电工技术基础与技能
第三章复杂直流电路练习题
班别：高二（）姓名：学号：成绩：
一、是非题(2X20)
1、基尔霍夫电流定律仅适用于电路中的节点，与元件的性质有关。（）
2、基尔霍夫定律不仅适用于线性电路，而且对非线性电路也适用。（）
3、基尔霍夫电压定律只与元件的相互连接方式有关，而与
元件的性质无关。（）
4、在支路电流法中，用基尔霍夫电流定律列节点电流方程
时，若电路有 n 个节点，则一定要列
出 n 个方程。
（）
5、叠加定理仅适用于线性电路，对非线性电路则不适用。
（）
6、叠加定理不仅能叠加线性电路中的电压和电流，也能对
功率进行叠加。（）
7、任何一个含源二端网络，都可以用一个电压源模型来等效替代。（）
8、用戴维南定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网路内电路是不等效
的。（）
9、恒压源和恒流源之间也能等效变换。（）
10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随
负载而变化的。（）
二、选择题
1、在图 3-17 中，电路的节点数为（）。
A.2
B.3
C.4
D.1
2、上题中电路的支路数为( )。
A.3
B.4
C.5
D.6
3、在图 3-18 所示电路中，I1和I 2的关系是（）。
A.I1>I2
B.I1 C.I1=I2 D.不能确定 4、电路如图3-19所示，I=（）A。 A.-3 B.3 C.5 D.-5 5、电路如图3-20所示，E=( A.-40 B.40 )V。 C.20 D.0 6、在图 3-21 中，电流I、电压 U、电动势 E 三者之间的 关系为( )。 A.U=E-R I B.E=-U-R I C.E=U-R I D.U=-E+R I 7、在图3-22中，I=()A。 A.4 B.2 C.0 D.-2 8、某电路有 3 个节点和 7 条支路，采用支路电流法求解各 支路电流时应列出电流方程和电压方程的个数分别为( )。 A.3、4 B.3、7 C.2、5 D.2、6 9、电路如图 3-23 所示，二端网络等效电路参数为( )。 A.8V、7.33Ω B.12V、10Ω C.10V、2Ω D.6V、7Ω 10、如图 3-24 所示电路中，开关 S 闭合后，电流源提供的功率 ( )。 A.不变 B.变小 C.变大 D.为0 三、填充题 1、由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路称为支路；三条或三条以上支路会聚的 点称为节点；任一闭合路径称为回路。 2、在图3-25中，I1=18A、I2=7A。 3、在图3-26中，电流表读数为0.2A，电源电动势E1=12V，外电路电阻R1=R3=10Ω， R2 = R4=5Ω，则 E 2 = 6 V。 4、在图 3-27 中，两节点间的电压 U AB = 5V，则各支路电流I1=5A，I2=-4A， I3=-1A，I1+I2+I3=_0__A 5、在分析和计算电路时，常任意选定某一方向作为电压或电流的_参考方向_，当选定的电压或 电流方向与实际方向一致时，则为正值，反之则为负值。 6、一个具有 b 条支路，n 个节点（b> n）的复杂电路，用支路电流法求解时，需列出b 个方程式来联立求解，其中_n-1_个为节点电流方程式，b-(n-1) 个为回路电压方程式。7、 某一线性网络，其二端开路时，测得这二端的电压为 10V；这二端短接时，通过短路线上的 ? ? ? I I 3 1 ? 2 ? 3 I ? 电流是 2A ，则该网路等效电路的参数为 5 Ω、 10 V 。若在该网络二端接上5Ω电阻时，电阻中的电流为 1 A 。 8、所谓恒压源不作用，就是该恒压源处用_短接线_替代；恒流源不作用，就是该恒流源处用 开路 替代。 四、计算题 1、图 3-28 所示电路中，已知 E 1=40V ，E 2=5V ，E 3=25V ，R 1=5Ω，R 2=R 3=10Ω，试用支路电流法求 各支路的电流。 解:根据节点电流法和回路电压定律列方程组得 ? I 1 = I 2 + I 3 ? I R - E + I R + E = 0 ? 1 1 1 2 2 2 ?- E + I R - E - I R = 0 3 3 2 2 2 代入数值有 ? I 1 = I 2 + I 3 ? - 35 + 5I + 10I = 0 2 ?