开关电流技术讲义2
开关电流技术讲义2
第3章开关电流结构和算法_微分器模块[英]J．B．Hughes，N．C．Bird，I．C．Macbeth
3.6 微分器模块
在用于模拟状态变量或梯形滤波器的微分方程的模块方面，微分器没有受到与积分器同等的注意。这是因为，在经典的有源RC 实现中，电路性能因高频噪声而急剧降低。最近，为了实现高通和带通滤波器，已提出了开关电容微分器系列。这些电路具有良好的噪声抑制特性，并且避免了与用积分器实现某些梯形电路有关的不稳定问题。
本节的目的是指出，存在着对应的开关电流微分器系列。描述同相和反相微分器，并把它们扩展到适用于状态变量和梯形滤波器的通用结构。还描述双线性z 变换微分器。 3.6.1 反相微分器
图3.20 反相微分器
反相微分器模块如图3.20所示。工作原理如下。在时钟周期(n -1)的φ2相，电流存储器T 1是二极管连接，并接受输人电流J+i 1(n -1) 。在下—个时钟周期(n )的φ1相，电流存储器T 2工是二极管连接，并从输入接受电流i 1 (n )，从偏置接受电流2J ，从存储在T 1中的电流接受-[ J+i 1(n -1) ]，在T 2中得到的总电流为
)1()()]1([2)(11112??+=?+?+=n i n i J n i J J n i I (3.58) 电流I 2映射到T 3，得到输出电流i o (n )为
)]1()([)()(11121???=?=n i n i I J n i o αα
(3.59)
变换到z 域，得到
)1)(()(1
11???=z z i z i o α )1()
()
()(111???==
z z i z i z H o α (3.60)
式(3.60)是反相微分器[H (s )=-s τ]的后向欧拉z 变换[s → ]，式中 T z /)1(1
??
T
τ
α=
1 (3.61)
重新整理式(3.60)，并代入z ＝e j ωT ，得到实际频率的精确性能为
2/12/12/111)()(????=z z z z H α
2
/12
/112
2
sin ][2
sin
2)(T j T j T j e
T T T j e T
j e H ωωωωωαωωα??????
?
??
????=?= (3.62)
式中，αl T 是增益常数，sin(ωT /2)/(ωT /2)是取样数据微分器响应与理想情况的偏差，e -j ωT/2表示剩余相位滞后。对于ωT <<1，有
2/11][)(T j T j e T j e H ωωαω??=’
(3.63)
图3.21示出αl ＝1和T =1μs 时的仿真响应。
图3.21 反相微分器的仿真响应(αl ＝1，T =1μs)
3.6.2 通用反相微分器
图3.22通用反相微分器 (a)电路拓扑结构 (b)z 域SFG
图3.22(a)示出通用反相微分器，其中系数αl 、α2和α3由输入电流的权重确定。对于输入αl i l (即i 2，i 3＝0)，响应与上述反相微分器的相同。
当i 1=i 3＝0时，输入电流为α2i 2，电路工作原理如下。在周期(n -1)的φ2相，电流存储器T 1是二极管连接，导通电流J+α2i 2 (n -1)。在下一个周期(n )的φ1相，T 2是二极管连接，导通电流J-α2i 2 (n -1)。输出电流i o (n)为 )1()(22?=n i n i o α
(3.64)
输出只是输入电流延迟了一个时钟周期。
当i 1=i 2＝0时，输入电流为α3i 3，电路工作过程如下：在周期(n )的φ1相，电流存储器T 2是二极管连接，导通电流J+α3i 3 (n )。这个电流映射到T 3，得到输出电流i o (n )为 )()(33n i n i o α?=
(3.65)
利用式(3.59)、(3.64)和(3.65)的叠加，得到组合响应： )()1()]1()([)(3322111n i n i n i n i n i o ααα??+???= (3.66)
取z 变换，得
(3.65)
)()()1)(()(331
221
11z i z
z i z z i z i o ααα?+??=??用z 域SFG 表示这个方程。如图3.22(b)所示。
3.6.3 同相微分器
图3.23同相微分器
图3.23示出同相微分器。它包括一个反相微分器，其输出被反相，并反馈到输人求和结点。因此，总环路具有正反馈，使得模块不稳定。它只能与由于采用负反馈(例如在双二次结构中)使它变得稳定的其他电路一起用。
电路的工作原理如下。在周期(n -1)的φ2相，馈送到输人求和结点的信号为i 1(n -1)+i o (n -1)/α1。T 1中的电流I 1为
1
11)
1()1(α?+
?+=n i n i J I o
在周期(n )的φ1相，T 1存储电流I 1，T 2是二极管连接，通过电流I 1为
)]
1()([1
)1()
()(21
11
1
12??+
?+=?++=n i n i n i J I n i n i J I o o o αα
(3.69)
进一步，得
)]
1()([1
)1()()
(1
112451
??+
??=?=?=?=n i n i n i n i J
I I J I J n i o o o αα
)]1()([)1(111??=?n i n i n i o α
(3.70)
取z 变换，得
1
111)1()()
()(???==
z z z i z i z H o α (3.71)
代入z ＝e j ωT ，得到实际频率的精确性能为
2
/112
2sin ][)(T j T
j e T T T j e H ωωωωαω????
?
??
???= (3.72)
式中，αl T 是增益常数，sin(ωT /2)/(ωT/2)是取样数据微分器响应与理想情况的偏差，e j ωT/2表示剩余相位超前。对于ωT <<1，有
2/11][)(T j T j e T j e H ωωαω=
(3.73)
3.6.4 通用同相微分器
图3.24 通用同相微分器 (a)电路拓扑结构 (b)z 域SFG
图3.24(a)示出通用同相微分器，其中系数αl 、α2和α3由输入电流的权重确定。当i 2=i 3＝0时，输入电流为α1i 1，而且响应与上述同相微分器的响应相同。
当i 1=i 3＝0时，输入电流为α2i 2，电路工作如下。在周期(n-1)的φ2相，T 1是二极管连接，得出其电流I 1为
)1()1(221?+?+=n i n i J I o α
(3.74)
在周期(n )的φ1相，T 2是二极管连接，其电流I 2为
)
1()1()()
(2222????+=+=n i n i n i J n i J I o o o α (3.75)
此外
)1()1()()(222????=?=n i n i n i J I n i o o o α
(3.76)
输出只是输入电流的反相。
当i 1=i 2＝0时，输入电流为α3i 3，电路工作如下。在周期(n -1)的φ2相，T 1是二极管连接，且
)1(1?+=n i J I o
(3.77)
在周期(n )的φ1相，T 2是二极管连接，且
)
()1()()()(2331332n i n i n i J I n i n i J I o o o αα+??+=?++= (3.78)
此外
)()1()()(332n i n i n i J I n i o o o α???=?= )()1(33n i n i o α=?
(3.79)
式(3.79)显然是非因果关系，因为它表明，输出电流等于下一个周期的输入电流。 由式(3.70)、(3.76)和(3.79)的叠加，得到组合响应为
)()1()]1()([)1(3322111n i n i n i n i n i o ααα+????=?
