器的外形及符號(hào)如圖3一12所示。3.5.2電容器的串聯(lián)和并聯(lián)當(dāng)幾個(gè)電容器串聯(lián)時(shí)，可用一個(gè)等效電容器來(lái)代替。圖3一13為兩個(gè)電容器的串聯(lián)電路串聯(lián)時(shí)，每個(gè)電容器上的電荷U相等，每個(gè)電容器上的電壓之和等于總電壓，即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回第11頁(yè)/共26頁(yè)3.5電容器根據(jù)上述關(guān)系可得:

可見(jiàn)，幾個(gè)電容器串聯(lián)時(shí)，其等效電容量C的倒數(shù)等于每個(gè)電容器電容量的倒數(shù)之和。圖3一14為兩個(gè)電容器的并聯(lián)電路。電容器并聯(lián)時(shí)，每個(gè)電容器兩端的電壓相同，每個(gè)電容器上的電荷相加等于并聯(lián)電路內(nèi)的總電荷，即:上一頁(yè)下一頁(yè)返回第12頁(yè)/共26頁(yè)3.5電容器相除可得:3.5.3電容器的充電和放電

1.電容器的充電如圖3一15所示，把電容器與電阻R相串聯(lián)后，再經(jīng)開(kāi)關(guān)S接到直流電源上(開(kāi)關(guān)S置A端)，使電容器被充電。在電路剛接通的瞬間，因電容器上無(wú)電荷，兩端的電壓為零，這時(shí)允電電流最大。隨著兩極板上電荷的不斷積累，電容器兩端的電壓逐漸增大，因此，允電電流不斷減小。當(dāng)電容器端電壓與電源電壓相等時(shí)，允電電流減至零，允電結(jié)束。此時(shí)電容器極板上的電荷達(dá)到穩(wěn)定值Q，電容器相當(dāng)于開(kāi)路。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第13頁(yè)/共26頁(yè)3.5電容器2.電容器的放電如圖3一16所示，在電容器允電完畢后，把開(kāi)關(guān)S從A端迅速移至B端，電容器開(kāi)始放電。在開(kāi)始放電的瞬間，放電電流最大。隨著電容器兩極板上電荷的不斷減少，其兩端的電位差就逐漸降低，放電電流也逐漸減小。最后，電容器兩端電壓為零，放電結(jié)束。上一頁(yè)返回第14頁(yè)/共26頁(yè)圖3一2串聯(lián)電路返回第15頁(yè)/共26頁(yè)圖3一6并聯(lián)電路返回第16頁(yè)/共26頁(yè)圖3一8電阻的混聯(lián)及其等效電路返回第17頁(yè)/共26頁(yè)圖3一9戴維南等效電路圖返回第18頁(yè)/共26頁(yè)圖3一11電容器電路返回第19頁(yè)/共26頁(yè)圖3一12部分電容器的外形、名稱