- 30 - 10I 解之得 ? I 1 = 5A + 10I 3 = 0 ? = 1A ? = 4 A 2、图 3-29 所示电路中，已知 E 1 = E 2 = 17V ，R 1=1Ω，R 2=5Ω，R 3=2Ω，用支路电流法求各支路的电流。 解:根据节点电流法和回路电压定律列方程组得 ? I 1 + I 2 = I 3 ?I R - E + E - I R = 0 ? 1 1 ? 3 R 3 1 - E 2 2 2 2 + I 2 R 2 = 0 2 I I I ? 1 2 ? 3 ? 2 ? 3 代入数值有 ? I 1 + I 2 = I 3 ? - 17 + 17 - 5I = 0 ? 2I - 17 + 5I = 0 2 解之得 ? I 1 = 5A ? = 1A ? = 6 A 3、图 3-30 所示电路中，已知 E 1= 8V ，E 2= 6V ，R 1=R 2=R 3=2Ω，用叠加定理求：①电流 I 3；②电压 U A B ；③R 3 上消耗的功率。 = + 解：利用叠加原理有，图 3-30 中电路的效果就等于图 3-301 和图 3-302 矢量和， 即 ①在图 3-301 中 R 总 = R 1+R 2//R 3 = 3 Ω 3 2 I 1 = E 1 / R 总 = 8 A 3 I ' = I X R 2 = 4 A 2 + R 3 3 在图 3-302 中 R 总 = R 1//R 3+R 2 = 3 Ω I 2 = E 2/ R 总 = 2A I " = I X R 2 R 2 + R 3 = 1A I 3 =I 3′+I 3〞=1.3+1= 7 A 3 ②U A B = -I 3 *R 3 =-2.3*2=- 1 4 V 3 ③ P R 3 =I 32R 3= 98 W 9 4、图 3-31 所示电路中，已知 E=1V ，R=1Ω，用叠加定理求 U 的数值。如果右边的电源反向，电压 U 将变为多大？ 解: = + 解：利用叠加原理有，图 3-31 中电路的效果就等于图 3-311 和图 3-312 矢量和， 即 R 3 1 R 总 总 ①在图 3-311 中 R 总 = R 1+R 2//R 3 = 1.5Ω I 总 = E = 2 A R 总 3 ' = I X R 2 R 2 + R 3 = 1 A 3 在图 3-302 中 R 总 = R 1//R 3+R 2 = 1.5Ω I 总 = E = 2 A R 总 3 " = I X R 2 R 2 + R 3 = 1 A 3 I 3 =I 3′+I 3〞= 2 A 3 U=I R = 2 *1= 2 V 3 3 若反向，则 I 3 =I 3′+I 3〞= 0A U = I R = 0*1 = 0V 5、求图 3-32 所示各电路 a 、b 两点间的开路电压和相应的网络两端的等效电阻，并作出其等效电压源。 解 : （a ） I = E = 32 总 16 U a b =I R a b =2*8=16V I 3 I 3 总 R 总 R =(7+1)//8 = 4Ω （b ） I = E = 32 = 4A 总 总 U a b =I R a b =7*4= 28V R =(7//1)+8 = 8 7 Ω 8 (c) I = E = 32 = 2A 总 1 + 15 U R ’=I 总*8 = 16 V U a b = U R ’-10 = 6 V R a b = 2+(7+1)//8 = 6Ω R 8 电工技术基础与技能 第三章复杂直流电路练习题 班别：高二（）姓名：学号：成绩： 一、是非题(2X20) 1、基尔霍夫电流定律仅适用于电路中的节点，与元件的性质有关。（） 2、基尔霍夫定律不仅适用于线性电路，而且对非线性电路也适用。（） 3、基尔霍夫电压定律只与元件的相互连接方式有关，而与元件的性质无关。（） 4、在支路电流法中，用基尔霍夫电流定律列节点电流方程时，若电路有n个节点，则一定要列 出n个方程。（） 5、叠加定理仅适用于线性电路，对非线性电路则不适用。（） 6、叠加定理不仅能叠加线性电路中的电压和电流，也能对功率进行叠加。（） 7、任何一个含源二端网络，都可以用一个电压源模型来等效替代。（） 8、用戴维南定理对线性二端网络进行等效 替代时，仅对外电路等效，而对网路内电路 是不等效 的。 （） 9、恒压源和恒流源之间也 能等效变换。