(3.80)
取z 变换，得
1
332
21111)
()(1)()(???+??=z z i z i z z z i z i o ααα (3.81)
这个方程用图3.24(b)所示的z 域SFG 表示。
3.6.5 双线性z 变换微分器
尽管反相和同相微分器的另一种连接可产生双二次节中的双线性z 变换(见3.6.6节)，但采用这种策略在梯形滤波器中产生不可实现的端接。双线性z 变换微分器没有这个缺点，
因而既可以用于双二次节滤波器设计，又可以用于梯形滤波器设计。
图3.25 双线性z 变换微分器
图3.25示出开关电流双线性微分器的结构。在结构上，除了正反馈减半和采用附加的输出级(T 4)以外，它与同相微分器类似。工作原理如下。在周期(n -1)的φ2相，T 1中电流I 1为
α
2)
1()1(1?+
?+=n i n i J I o (3.82)
在下一个周期(n )的φ1相，T 2中电流I 2为
ααα2)
1(2)()1()(2)
()(21
2??
+??+=?+
+=n i n i n i n i J I n i n i J I o o o
(3.83)
此外
2
)]
1()([)]1()([()(2??+
??=?=n i n i n i n i J I n i o o o ααα (3.84)
重新整理(3.84)，并且取z 变换，得
11112)
()
()(??+?==
z z z i z i z H o α (3.85)
现在考虑映射到输出级的镜像，得
J I J I I J i o ααααα?=?=?=423
和
o o o i J i J I J i ?=+?=?=)(4'ααα
(3.86)
因而，输出和是互补的，并且
11''
112)
()
()(??+??==
z z z i z i z H o α (3.87)
在双二次结构或梯形滤波器中，双线性微分器可用来实现反相和同相微分器。
3.6.6 基于微分器的双二次节
按照用于开关电容的方法，通用双二次函数
2
020
122)()()(ωω++++?
==s Q
s k s k s k s i s i s H o (3.88)
可整理为
???
???++?=01020
0)()()()(ωωωs i Q s i s s i k s s i o o
(3.89)
式中
???
???++=001021)()()()(ωωωs i s i s
k k s s i o
(3.90)
式(3.89)和式(3.90)可以表示为图3.26(a)所示的SFG 。
图3.26 基于微分器的双二次SFG (a) s 域 (b) z 域
利用通用反相和同相微分器的SFG(图3.22和图3.24)，建立对应的z 域SFG ，如图3.26(b)所示。研究隐含于图3.26(b)的方程，得到z 域传递函数
)
()21()2()()(4535342
533
23231023132a a a z a a a z a a a a z a a a a a z a a a a z H ?+?+++??++?= (3.91) 希望用双线性z 变换{s →2(1-z -1)/[T(1+z -1)]}导出双二次函数。如果用双线性z 变换将式(3.88)变换到z 域，则传递函数为
182********)(20202
0201222022012+???????+?????
???????++???
???+?+???????+??????++=
z D T z D Q T T D T k T k k z D k T k z D T k T k k z H ωωω (3.92)
式中D ＝ω0T 2-2ω0T /Q +4只要设定系数a 1,…,a 5值，使式(3.91)和式(3.92)相等，就能得到所需的变换。在表3.1中给出这些系数。实现图3.26(b)所示SFG 的开关电流电路如图3.27所示。
表3.1 与基于微分器的双二次节同时用的系数(T 为时钟周期)
系数 值
a 0k 0/ω02a 1 a 3k 1/(T ω02)
a 2 a 3(k 0 -2k 1/T+4 k 2/T 2)/(4ω02)
a 41/(QT ω0)
a 5 a 3
[4/T 2+2ω0/(QT)+ ω02]/(4ω02)
图3.27基于微分器的双二次节
3.7 6阶低通滤波器的滤波器综合实例
在3.5.9节中已确立了基于开关电流积分器的双二次节，现在用这种双二次节来设计具有切比雪夫响应(0.5dB 等纹波)的6阶低通滤波器，采用20MHz 的时钟频率，其-3dB 截止频率为5MHz 。这个练习的目的是，通过利用这种结构和方程来完成设计，证明前几节的理论分析，然后检验仿真响应。目的不是做最佳滤波器设计；没有对硅片面积、动态范围或功耗最佳给出条件。
数值设计的第一步是从设计表格中选出6阶切比雪夫(0.5dB 纹波)低通滤波器(1rad s -1)的多项式系数。它们用因式分解形式表示为
)
()()()(3323
22221121n s m s n n s m s n n s m s n s H ++++++=
(3.93)
系数在表3.2中给出。
表3.2 6阶0.5dB 纹波切比雪夫低通函数的 双二次因子的系数m 和n (ωc =1.041029 rad s -1) 第一节
第二节
第三节
m i 0.155300 0.424288 0.579588 n i
1.023022 0.590010 0.156997
响应在+0.5dB 和-3dB 截止角频率1.041029 rads -1上出现峰值。为了设计具有5MHz 截止频率的滤波器，必须将双二次节因子的系数对由下式确定的预翘曲截止频率
2
tan 2T T p ωω=
(3.94)
定标，这是因为频率翘曲由双线性z 变换产生的。在本实例中，ω=10π×106 s -1 (对应于5MHz)
和T ＝0.05×10-6s(对应于20MHz 的时钟频率)，给出ωp =40×106 s -1 (对应于6.3662MHz)。则按照下式定标系数：
m m p p ×?
?
????=041029.1ω (3.95)
m n p p ×?
?
????=2
041029.1ω (3.96)
式中m p 和n p 分别是对应于用来导出开关电流滤波器的预翘曲原型的ω0/Q 和ω0的定标系数。进而，为了产生峰值在0dB 出现的响应，设第一级的增益为-0.5dB(0.9406)。表3.3给出了定标参数。
表3.3 定标和预翘曲滤波器参数(s -1)
第一节 第二节 第三节 ωp =ω0/Q 5.9673x10616.3268x10622.2711x106ω021510.4x1012871.07x1012231.179x1012k 0
1425.9x1012
871.07x1012
231.179x1012
然后，利用式(3.52)~(3.57)计算取样数据滤波器系数。其结果列于表3.4。
利用这个表和图3.19，确定整个开关电流滤波器。为了证明设计，建立滤波器的模型，并在SCALP 上仿真小信号响应。包含寄生参数(虚线所示)的存储单元的模型如图3.28所示，
不过为了证实电路结构和理论，可忽略寄牛参数。晶体管T1和T2简单地被模型化为理想跨导器。对于理想模型化，跨导器g m1是任意的，可以设定为1，选择g m2，给出所需的系数值(表3.4)。当然，对于非理想仿真，寄生电阻和电容可以加到模型中。
表3.4取样数据滤波器系数
第一节第二节第三节
a1 a 3 1.984504 1.9133930.984467
a 2 a 3 2.102105 1.9133930.984467
a 40.1658870.716175 1.894220
a 50.0000000.0000000.000000
a 60.4961260.4783480.246117
利用存储单元的理想模型，已建立起滤波器的完整模型(包括取样和保持电路)，并已仿真滤波器。模型如图3.29所示，得到的理想幅度响应如图3.30所示。请注意，己利用CAD 包调节幅度响应，以消除取样过程产生的sin x/x失真。可以看出。已得到具有0.5dB纹波和5MHz截止频率的理想切比雪夫响应。这就证实了前面建立的开关电流电路的理论基础知识。
图3.28 电流存储单元的小信号模型
(a)存储单元(b)模型
图3.29 6阶切比雪夫低通滤波器的小信号模型
图3.30 6阶切比雪夫低通滤波器的仿真响应(航＝5MHz，等纹波＝0.5dB)
小结
己介绍了开关电流电路，它完成电流域的取样数据信号处理。借助于存储晶体管的寄生栅极氧化电容，采用完全适用于应用最基本的VLSI工艺的混合模拟/数字集成电路的技术，实现电流存储。电流存储器或延迟单元可以直接用来建立延迟线／有限冲激响应滤波器，或作为综合状态变量滤波器或有源梯形滤波器的积分器和微分器的元件。开关电容电路的滤波器系数由电容比确定，而在开关电流电路中，这些系数可由晶体管的宽度比确定。
首先，由电流存储单元开发了能够进行同相和反相积分以及反相放大的积分器结构。阻尼积分器低频增益和截止频率对系数误差的灵敏度与开关电容电路中由电容比误差所产生的同样好；给出具有同相、反相和放大输入端接的通用积分器，它直接变换成众所周知的开关电容对应电路。还介绍了双线性z变换积分器。利用通用积分器，大多数已知的开关电容滤波器可以置换成开关电流对应电路。
其次，从电流存储单元开发了一系列微分器电路。介绍了通用反相和同相微分器结构，它们适用于实现能够进行双线性z变换的双二次节。给出双线性z变换微分器，由它能够得到另一种双二次节实现，或将它直接用于梯形滤波器。可以预计，像其开关电容对应电路一样，基于微分器的解将最适用于高通或带通滤波器。由于开关电流结构是其开关电容对应结构的对偶，所以它们对系数误差具有相似的灵敏度。
为了证实本章提出的理论，由已知的开关电容双二次节开发了开关电流双二次节，并且用于设计具有5MHz截止频率的6阶切比雪夫低通滤波器。
参考文献：
1) J. B. Hughes, N. C. Bird and I. C. Macbeth, “Switched-currents, A new technique for
analogue sampled-data signal processing,” in Proc. IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp.1584-1587, 1989.
