电工电子直流电路电子教案(3)

授课时间

图1.20 压敏电阻

压敏电阻可用于过压保护，将它并联在被保护元件两端，当出现过电压时，其电阻急剧减小，将电流分流以保护并联在一起的元件。 【四、小结】

1．线性电阻元件电流、电压特性直线的斜率能反映电阻值的大小。 2．工程应用中常用电阻元件为：

【五、习题】 一、是非题：5。 【课题】

1.5 电路的状态及电源外特性

【教学目标】

描述电源的空载、有载、短路三种状态及其外特性。知道电路中的功率平衡。 【教学重点】

1．电源的外特性。 2．功率平衡。 【教学难点】

电源的外特性。 【教学过程】 【一、复习】

授课时间 全电路欧姆定律。 【二、引入新课】

电路一般正常工作在通路状态，但还应考虑电路的另外两种状态，即开路状态和短路状态。尽管这是两种极限状态，但在工程技术应用中还是可能发生的。 【三、讲授新课】

1.5.1 电路的状态

1．通路

（1）通路状态如图1.23所示，电路中有电流及能量的传输和转换。

E（2）电路中的电流I =，由此式可得

R0?RE = R I + R0 I E = U + U0

式中的U0???R0?I为电源内部电压降。 将上式各项乘以电流I可得

E I = U I + U0 I

即

PS ???PL???P0

（3）功率平衡：通路时电源产生的电功率PS应该等于负载从电源得到的功率PL和电源内部的损耗功率P0之和。电源内电阻和连接线上消耗的功率是无用的功率损耗。

2．开路

（1）开路状态如图1.24所示。电源和负载之间没有能量的输送和转移。

图1.23 通路状态图 1.24 开路状态

（2）开路时，电路中电流I???0，电源内电阻上电压降R0 I???U0????0，电源输出端电压等于电源电动势

U???E

3．短路

（1）短路状态如图1.25所示。电源两端被导线短接在一起，电流不再流过负载。

图1.25 短路状态

（2）短路时，外电路总等效电阻R???0。

I???

E R0

由于电源内电阻一般非常小，所以电源短路时，电流比正常工作时大得多，此时电源输出端电压

授课时间 U???0

发生电源短路时，应及时切断电路，否则将会引起剧烈发热而使电源、导线等烧毁。 1.5.2 电源的外特性

1．电源的外特性：电源端电压为

U???E???R0 I

随着电流的增大，电源电压U不断下降，电源输出电压U随负载电流I变化的规律如图1.26所示。

图1.26 电源的外特性

注意：实际应用中，必须减小电源内电阻R0，以获得更加平直的电源外特性。 [例1.4] 两个蓄电池的电源电动势E 1和E 2都为12 V，其内电阻R01 = 0.5Ω和R02 = 0.1Ω。试分别计算当负载电流为10 A时的输出电压值。

[解] （1）当内电阻R01???0.5?时

U1???E1???R01 I =（12???0.5???10）V ??7 V

（2）当内电阻R02 ??0.1?时

U2 ??E2???R02 I =（12???0.1???10）V???11 V 【四、小结】

1．电路有通路（有载工作）、开路和短路三种状态。

2．功率平衡PS = PL ??P0，即电源产生的功率与负载取用的功率、电源内阻（包括线路电阻）上所消耗的功率是平衡的。

3．当电源开路时，电流为零，即I???0，电源两端电压称为开路电压，其值为电源电动势U???U0 ??E。 4．当电源短路时，电压为零，即U ??0，电源电流称为短路电流，其值为电源电动势与内阻之比

I???IS??

E R05．电源的外特性是一条向下倾斜的直线，并且其内阻越大，向下倾斜的角度越大。 【五、习题】

二、选择题：3。 【课题】

1.6 负载的连接

【教学目标】

解释电阻负载的串联、并联的连接和计算。 【教学重点】

授课时间 1．等效的概念。

2．分压公式及分流公式。 【教学难点】

1．串联、并联等效电阻的计算。 2．分压公式及分流公式的灵活应用。 【教学过程】 【一、复习】

欧姆定律。 【二、引入新课】

电阻的串联和并联在物理学中已经介绍过了，在本节内容中要教给同学的是其在工程上的应用。 【三、讲授新课】

1.6.1 负载的串联 串联形式如图1.27所示。

图1.27 负载的串联

串联时：

（1）电路中流经各负载电阻的电流I相同。 （2）各负载电阻两端电压分别为

U1???R1 I ，U2 ??R2 I ，U3 ??R3 I

（3）电源总电压等于各负载电阻两端电压之和

U = U1 + U2 + U3

（4）串联后的等效电阻为

R = R1 + R2 + R3

[例1.5] 求图1.28所示电路中的总电阻、总电流、各电阻上的电压降、总电压降。

图1.28 例1.5附图

[解] 电路总电阻

R = R 1 + R 2 + R 3 = ( 2 + 3 + 7 ) Ω= 12Ω

授课时间 总电流

I?R 1电阻上电压降

U240 A = 20 A ?R12U1 = I R 1 = 20 ? 2 V???40 V

R 2电阻上电压降

U2 = I R 2 = 20 ? 3 V???60 V

R 3电阻上电压降

U3???I R 3 = 20???7 V???140 V

总电压为各电阻上电压降之和，即

U = U1 + U2 + U3 = ( 40 + 60 + 140 ) V???240 V

[例1.6] 将一个标称值为6.3 V???0.3 A的指示灯与一个100Ω的可变电阻串联起来，接在24V的电压上（如图1.29所示），若要使指示灯两端电压达到额定值，可变电阻的阻值应调节到多大？

图1.29 例1.6附图

[解] 可变电阻在这里起分压作用，其两端电压

U1???U???U2???( 24???6.3 ) V???17.7 V

因为流过可变电阻和流过指示灯的电流相等，所以可变电阻的阻值应调节到

U17.7RP???1?Ω?59Ω

I0.3在串联了分压电阻以后，可以使额定电压较小的负载在较高的电源电压下工作。选择分压电阻时，应使负载得到额定的电压和电流。

1.6.2 负载的并联 并联形式如图1.30所示。

图1.30 负载的并联

并联时：

（1）电路中各负载端电压U与电源电压相同。 （2）各负载电阻中的电流分别为

I1???

UUU，I2???，I3??? R1R2R3（3）电源发出的总电流等于各负载电流之和

I = I1?? I2???I3

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