（） 10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随 负载而变化的。（） 二、选择题 1、在图3-17中，电路的节点数为（）。 2、上题中电路的支路数为( )。 3、在图3-18所示电路中，I1和I 2的关系是 （）。 A. I1>I2 B. I1 第三章直流电路 3.1闭合电路欧姆定律 填空题 1、闭合电路由两部分组成，一部分是电路，另一部分是电路。外电路上的电阻称为电阻，内电路上的电阻称为电阻。 2、负载上的电压等于电源的电压，也等于电源的电动势减去电源的内压降，即U=E-Ir。 选择题 1、用万用表测得全电路中的端电压为0，这说明（） A外电路断路 B外电路短路 C外电路上电流比较小 D电源内阻为零 2、用电压表测得电源端电压为电源的电动势E，这说明（） A 外电路断路 B 外电路短路 C 电源内阻为零D无法判断 3、电源电动势为2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时电路中的电流和端电压分别为（） A、0A，2V B、20A，2V C、20A ，0V D、0V ，0V 4、在闭合电路中，负载电阻减少，则端电压将（）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确定 5、一直流电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E和内阻r分别为（）。 A、6V，0.5Ω B、16V，0.2Ω C、6V，0.2Ω 判断题 1、全电路中，在开路状态下，开路电流为零，电源的端电压也为零。（） 2、短路电流很大，要禁止短路现象。（） 3、短路状态下，电源内阻的压降为零。（） 4、当外电路开路时，电源的端电压等于零（） 计算题 1、如图所示，电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω，外接负载R=4Ω，则电路中的 电流I=? 电源的端电压U=?电路的内压降U =? 2．如下图，已知电源电动势E=110V，r=1Ω，负载R=10Ω,求：（1）电路电流；（2）电源端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。 3．如下图所示，已知E=5V，r=1Ω，R1=14Ω，R2=20Ω，R3=5Ω。求该电路电流大小应为 多少？R2两端的电压是多少？ 4.如图所示电路中，已知E=12V，r=1Ω，负载R=99Ω。求开关分别打在1、2、3位置时电 压表和电流表的读数 5、如图所示，E=220V，负载电阻R为219Ω，电源内阻r为1Ω，试求：负载电阻消耗的功 率P负、电源内阻消耗功率P内及电源提供的功率P。 3.2负载获得最大功率的条件 判断题 1、当负载获得最大功率时，电源的利用率不高，只有50%。（） 2、在电力系统中，希望尽可能减少内部损失，提高供电效率，故要求（）。 A、R 《r B、R 》r C、R = r 计算题 1、如图所示电路中，电源电动势E = 12V，内电阻r = 2Ω。定值电阻R1 =4Ω，可变电阻RP的变化范围0—25Ω，在不改变电路结构的情况下， （1）求RP为多大时，RP 上消耗的功率最大？ （2）最大功率为多少？ # 电工技术基础与技能 第三章复杂直流电路练习题 班别：高二（）姓名：学号：成绩： 一、是非题(2X20) 1、基尔霍夫电流定律仅适用于电路中的节点，与元件的性质有关。（） 2、基尔霍夫定律不仅适用于线性电路，而且对非线性电路也适用。（） 3、基尔霍夫电压定律只与元件的相互连接方式有关，而与元件的性质无关。（）？ 4、在支路电流法中，用基尔霍夫电流定律列节点电流方程时，若电路有n个节点，则一定要列 出n个方程。（） 5、叠加定理仅适用于线性电路，对非线性电路则不适用。（） 6、叠加定理不仅能叠加线性电路中的电压和电流，也能对功率进行叠加。（） 7、任何一个含源二端网络，都可以用一个电压源模型来等效替代。（） 8、用戴维南定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网路内电路是不等效 的。（） 9、恒压源和恒流源之间也能等效变换。（） \ 10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随 负载而变化的。