2) J. B. Hughes, I. C. Macbeth and D. M. Pattullo, “Second generation Switched-currents
circuits,” in Proc. IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp.2805-2808, 1990.
3) J. B. Hughes, I. C. Macbeth and D. M. Pattullo, “Switched-current system cells,” in Proc.
IEEE International Symposium on Circuits and Systems, pp.303-306, 1990.
第二章 简单直流电路 练习题答案
电工技术基础与技能 第二章简单电路练习题 班别：高二（）姓名：学号：成绩： 一、是非题(1.5X20) 1、当外电路开路时，电源端电压等于零。（） 2、短路状态下，电源内阻的压降为零。（） 3、电阻值为R 1=20Ω，R 2 =10Ω的两个电阻串联，因电阻小对电流的阻碍作用小，故R 2 中通过 的电流比R 1 中的电流大些。（） 4、一条马路上路灯总是同时亮，同时灭，因此这些灯都是串联接入电网的。（） 5、通常照明电路中灯开得越多，总的负载电阻就越大。（） 6、万用表的电压、电流及电阻档的刻度都是均匀的。（） 7、通常万用表黑表笔所对应的是内电源的正极。（） 8、改变万用表电阻挡倍率后，测量电阻之前必须进行电阻调零。（） 9、电路中某两点的电位都很高，则这两点间的电压也一定很高。（） 10、电路中选择的参考点改变了，各点的电位也将改变。（） 二、选择题（2X20）请将正确的答案填在题后的答题卡中，否则无效。 1、在图2-29所示电路中，E=10V，R =1Ω，要使Rp获得 最大功率，Rp应为( )Ω。 A.0.5 B.1 C.1.5 D.0 2、在闭合电路中，负载电阻增大，则端电压将( )。 A.减小 B.增大 C.不变 D.不能确定 3、将R 1>R 2 >R 3 的三只电阻串联，然后接在电压为U的电源 上，获得功率最大的电阻是( )。 A. R 1 B. R 2 C. R 3 D.不能确定 4、若将上题三只电阻并联后接在电压为U的电源上，获得功 率最大的电阻是( )。 A. R 1 B. R 2 C. R 3 D.不能确定 5、一个额定值为220V、40W的白炽灯与一个额定值为220V、60W的白炽灯串联接在220V电源 上，则( )。 A.40W灯较亮 B.60W较亮 C.两灯亮度相同 D.不能确定 6、两个电阻R 1、R 2 并联，等效电阻值为( )。 A.两者的和除以两者的乘积 B. R 1-R 2 C.两者的乘积除以两者的和 D. 倒数和 7、两个阻值均为555Ω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.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4 8、电路如图2-30所示，A点电位为( )V。 A.6 B.8 C.-2 D.10 三、填充题 1、电动势为2V的电源，与9Ω的电阻接成闭合电 路，电源两级间的电压为1.8V，这时电路中 的电流为___0.2___A，电源内阻为___1__Ω。 2、在图2-31所示电路中，当开关S扳向2时，电压 表读数为6.3V；当开关S扳向1时，电流表读数 为3A，R = 2 Ω，则电源电动势为___6.3___V， 电源内阻为___0.1____Ω。 3、有一个电流表，内阻为100Ω，满偏电流为3mA， 要把它改装成量程为6V的电压表，需_1.9K__Ω 的分压电阻；若要把它改装成量程为3A的电流表，则需__0.1__Ω的分流电阻。 4、两个并联电阻，其中R 1 = 200Ω，通过R 1 的电流I 1 = 0.2A，通过整个并联电路的电流I = 0.8A， 则R 2 =___66.7___Ω，R 2 中的电流I 2 =___0.6___A。 5、用伏安法测电阻，如果待测电阻比电流表内阻__大得多__时，应采用__内接法__。这样测量 出的电阻值要比实际值___大_____。 6、用伏安法测电阻，如果待测电阻比电压表内阻__小得多__时，应采用__外接法__。这样测量 出的电阻值要比实际值___小_____。 7、在图2-32所示电路中，R 1 =2Ω，R 2 =3Ω，E=6V，内阻不计，I=0.5A，当电流从D流向A时，Uac=___5V__、Udc=___1.5V___；当电流从A流向D时,Uac=___7V__、Udc=__-1.5V__。； 8、在图2-33所示电路中，E 1 =6V，E 2 =10V，内阻不计，R 1 =4Ω，R 2 =2Ω，R 3 =10Ω，R 4 =9Ω， R 5 =1Ω，则V A =___2V__V，V B =___2V__V，V F =___1V___V。
第二章-复杂直流电路的练习题
第二章-复杂直流电路的练习题
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
第二章 直流电路的分析与计算 一、填空题 1．所谓支路电流法就是以____ 为未知量，依据____ 列出方程式，然后解联立方程得到____ 的数值。 2．用支路电流法解复杂直流电路时，应先列出____ 个独立节点电流方程，然后再列出_____个回路电压方程（假设电路有n 条支路，m 各节点，且n>m ）。 3．根据支路电流法解得的电流为正值时，说明电流的参考方向与实际方向____；电流为负值时，说明电流的参考方向与实际方向____。 4.某支路用支路电流法求解的数值方程组如下：则该电路的节点数为____,网孔数为___。 1020100202050 2321321=-+=--=++I I I I I I I 5.应用基尔霍夫定律计算出某支路电流是正值，表明该支路电流的_______方向与_______方向相同；支路电流是负值，表明_______。 6.基尔霍夫第一定律又称做_______定律，其数学表达式为_______。 7.基尔霍夫第二定律又称做_______定律，其数学表达式为_______。 8.电压源与电源的等效变换只对_______等效，对_______则不等效。 9.理想电压源的内阻r=_______，理想电流源的内阻r=_______，它们之间_______等效变换。 10.电压源等效变换为电流源时，I S =_______，内阻r 数值_______，由串联改为_______。 11.二端网络中有_______，叫做有源二端网络，二端网络中没有_______，叫做无源二端网络。 12.用戴维宁定理计算有源二端网络的等效电源只对_______等效，对_______不等效。 13.叠加原理只适用于_______电路，只能用来计算_______和_______，不能计算_______。 14.叠加原理的内容是_______ 。 15.有两个电阻R 1.R 2，已知R 1=2R 2，把它们并联起来的总电阻为4Ω，则R 1=_______，R 2=_______ 16．一有源二端网络，测得起开路电压为6V ，短路电流为3A ，则等效电压源为U s =___V, R 0=____Ω。
2.简单直流电路练习试卷
文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持. 1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 第二章 简单直流电路 考纲要求 (1)掌握欧姆定律。 (2)掌握电阻串、并联的连接方式及电路特点。 (3)掌握混联电路的等效电阻、电压、电流及电功率的计算方法。 预习提要 一、欧姆定律 1、部分电路欧姆定律 内容：在不包含电源的电路中，导体中通过的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即I = R U 2、全电路欧姆定律 内容：在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整个电路的内外电阻之和成反比，即I = r R E +。 4、负载获得最大功率的条件：R = r 获得的最大功率为：Pm = R E r E 442 2= 注意：当负载获得最大功率时，电源的效率只有50%，并不是最大。 二、电阻的串联 1、定义：把电阻一个接一个地依次连接起来，就组成串联电路。 2、特点：（1）、电路中各处的电流相等（I=I 1=I 2=I 3）；（2）、电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和（U 总=U 1+U 2+U 3）;（3）、串联电路的总电阻，等于各个串联电阻之和（R 总=R 1+R 2+R 3）。 3、电压分配关系（1）串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。（ 11 22 R U R U =） （2）两个电阻串联时的分压公式：U1= 112R U R R + ，U2=2 12 R U R R + 4、功率分配关系：串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比。11 22 R P R P = 5、应用（串联电阻扩大电压表的量程） 三、电阻的并联 1、定义：把几个电阻并列地连接起来，就组成了并联电路。 2、特点：（1）、电路中各支路两端的电压相等（U=U 1=U 2=U 3）；（2）、电路中的总电流等于各支路的电流之和（I 总=I 1+I 2+I 3）;（3）、并联电路的总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和（ 总R 1=11R +21 R +3 1R ）。 3、电流分配关系（1）并联电路中通过各个电阻的电流与它的电阻成反比。（ 21I I =1 2R R ） （2）两个电阻并联时的分流公式：I1=2 12 R I R R + ，I2= 1 12 R I R R + 4、功率分配关系：并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。21P P =1 2R R 5、应用（并联电阻扩大电流表的量程） 课堂练习 （ ）1、当某电阻两端的电压为10V 时，它的阻值为10Ω；而当它两端的电压升至20V ，则它的阻值也将升至20Ω。 （ ）2、通路状态下，负载电阻增大，电源端电压就要下降。 （ ）3、短路状态下，电源内电阻的压降为零。 （ ）4、欧姆定律公式的列写，与电压、电流、电动势的正方向有关 （ ）5、通常电灯开的越多，总负载电阻越大。 （ ）6、两个电阻并联时，其等效电阻总是大于并联电阻中最小的一个电阻。 （ ）7、只有负载电阻等于电源内阻时，负载才能获得最大功率。 8、在电路中当R ＝14.8Ω时，电流I=0.1A,当R ＝0.3Ω时，电流I=3A ，则电动势E0= V,内电阻R0= Ω。 9、已知电源电动势E=2V ，负载电阻R=9Ω,电源的端电压U=1.8V ，则电源的内电阻R0= Ω。 10、一只“220V 40W ”的灯泡，它的灯丝电阻是________ 。当它接在110V 的电路上，它的实际功率是_______________。（假定灯丝电阻不随温度而变化） 11、如果给负载加上100V 电压，则在该负载上就产生2A 的电流；如果给该负载加上75V 电压，则负载上流过的电流是_______________；如果给该负载加上250V 电压，则负载上的电流是_______________。 12、两个同种材料的电阻丝，长度之比为1：5,横截面积之比2：3,它们的电阻之比为_______________。将它们串联时，它们的电压之比为_______________，电流强度之比为_______________；将它们并联时，它们的电压之比为_______________，电流强度之比_____________。 13、电路处于开路状态时，电路中的电流等于_______________，路端电压等于_______________；电路处于短路状态时，电源内电压等于_______________，路端电压等于_______________。
第二章 简单直流电路 第二节 电池组
连云港市海州职教中心 教案
2．端电压随外电阻的变化规律。 3．电源输出最大功率的条件。 【新课讲述】第二节电池组 一个电池所能提供的电压不会超过它的电动势，输出的电流有一个最大限度，超出这个极限，电源就要损坏。对于要求较高电压或较大电流的场合，就要用到多个电池的串联和并联及混联。 一、电池的串联 1、串联电池组 把第一个电池的负极和第二个电池的正极相连接，再把第二个电池的负极和第三个电池的正极相连接，像这样依次连接起来，就组成了串联电池组。 2、串联电池组的电动势、内电阻 设串联电池组由n个电动势都是E，内阻都是R0的电池组成，则： E串n E R0串n R0 3、特点： (1) 串联电池组的电动势等于单个电池电动势之和。 (2) 串联电池组的内阻等于单个电池内电阻之和。 4、应用场合 当用电器的额定电压高于单个电池的电动势时，可以用串联电池组供电。 5、注意：用电器的额定电流必须小于单个电池允许通过的最大电流。 二、电池的并联 1、并联电池组 把电动势相同的电池的正极和正极相连接，负极和负极相连接，就组成并联电池组。 2、并联电池组的电动势、内电阻 设并联电池组由n个电动势都是E，内阻都是R0的电池组成，则 E并E； R0并 n R 3、特点： (1) 并联电池组的电动势等于单个电池的电动势。 (2) 并联电池组的内阻等于单个电池内阻的 n 1 。 4、应用场合 当用电器的额定电流比单个电池允许通过的最大电流大时，可以采用并联电池组供电。
连云港市海州职教中心 教案
2、混联电池组的电动势、内电阻 （1）先串后并 .........m 组n 个. ..... -+ 。 。 先用n 个电动势都是E ，内阻都是R 0的电池组成m 个串联电池组，再把这m 个串联的电池组并联起来。 nE E =混 m nR R 0 0= 混 （2）先并后串 ... ... ... ...... m 组n 个-+ 。 。 先用n 个电动势都是E ，内阻都是R 0的电池组成m 个并联电池组，再把这m 个并联的电池组串联起来。 E E m =混 n m 0 0R R = 混 3、应用场合 当单个电池的电动势和允许通过的最大电流都小于用电器额定电压和额定电流时，可采用混联电池组供电。 例如，可以先组成几个串联电池组，使用电器得到需要的额定电压，再把这几个串联的电池组并联起来，使每个电池实际通过的电流小于允许通过的最大电流。 【复习巩固】 例1：有3个电池串联，若每个电池的电动势E 1.5V ，内阻R 0 0.2，求串联电池组的电动势和内阻。 例2：有5个相同的电池，每个电池的E 1.5V ，R 00.02，将它们串联后,外接电阻为2.4，求电路的电流及每个电池两端的电压。 【小结】 1、混联电池组的电动势和内电阻。 2、在什么情况下使用混联电池组？
教科版高二物理第一学期选修3-1第二章直流电路1.欧姆定律培优练习
2020年第一学期教科版选修3-1第二章直流电路1.欧姆定律培优练习一、单选题 1．关于欧姆定律的适用条件，下列说法正确的是（） A．欧姆定律是在金属导体导电的基础上总结出来的，对于其他导体不适用 B．欧姆定律也适用于电解液导电 C．欧姆定律对于气体导电也适用 D．欧姆定律适用于一切导体 2．某种材料的导体，其I—U图象如图所示，图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角．下列说法正确的是：( ) A．导体的电功率随电压U的增大而增大B．导体的电阻随电压U的增大而增大 D．在A点，导体的电阻为tanβ C．在A点，导体的电阻为1 tanα 3．电阻R与两个完全相同的晶体二级管D 1和D2连接成如图所示的电路，端加上的电压U ab=10V时，流经点的电流为0.01A；当U ab=V时，流经点的电流仍为0.01A，则电阻R的阻值为（） A．1020Ω B．1000Ω C．980Ω D．20Ω 4．在测定小灯泡灯丝的I－U特性曲线实验中，下列哪个图象与实际相符合？（）