（） 二、选择题 1、在图3-17中，电路的节点数为（）。 2、上题中电路的支路数为( )。 / 3、在图3-18所示电路中，I1和I 2的关系是（）。 A. I1>I2 B. I1 基尔霍夫定律（一）教案 教学过程: 基尔霍夫定律（一） 复习旧课：串联和并联电路及特点 讲授新课：基尔霍夫定律 安全教育3分钟，走路小心，不要碰到墙壁。 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。 一、复杂电路的基本概念。 以图3-1所示电路为例说明常用电路名词。 1. 支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。如图3-1电路中的AB、AR2B均为支路，该电路的支路数目为b = 3。 2. 节点：电路中三条或三条以上支路的联接点。如图3-1电路的节点为A、B两点，该电路的节点数目为n = 2。 3. 回路：电路中任一闭合的路径。如图3-1电路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路径均为回路，该电路的回路数目为l = 3。 4. 网孔：不含有分支的闭合回路。如图3-1电路中的AFCBA 、EABDE 回路均为网孔，该电路的网孔数目为m = 2。 图2-19常用电路名词的说明 5. 网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。 二、基尔霍夫第一定律 基尔霍夫电流定律（KCL ） 1．电流定律(KCL)内容 电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 ∑∑=流出流入I I 例如图3-2中，在节点A 上：I 1 + I 3 = I 2 + I 4 + I 5 电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即 0=∑I 一般可在流入节点的电流前面取“+”号，在流出节点的电流前面取“-”号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A 上：I 1 - I 2 + I 3 - I 4 - I 5 = 0。 在使用电流定律时，注意： (1) 对于有n 个节点的电路，只能列出(n - 1)个独立的电流方程。 (2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。 作业，巩固与练习 1 第二节降压型开关电源 第三章直流变换器 * VT "Ln lk? 第二节降压型开关电源 (&5祥Sfi开关电8电》图 4 0 t ----- t onr- J ???0 ;aa) VT—高频晶体开关管， 工作在：导通饱和状态 ?止状态 起开关作用，可用M OS管和IGBT管代 替; 开关管与负载RL侧电路相率联，VT的反复 周期性导通和《止，控制了U1是否加到负 ?R L的时间比例，起到斩波作用? VD—续流二极管?当开关管VT截止时? VD 提 供一个称为“续流辭电流的通路?使电感电流 不致迅变中断，避免电感感应出高压而将晶体 管击穿损坏-此续流通路也是电感能 量放出到负载的通路? L—储能电感.有两个作用，能a转换和滤波 C—滤波电容，減小负《电压的脉动成分和?小 输出阻抗? R L—等效负我电阻，用电设备. lk? + vr __________ 95 ttS生开关电源电路图 + Eo U—输入直流电压?该电压大小不穂定或者有纹波卩0?输出直流电压，纹波小，稳定? 将?个直流电压Ui转换成另 4 0 t ■----- t onr- I ?13 复杂直流电路计算部分 1、 求图1中所示电路中电压U 。 2、 求图2中的电流I 。 3、 利用电压源和电流源等效变换法求图3中的电流I 。 4、 用戴维宁定理求图4中的电流I 。 16V 6A 5Ω 6V 3I 5、计算图5所示电路中5Ω电阻中的电流I 。 6、用戴维宁定理求图6所示的电流I 。 7、试用叠加原理求图7中的电压U 。 8、图8所示电路，负载电阻R L 可以改变，求（1）R L =2Ω时的电流I ab ； （2）R L =3Ω时的电流I ab 。 1V 46Ω 30V I U - 20V 9、试用叠加原理求图9电路中的电压U 。 10、图10中已知R 1=R=12Ω，R 2=4Ω，R 3=R 4=6Ω，E 1=21V ，E 2=5V ，E 3=9V ，E 4=6V ，I S =2A 。求（1）打开开关K 时，I 、U AB ；（2）开关K 闭合时，I 和U 。 11、试用戴维宁定理求图11所示电路中电流I ， R 4 E 1S Ω I 12、利用电压源、电流源等效变换法求图 13、如图13所示，N A 为线性有源二端网络，电流表、电压表均为理想的，已知当开关S 置“1”位置时，电流表读数为2A ；当S 置“2”位置时，电压表读数为4V 。求当S 置于“3”位置时，图中的电压U 。 14、图14所示电路为计算机加法原理电路，已知V a =12V ，V d =6V ，R 1=9K Ω，R 2=3K Ω，R 3=2K Ω，R 4=4K Ω，求ab 两端的开路电压 Uab 。 15、求图15中各支路电流。 10Ω 1A 6A 第三章复杂直流电路 [知识点] 1．支路节点回路网孔的概念 2．基尔霍夫定律 3．支路电流法 4．叠加定理 5．戴维南定理 6．两种电源模型及等效变换 [题库] 一、是非题 1．基尔霍夫电流定律是指沿任意回路绕行一周，各段电压的代数和一定等于零。 2．任意的闭合电路都是回路。 3．理想电压源和理想的电流源是可以进行等效变换的。 4．电压源和电流源等效变换前后电源部是不等效的。 5．电压源和电流源等效变换前后电源外部是不等效的。 6．在支路电流法中用基尔霍夫电流定律列节点电流方程时。若电路有m个节点，那么一定要列出m个方程来。 7．回路电流和支路电流是同一电流。 8．在电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和，一定等于流出该节点的电流之和。 9．在计算有源二端网络的等效电阻时，网络电源的电动势可去掉，电源的阻也可不考虑。 10．由若干个电阻组成的无源二端网络，一定可以把它等效成一个电阻。11．任意一个有源二端网络都可以用一个电压源来等效替代。 12．用支路电流法求解各支路电流时，若电路有n条支路，则需要列出n-1个方程式来联立求解。 13．电路中的电压、电流和功率的计算都可以应用叠加定理。 14．如果网络具有两个引出端与外电路相连，不管其部结构如何，这样的网络就叫做二端网络。 15．在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。 二、选择题 1．某电路有3个节点和7条支路，采用支路电流法求解各支路电流时，应列出电流方程和电压方程的个数分别为 A、3，4 B、4，3 C、2，5 D、4，7 2．如图所示，可调变阻器R获得最大功率的条件是 A、1.2Ω B、2Ω C、3Ω D、5Ω 3．实验测得某有源二端线性网络的开路电压为6V，短路电流为2A，当外接电阻为3Ω，其端电压为 A、2V B、3V C、4V D、6V 4．在上题中，该线性网络的开路电压为6V，短路电流为2A，当外接电阻为（）时，可获得最大功率。 A、1Ω B、2Ω C、3Ω D、4Ω 5．上题中，该有源二端线性网络等效为一个电压源的电压为 复杂直流电路计算部分 1、求图1中所示电路中电压U 。 2、求图2中的电流I 。 3、利用电压源和电流源等效变换法求图3中的电流I 。 4、用戴维宁定理求图4中的电流I 。 16V 6A 3I 5、计算图5所示电路中5Ω电阻中的电流I 。 6、用戴维宁定理求图6所示的电流I 。 7、试用叠加原理求图7中的电压U 。 8、图8所示电路，负载电阻R L 可以改变，求（1）R L =2Ω时的电流I ab ； （2）R L =3Ω时的电流I ab 。 4Ω6Ω I U - 9、试用叠加原理求图9电路中的电压U 。 10、图10中已知R 1=R=12Ω，R 2=4Ω，R 3=R 4=6Ω，E 1=21V ，E 2=5V ，E 3=9V ，E 4=6V ，I S =2A 。求（1）打开开关K 时，I 、U AB ；（2）开关K 闭合时，I 和U 。 11、试用戴维宁定理求图11所示电路中电流 12 R 4 E Ω I 10Ω 13、如图13所示，N A 为线性有源二端网络，电流表、电压表均为理想的，已知当开关S 置“1”位置时，电流表读数为2A ；当S 置“2”位置时，电压表读数为4V 。求当S 置于“3”位置时，图中的电压U 。 