A．B．C．D． 5．在1 min内通过阻值为5Ω的导体横截面的电量为240 C，那么加在该导体两端的电压是（）A．20 V B．48 V C．120 V D．1 200 V 6．如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( ) A．电流相等B．电流不相等 C．铜自由电子定向移动的速率大D．自由电子定向移动的速率相等 7．额定电压是220V，电阻是440Ω的灯泡，在正常工作时，3分钟内通过灯丝横截面的电量为（）A．30C B．90C C．220C D．360C 8．电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认为那是“天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，下面哪位科学家（）冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。A．库仑B．安培C．富兰克林D．伏打 9．一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I．已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿佛加德罗常数为N A，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为（） A．B．C．D． 10．下列有关电学器件的标志）属于干电池的是() A．“50 μF 6 V” B．“1.5 V 1 Ω” C．“220 V60 W” D．“10 Ω 1 A”
电工基础学案-第二章 简单直流电路练习试卷
1 《电工基础》学案（2） 第二章 简单直流电路 使用班级：10机电1、2、3 执笔：孟书霞 时间：2011.3 班级： 姓名： 分数： 考纲要求 1、熟练掌握部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律。 2、了解电路的几种工作状态（通路、开路、短路），掌握在每一种状态下电路中电流、电压和功率的计算。 3、 熟练掌握电阻串、并联的特点和作用，掌握简单混联电路的分析和计算。 4、负载获得最大功率的条件 预习提要 一、欧姆定律 1、部分电路欧姆定律 内容：在不包含电源的电路中，导体中通过的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即I = R U 2、全电路欧姆定律 内容：在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整个电路的内外电阻之和成反比，即I = r R E +。 3、 参数 电路状态 电流 端电压 通路 I = r R E U = E —I r 开路（断路） I=0A U = E 短路（捷路） I= r E U=0 4、负载获得最大功率的条件：R = r 获得的最大功率为：Pm = R E r E 442 2 = 注意：当负载获得最大功率时，电源的效率只有50%，并不是最大。 二、电阻的串联 1、定义：把电阻一个接一个地依次连接起来，就组成串联电路。 2、特点：（1）、电路中各处的电流相等（I=I 1=I 2=I 3）；（2）、电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和（U 总=U 1+U 2+U 3）;（3）、串联电路的总电阻，等于各个串联电阻之和（R 总=R 1+R 2+R 3）。 3、电压分配关系（1）串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。（ 2 12 1U U R R ） （2）两个电阻串联时的分压公式：U1=U R R R 2 11 ，U2= U R R R 2 12 4、功率分配关系：串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比。2 12 1P P R R 5、应用（串联电阻扩大电压表的量程） 三、电阻的并联 1、定义：把几个电阻并列地连接起来，就组成了并联电路。 2、特点：（1）、电路中各支路两端的电压相等（U=U 1=U 2=U 3）；（2）、电路中的总电流等于各支路的电流之和（I 总=I 1+I 2+I 3）;（3）、并联电路的总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和（ 总 R 1= 1 1R + 2 1R + 3 1R ）。 3、电流分配关系（1）并联电路中通过各个电阻的电流与它的电阻成反比。（2 1I I = 12R R ） （2）两个电阻并联时的分流公式：I1= I R R R 2 12 ，I2= I R R R 2 11 4、功率分配关系：并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。2 1P P = 1 2R R 5、应用（并联电阻扩大电流表的量程） 课堂练习 （ ）1、当某电阻两端的电压为10V 时，它的阻值为10Ω；而当它两端的电压升至20V ，则它的阻值也将升至20Ω。 （ ）2、通路状态下，负载电阻增大，电源端电压就要下降。 （ ）3、短路状态下，电源内电阻的压降为零。 （ ）4、欧姆定律公式的列写，与电压、电流、电动势的正方向有关 （ ）5、通常电灯开的越多，总负载电阻越大。 （ ）6、两个电阻并联时，其等效电阻总是大于并联电阻中最小的一个电阻。 （ ）7、只有负载电阻等于电源内阻时，负载才能获得最大功率。 8、在电路中当R ＝14.8Ω时，电流I=0.1A,当R ＝0.3Ω时，电流I=3A ，则电动势E0= V ,内电阻R0= Ω。 9、已知电源电动势E=2V ，负载电阻R=9Ω,电源的端电压U=1.8V ，则电源的内电阻R0= Ω。 10、一只“220V 40W ”的灯泡，它的灯丝电阻是________ 。当它接在110V 的电路上，它的实际功率是_______________。（假定灯丝电阻不随温度而变化） 11、如果给负载加上100V 电压，则在该负载上就产生2A 的电流；如果给该负载加上75V 电压，则负载上流过的电流是_______________；如果给该负载加上250V 电压，则负载上的电流是_______________。 12、两个同种材料的电阻丝，长度之比为1：5,横截面积之比2：3,它们的电阻之比为_______________。将它们串联时，它们的电压之比为_______________，电流强度之比为_______________；将它们并联时，它们的电压之比为_______________，电流强度之比_____________。 13、电路处于开路状态时，电路中的电流等于_______________，路端电压等于_______________；电路处于短路状态时，电源内电压等于_______________，路端电压等于_______________。 14、有一表头，满刻度电流Ig=100微安，内阻Rg=1.5千欧，若把它改成量程为1mA 的电流表，应 联的电阻R= 。 15、现有一量程10V 的电压表，内阻Rg=10千欧，若把它改成量程为250V 的电压表，应 联的电阻R= 。
第二章简单直流电路的计算--复习题
第二章复习题 一．填空题 2-1 1．在电阻串连电路中，各个电阻上的电流；电路的总电压与分电压的关系为；电路的等效电阻与分电阻的关系为。 2．电阻串连可获得阻值的电阻，可限制和调节的大小，可构成，还可以扩大电表测量的量程。 3．有两个电阻R1和R2，已知R1:R2=1:2,若他们在电路中串连，则两电阻上的电压比 U 1 R :U 2 R = ,两电阻上的电流比I 1 R :I 2 R = ;他们消耗的功率之比 P 1 R :P 2 R = . 4．如图，电压表内阻很大，每个电池的电动势为1.5V，内阻为0.3欧姆，则电压表的读数是，电池组的内阻是。 2-2 1．把多个元件地连接起来，由供电，就组成了并联电路 2．电阻并联可获得阻值地电阻，还可以扩大电表测量的量程，相同地负载都采用并联地工作方式。
3．有两个电阻，当他们串连起来时地总电阻是10Ω，当把他们并联起来时总电阻是2.5Ω这两个电阻分别为Ω和Ω。 4．3．有两个电阻R1和R2，已知R1:R2=1:2,若他们在电路中并连，则两电阻上的电压比 U 1 R :U 2 R = ,两电阻上的电流比I 1 R :I 2 R = ;他们消耗的功率之比 P 1 R :P 2 R = . 5．当用电器地额定电流比单个电池允许通过的最大电流大时，可采用电池组供电，但这时用电器的额定电压必须单个电池的电动势。 2－3 1．电路中的元件既有又有的连接方式称为混联 2．电阻负载串连时因相等，所以负载消耗的功率与电阻成比，而电阻负载并联时，因相等，所以负载消耗的功率与电阻成比。 2－4 1．电桥的平衡条件是，电桥电路平衡的重要特征 。 2－5 1．不能用电阻串并联化简的电路称为。 2．基尔霍夫第一定律又称为定律，其内容是 ，数学表达式为。 3．基尔霍夫第二定律称为定律，其内容是 数学表达式是。 2－6 1．在单电源电路中，电流总是从电源的极出发，经由外电路流向电源的极。
开关电源(SPS)超级讲义之—原理1
第一章:元件認識 開關電源(SPS)是由眾多的元器件構成,因此,要了解開關電源的原理,學會看電路圖.首先必須掌握元器件的主要性能,結構,工作原理,電路符號,參數標準方法和質量檢測方法,本章將作逐一介紹. 一.電阻器 電阻器簡稱電阻,英文Resistor 1.電路符號和外形. (a) (b) (c) (a)國外電阻器電路符號.(b)國內符號.(c)色環電阻外形 2.電阻概念: 電阻具有阻礙電流的作用.公式R=U/I常用單位為歐姆(Ω),千歐(KΩ) 和兆歐(MΩ). 1MΩ=10 KΩ=10 Ω
3.種類 電阻器的種類有:碳膜電阻,金屬氧化膜電阻,繞線電阻,貼片電阻, 可調電阻,水泥電阻. 4.性能參數 (1)標稱阻值與允許誤差 (2)額定功率: 指在特定(如溫度等)條件下電阻器所能承受的最大功率,當超過此功率,電阻器會過熱而燒壞. (3)電阻溫度系數 5.標注方法: (1)直標法 (2)色標法 色標法是用色環或色點來表示電阻的標稱阻值,誤差.色環有四道環和五道環兩種.讀色環時從電阻器離色環最進的一端讀起,在色標法中,色
標顏色表示數字如下: 四色環中,第一,二道色環表示標稱阻值的有效值,第三道色環表示倍 數,第四道色環表示允許偏差,五色環中,前三道表示有效值,第四到為倍數,第五道為允許誤差.精密電阻常用此法. 例1:有一電阻器,色環顏順序為:棕,黑,橙,銀,則阻值為:10X 10 ±10%(Ω) 二:電容器 英文Capacitor 1.電路符號 (a) (b) (a),(b)分別表示為無極性,有極性的電容器的電路符號. 2.電容慨念 電容器是儲存電荷的容器.電容器的容量C 由下式決定:
第二章-简单直流电路
§2-1全电路欧姆定律 教学目标 1、掌握闭合电路的欧姆定律； 2、理解电源端电压的概念； 3、掌握电源的输出最大功率。 一、课前练习 （一）复习 1、无特别说明时，电路图中标注的方向都是电压和电流的。 2、如下图所示电路，试求出对应的电压或电流值。 I= ； U= 。 3、判别一个元件是吸收功率还是发出功率，可根据I、U的参考方向和P的数值来判别， 在I、U关联方向下，若P>0，则元件电功率；若P<0，则元件电功率。 4、如图所示电路，试求各元件的功率，并判断元件的性质。 5、若电炉的电阻为1kΩ，通过电炉的电流为800mA，则灯泡在两小时内电流做的功 是。 二、教学过程 （一）电动势 1、电源有两电极，为极和极。电源内部电路叫，电源外部的电路叫。 2、的力称为非静电力。这种力可以来自于作用或作用。 3、电源的作用就是把能转化成能的装置。如电池就是把能转化成 能，发电机就是把能转化成能。 4、电源的电动势就是指力把单位正电荷从极经电源的移送到
极所做的功。计算公式为；单位是。 5、电源的电动势的大小是由决定的，跟的情况没有关系。所以 电动势反映了电源能量转换的本领。 （二）闭合电路的欧姆定律 1、在闭合电路中，不但外电路有电阻，内电路也有，内电路的电阻称为。 2、如图外电路是指，内电路是指， 内阻是指，电路端电压是指。 3、闭合电路欧姆定律内容是。 电流计算式I= ，电路端电压U= = ，所以回路电流随负载电阻R的增大而，电路端电压随负载电阻R的增大而。 （1）当外电路短路时，I= ，U= ；通常短路电流，应尽量避免。（2）当外电路开路时，I= ，U= 。 4、电源的外特性就是指电源随负载变化的规律。 5、电源向负载输出的功率：上图电路中，当负载电阻R= 时，负载上获得最大 功率；最大功率，最大功率为P max= 。此时称负载与电源。6、当电源的输出功率最大时，满足R= ，所以负载上和内阻上消耗的功率，这 时的电源效率不高，只有。 补充：最大功率问题： 1、可调电阻获得最大功率： 2、电源输出最大功率： 3、固定电阻获得最大功率：
开关电源培训资料
开关电源基础 一 开关电源概述 什么是电源？很难用一句话来概括。在现代人的生活中谁都离不开电源。文化娱乐，办公学习，科学研究，工农业生产，国防建设，教育，环境保护，医疗卫生，交通运输，照明，通讯，等等，只用有电就离不开电源。绝大部分的电是发电厂生产并发送的，称之为市电。像灯泡，电炉，交流电动机等只要接上市电就可以使用；计算机，电视机等虽然也是一打开开关就能工作，但是其内部都已经做了电能变换处理，将正弦波的交流电转化成各自需要的直流电，高压电，脉冲电，让计算机，电视机等工作起来；在无法提供市电的岛屿，车船上，可以用蓄电池经过电能转化获得跟市电一样的交流电，让计算机等设备工作起来。进入太空的卫星利用太阳能转化为自己需求的各种电能来维持长期的运行。电能是宝贵的资源，所以需要珍惜和节约，所以90年代又提出绿色电源的要求。总之，所谓的电源乃是利用电能变换技术将市电或者电池等一次电能转化成适合各种用电对象的二次电能的系统或者装置。 一些国家使用的市电电压有所不同，比如美国是110V电网、欧洲大多国家是230V的电网，再没有使用高频开关技术以前，这些要求很难实现。高频开关电源的输入电压范围之宽是线性开关电源所无法比拟的，也就是现在人常说的全球通用电源AC100V~AC240V。 人体的心脏只有一种形式，而电源的形式却多种多样，那是因为标志电源特性的参数有许多，比如功率、电压、频率、噪声等等，而且在实际使用中还有体积、重量、形态、效率等诸多限制，人们在设计电源时会在某种限制下或为了实现某种特性而去塑造电源，也就使电源的形式变得多种多样。 在60年代，大功率半导体器件被开发出来以来，用其做功率开关器件转换，开关电源开始飞速发展。广义地说，凡是用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转换为另一种电源形态的电路就叫开关转换电路，转换时用自动控制闭环稳定输出的就成为开关电源。随着半导体技术的高速发展，高耐压的快速开关晶体管的出现使没有工频变压器的开关电源迅速实用化。随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，电子设备向着小型化、固态化方向发展，同时也对电源设备提出了更高的要求，要求电源设备同样向着小型化、高效化方向发展。