14、图14所示电路为计算机加法原理电路，已知V a =12V ，V d =6V ，R 1=9K Ω，R 2=3K Ω，R 3=2K Ω，R 4=4K Ω，求ab 两端的开路电压Uab 。 15、求图15中各支路电流。 1A d 6A 16、求图16所示电路中R L 17、图17所示，已知电源电动势E=12V ，电源内阻不计，电阻R 1=9Ω， R 2=6Ω，R 3=18Ω，R 4=2Ω，用戴维宁定理求R 4中的电流I 。 18、利用叠加原理求如图18所示的电路中当开关K 由1改向2时，电容器C 上 电荷的变化。已知C=20μF 。 19、如图19所示电路中，N 为有源二端网络，当开关K 断开时，电流表的读数为1.8A ，当开关K 闭合时，电流表的读数为1A ，试求有源二端网络N 的等值 电压源参数。 L R 4 1A 目录第一章．设计概要 1.1 技术参数 1.2 设计要求 第二章．电路基本概述 第三章. 电力总体设计方案 第三章.电力总体设计方案 3.1 电路的总设计思路 3.2电路的设计总框图 第四章BUCK 主电路设计 4.1 Buck变换器主电路原理图 4.2 Buck变换器电路工作原理图 4.3 主电路保护（过电压保护） 4.4 Buck变换器工作模态分析 4.5 主电路参数分析 第五章控制电路 5.1 控制带你撸设计方案选择 5.2 SG3525控制芯片介绍 5.3 SG3525各引脚具体功能 5.4 SG3525内部结构及工作特性 5.5 SG3525构成的控制电路单元电路图 第六章驱动电路原理与设计 6.1 驱动电路方案设计与选择 6.2 驱动电路工作分析 第七章附录 第八章设计心得 第一章．设计概要 1.1 技术参数： 输入直流电压Vin=25V，输出电压Vo=10V，输出电流Io=0.5A，最大输出纹波电压50mV，工作频率f=30kHz。 1.2 设计要求： （1）设计主电路，建议主电路为：采用BUCK 变换器，大电容滤波，主功率管用MOSFET；（2）选择主电路所有图列元件，并给出清单； （3）设计MOSFET 驱动电路及控制电路； （4）绘制装置总体电路原理图，绘制：MOSFET 驱动电压、BUCK 电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形（波形汇总绘制，注意对应关系）； （5）编制设计说明书、设计小结。 第二章．电路基本概述 直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，输入与输出不之间不隔离。直流斩波电路的种类较多，包括6 种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk 斩波电路，Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路。Buck 电路作为一种最基本的DC/ DC 拓扑，结构比较简单，输出电压小于输入电压，广泛用于各种电源产品中。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可以分为脉冲宽度调试、频率调制和混合型三种控制方式，Buck 电路的研究对电子产品的发展有着重要的意义。MOSFET 特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置。功率MOSFET 的种类：按导电沟道可分为 P 沟道和N 沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET 主要是N 沟道增强型。 第三章.电力总体设计方案 3.1 电路的总设计思路 Buck 变换器电路可分为三个部分电路块。分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。主电路模块，由MOSFET 的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小。控制电路模块，可用SG3525 来控制MOSFET 的开通与关断。驱动电路模块，用来驱动MOSFET。 3.2 电路设计总框图 电力电子器件在实际应用中，一般是有控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。