小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源开始取代那些体积大而笨重的、使用工频变压器的线性调节稳压电源。在70年代，开关电源开始被广泛应用与电子计算机、彩色电视机、卫星通讯设备、程控交换机、精密仪表等电子设备。因为开关电源能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。 半导体集成电路技术的迅速发展使适应各类开关电源控制要求的集成电路应运而生；开关电源的功能不断完善，集成化水平不断提高，外接元件越来越少，使开关电源的设计、生产日益简化，成本不断下降。上个世纪末高耐压的大功率MOS管的广泛应用使开关电源的工作频率由最初的20kHz提高到100kHz，又使开关电源的体积更小，重量更轻，效率更高。现在，只要电子设备的消耗功率在20W以上，就要考虑使用开关电源。虽然开关电源的优点很多，但也带来了对人有害的高频干扰，为了合理的使用，世界各国纷纷出台了开关电源的使用规范和制造要求，对开关电源的变化技术又提出了新的挑战，也就是人常说的CE标准，FCC标准，GS，CCC等等。一方面对开关电源技术有了更高的要求，另一方面对规范电源市场也起了很好的推动作用。 二 常用术语 效率：电源的输出功率和输入功率的百分比。 ESR：等效串联电阻，作为电解电容的指标之一，在选择输出滤波电容时会考量。一般来说，ESR越低，电容性能越好。
开关电源原理与应用讲义
开关电源的原理与应用 课件下载方法： 进入综合信息门户－教学资源－网络教学综合平台中，在课程编号中输入（0806034034）－出现（开关电源的原理与应用）点击进入后－左侧信息中点击（课程互动）－左侧信息中点击（教学材料）－显示（开关电源讲义－-2011）－点击后显示（开关电源的原理与应用）-点击下载 序论 开关电源的技术领域－属于电力电子技术 电力电子技术－电力学、电子技术、控制理论三个学科的交叉 １.电力电子技术的概念及研究领域 电力电子技术（Power Electronics）是以电力电子器件（Power Electronic Device）为基础，利用电路和控制理论对电能进行交换和控制的技术，即应用于电力应用领域的电子技术。 电力电子技术也称为电力电子学或功率电子学。 电力电子技术由电力学、电子学、和控制理论三个学科交叉形成，是目前较为活跃的应用型学科。 电力电子技术通常分为器件的制造技术和电力电子电路的应用技术即变流技术两大部分。其中，器件制造技术包括各种电力电子器件的设计、制造、参数测试、模型分析等。而目前所用的电力电子器件基本都采用半导体材料制成，所以电力电子器件也称为电力半导体器件。电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础。 电能有交流（Alternating Current, AC）和直流（Direct Current, DC）两大类。 交流电能有电压大小、相位、频率和相数的差别，直流电能有大小和极性的差别。 在电能的实际应用中，常常需要在两种电能之间，或是对同一种电能的一个或多个参数（如电压、电流、频率等）进行变换，这就是电力变换（Power Conversion），也就
第2章 直流电路
第2章直流电路 【知识目标】 1.能识读基本的电气符号和简单的电路图。 2.能掌握电路中的常用物理量的定义、符号、单位和它们之间的关系。 3.能识读电阻器和电位器的外形与结构，能简述其在实际生活中的典型应用。 4.能理解欧姆定律的概念及应用 5.会分析电阻串联、并联及混联的连接方式及其电路特点。 6.能理解基尔霍夫定律，会应用KCL、KVL列出电路方程。 【技能目标】 1.会用万用表测量直流电路的电流、电压和电位。 2.能识读常见电阻并会用万用表检测电阻。 2.1 电路 【话题引入】众所周知，公路是走车辆行人的，水路是走船只的，航线是飞机飞行的路线，那电路是谁通行的路线呢？电路就是电流流过的路径，例如常见的手电筒，它的电路就如图2.1所示，合上开关，电流从电源正极流出，通过导线传输，经过开关、灯泡回到电源负极，形成电流通路，灯泡发光；断开开关，电路不通，电流被阻断，灯泡不亮。 2.1.1电路的组成 电路主要是由电源、负载、导线和开关等，按一定的方式连接起来组成的闭合回路。 【电源】电路中把其它形式的能转换成电能的装置，其作用是向负载提供电能。常见的有干电池、蓄电池和发电机，如图2-2所示。 （a）干电池（b）蓄电池（c）发电机 图2-2 常见电源 图2-1 手电筒实物电路
【负载】负载又称为用电器，它是消耗电能的装置，其作用是把电能转换成其它形式的能，常见的有电灯、电炉、电动机等。 【导线】用来把电源和负载连接成一个闭合回路，在电路中承担电流输送与分配的任务。常见的导线有铜线和铝线，如图2-3所示。 图2-3 常见导线截面图 【开关】用来把电源和负载接通或断开的装置，常见的有按钮、空气开关等。 2.1.2 电路的状态 电路通常有三种状态，即通路、开路和短路。 【通路】也称为闭路。如图2-4a所示，当开关S闭合，电路中有电流流过，即为通路状态。 【开路】也称为断路。如图2-4b所示，当开关S断开，电路中没有电流流过，即为开路状态。 【短路】如图2-4c所示，a、b两点用导线接通，这时电流不经过负载，只从导线ab 回到电源，即为短路状态。 （a）通路状态（b）开路状态（c）短路状态 图2-4 电路的状态 【提示】短路时会产生很大的电流，会损坏电源和导线，应尽量避免。 【练一练】找来灯泡、电池、导线和开关，参照图2.1自己连一个电路，并操纵开关观察灯泡的变化。 2.1.3 电路图 为简便起见，电路通常不用实物表示，而是用 电路图表示，例如图2-5所示即为图2-1 手电筒 实物电路的电路图。在电路图中，电路组成的元器 件和连接情况是用国家统一规定的图形和文字符 号来表示的，常用的图形及文字符号如表2-1所示。 图2-5 手电筒电路图
第二章 直流电阻电路的分析与计算 (1)
1．试列出求解网孔电流I 1、I 2、I 3所需的网孔方程式（只列方程，无需求解）。 Ω 100 解： ?????--=-+=-+=--+++60 120100)10010060200)400200120100200)200300100100(1312321I I I I I I I （（ 2. 图示电路，试用网孔法求U 3。 解： 2 34343232111 440 4620 2631m m m m m m m m m m i u i i i i i i i i A i =-=+-=-+-=-+-= 3.用网孔法求图中的电压U 。 解：网孔电流如图所示。 1I 2 I +_1U
2 121 21 121 242I U I I U I U I ==-=-= 4.试用网孔法求如图所示电路中的电压U 。（只列方程，不求解） 解： 123 2010840I I I --=- 1231024420I I I -+-=- 123842020I I I --== 38I = 5．列出求解图示电路结点1、2、3的电压所需的结点电压方程式（只列方程，无需求解）。 解： U + —
?????????--=-+=-+=S S S S I R U U R U R R I U R U R R U U 411134112232211)111)11（（ 6．试用结点电压法求如图所示电路中的电流I 。（只列方程，无需求解） 3 解：结点电压方程如下： 82408121)8 1812142081101)814110124021101)211011013 213312321U I U U U U U U U U U =?????????-=--++=--++=--++又有（（（ 7．试列出为求解图示电路中U 1、U 2、U 3所需的结点电压方程式（只列方程，无需求解）。 3 解： ?????????=--++-=--+=03121)1 13121731)311172133121U U U U U U V U （（ 8．用结点法求图示电路中的电流I 。
《电工基础》第二章简单直流电路单元测试卷.doc
《电工基础》第二章简单直流电路单元测试卷 一、判断题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 1. 在通路状态下，负载电阻变大，电源的端电压下降。() 2. 一个全电路中，电源的输出功率随负载电阻的增加而增加。() 3. 若额定电流为100 A的发电机，所接负载的电流为60 A，则还有40 A的电流被线路吸收了。() 4. 短路状态下，电源的内阻压降为零。() 5. 电路中两点间的电压与路径无关。() 6. 用伏安法测电阻时，安培表内接法适用于R R v的场合。() 7. 改变万用表欧姆挡量程时都要进行欧姆调零。() 8. “110 V, 40 W”和“110 V, 100 W”的两负载能串接在220 V的电路中。() 9. 万用表测交流电压时，只要在表头串联一个二极管即可。() 10. 电源E向负载R L供电，R L的一端断开时，U L＝E。( ) 二、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分) 11. 在如图所示电路中，已知E、U、R，求I的公式是() A. I＝(U－E)/R B. I＝(E－U)/R C. I＝(U＋E)/R D. I＝(－U－E)/R 12. 有一电源分别接8 Ω和2 Ω电阻，单位时间内放出的热量相等(导线电阻不计)，则电源内阻为() A. 1 Ω B. 2 Ω C. 4 Ω D. 8 Ω 13. 在如图所示电路中，电灯L1、L2都标有“220 V，100 W”；电灯L3、L4都标有“220 V, 40 W”，将A、B两端接入电源，最暗的灯是() A. L1 B. L2 C. L3 D. L4 第11题图第13题图第14题图第16题图 14. 在如图所示电路中，R0是电源E的内阻，则() A. R2＝R0时，R2获得最大功率 B. R2＝R1时，R2获得最大功率 C. R2＝R1＋R0时，R2获得最大功率 D. R2＝∞时，R2获得最大功率 15. 某用电器离供电电源L米，线路上的电流为I安，若要求线路上的电压降不超过U伏，已知输出电线的电阻率为ρ欧·米。那么该输电线的横截面积最小为() A. ρIL/U B. 2ρIL/U C. U/ρLI D. 2UL/Iρ 16. 如图所示电路中R2＝4R1。当S断开，a、b间接入100 V直流电压时，电路在6分钟内产生的热量为Q；当S闭合，a、b间接入交流电压u时，在15分钟内产生的热
高中物理 第二章 直流电路 习题课(二)闭合电路的分析与计算练习(含解析)教科版选修3-1
习题课(二) 闭合电路的分析与计算 一、单项选择题 1.如图所示，电动势为E 、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S 1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上S 2，则下列表述正确的是( ) A ．电源输出功率减小 B ．L 1上消耗的功率增大 C ．通过R 1上的电流增大 D ．通过R 3上的电流增大 解析：电源的内阻不计，故电源两端的电压不变，再合上S 2，实际上就是将电阻R 2并入电路中，引起总电阻减小，干路总电流必然增大，由P ＝UI 知，电源的输出功率应增大，选项A 错误；R 1处于干路中，通过R 1上的电流增大，选项C 正确；由于R 1两端的电压U 1＝IR 1，I 增 大，故U 1增大，则L 1两端的电压减小，由P ＝U 2 R 知L 1的功率减小，选项B 错误；L 3和R 3两端的 电压减小，通过R 3的电流必减小，选项D 错误． 答案：C 2.在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，则( ) A ．A 灯变亮，B 灯变暗 B ．A 灯和B 灯都变亮 C ．电源的输出功率减小 D ．电源的工作效率降低 解析：当滑动触头向下滑动时，R 总变大，由I 总＝ E R 总 ，U A ＝E －I 总(R 1＋r )知U A 增大，故A 灯变亮，I 总＝I A ＋I B ＋I R 2，I 总减小，而I A 、I R 2均增加，故I B 减小，B 灯变暗，A 正确，B 错误．P 输＝(E R 总＋r )2R 总＝E 2 （R 总－r ） 2 R 总 ＋4r ，当R 总增加时，因R 总与r 大小关系未知，不能判断P 输具体如何变化，故C 错误．η＝U 外I EI ×100%＝R 总 R 总＋r ×100%，当R 总增加时，η增加，故D 错误． 答案：A 3.在如图所示的电路中，在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述正确的是( ) A ．路端电压变小 B ．电流表的示数变大 C ．电源内阻消耗的功率变小 D ．电路的总电阻变大 解析：滑动触头由a 到b ，R 1阻值减小，因此总电阻变小，选项D 错；总电流增大，由U ＝E －Ir ，E 、r 不变，路端电压减小，所以选项A 正确；再结合欧姆定律知电流表的示数变小，选项B 错；由P 内＝I 2 r 知电源内阻消耗的功率变大，选项C 错． 答案：A 4.如图所示，电路中R 1、R 2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C 的极板水平放置．闭合开关S ，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( ) A ．增大R 1的阻值 B ．增大R 2的阻值 C ．增大两板间的距离 D ．断开开关S
第二章复杂直流电路的练习题
第二章 直流电路的分析与计算 一、填空题 1．所谓支路电流法就是以____ 为未知量，依据____ 列出方程式，然后解联立方程得到____ 的数值。 2．用支路电流法解复杂直流电路时，应先列出____ 个独立节点电流方程，然后再列出_____个回路电压方程（假设电路有n 条支路，m 各节点，且n>m ）。 3．根据支路电流法解得的电流为正值时，说明电流的参考方向与实际方向____；电流为负值时，说明电流的参考方向与实际方向____。 4.某支路用支路电流法求解的数值方程组如下：则该电路的节点数为____,网孔数为___。 1020100202050 2321321=-+=--=++I I I I I I I 5.应用基尔霍夫定律计算出某支路电流是正值，表明该支路电流的_______方向与_______方向相同；支路电流是负值，表明_______。 6.基尔霍夫第一定律又称做_______定律，其数学表达式为_______。 7.基尔霍夫第二定律又称做_______定律，其数学表达式为_______。 8.电压源与电源的等效变换只对_______等效，对_______则不等效。 9.理想电压源的阻r=_______，理想电流源的阻r=_______，它们之间_______等效变换。 10.电压源等效变换为电流源时，I S =_______，阻r 数值_______，由串联改为_______。 11.二端网络中有_______，叫做有源二端网络，二端网络中没有_______，叫做无源二端网络。 12.用戴维宁定理计算有源二端网络的等效电源只对_______等效，对_______不等效。 13.叠加原理只适用于_______电路，只能用来计算_______和_______，不能计算_______。 14.叠加原理的容是_______ 。 15.有两个电阻R 1.R 2，已知R 1=2R 2，把它们并联起来的总电阻为4Ω，则R 1=_______，R 2=_______ 16．一有源二端网络，测得起开路电压为6V ，短路电流为3A ，则等效电压源为U s =___V, R 0=____Ω。