有信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。因此，一个完整的降压斩波电路也应该包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路致谢环节。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如下图所示。 一、是非题(2X20) 1、基尔霍夫电流定律仅适用于电路中的节点，与元件的性质有关。（） 2、基尔霍夫定律不仅适用于线性电路，而且对非线性电路也适用。（） 3、基尔霍夫电压定律只与元件的相互连接方式有关，而与元件的性质无关。（） 4、在支路电流法中，用基尔霍夫电流定律列节点电流方程时，若电路有n个节点， 则一定要列出n个方程。（） 5、叠加定理仅适用于线性电路，对非线性电路则不适用。（） 6、叠加定理不仅能叠加线性电路中的电压和电流，也能对功率进行叠加。（） 7、任何一个含源二端网络，都可以用一个电压源模型来等效替代。（） 8、用戴维南定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网路内电路是不等效 的。（） 9、恒压源和恒流源之间也能等效变换。（） 10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随 负载而变化的。（） 二、选择题 1、在图3-17中，电路的节点数为（）。 A.2 B.3 C.4 D.1 2、上题中电路的支路数为( )。 A.3 B.4 C.5 D.6 3、在图3-18所示电路中，I1和I 2的关系是（）。 A. I1>I2 B. I1 电工技术基础与技能 第三章 复杂直流电路 练习题 班别：高二（ ） 姓 名： 学号： 成绩： 10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随 负载而变化的。 （ ） 二、选择题 1、在图 3-17 中，电路的节点数为（ ）。 A .2 B .3 C .4 D .1 2、上题中电路的支路数为( )。 A .3 B .4 C .5 D .6 3、在图 3-18 所示电路中，I 1 和 I 2 的关系是（ ）。 A . I 1>I 2 B . I 1 第三章直流电路 3.1 闭合电路欧姆定律 填空题 1、闭合电路由两部分组成，一部分是电路，另一部分是电路。外 电路上的电阻称为电阻，内电路上的电阻称为电阻。 2、负载上的电压等于电源的电压，也等于电源的电动势减去电源的内压降，即U=E-Ir。 选择题 1、用万用表测得全电路中的端电压为0，这说明（） A 外电路断路 B 外电路短路 C 外电路上电流比较小 D 电源内阻为零 2、用电压表测得电源端电压为电源的电动势E，这说明（） A 外电路断路 B 外电路短路 C 电源内阻为零 D 无法判断 3、电源电动势为2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时电路中的电流和端电压分别为（） A、0A，2V B、20A，2V C、20A ，0V D、0V ，0V 4、在闭合电路中，负载电阻减少，则端电压将（）。 A、增大 B 、减小C 、不变D 、不能确定 5、一直流电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势 E 和内阻r 分别为（）。 A、6V，0.5Ω B 、16V，0.2ΩC、6V，0.2Ω 判断题 1、全电路中，在开路状态下，开路电流为零，电源的端电压也为零。（） 2、短路电流很大，要禁止短路现象。（） 3、短路状态下，电源内阻的压降为零。（） 4、当外电路开路时，电源的端电压等于零（） 计算题 1、如图所示，电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω ，外接负载R=4Ω，则电路中的 电流I=? 电源的端电压U=?电路的内压降 U0=? 2．如下图，已知电源电动势 E=110V ， r=1 Ω，负载 R=10Ω, 求：（1）电路电流；（ 2）电源端 电压；（ 3） 负载上的电压降； 4） 电源内阻上的电压降。 3．如下图所示，已知 E=5V ， r=1 Ω， R1=14Ω，R2=20Ω，R3=5Ω。求该电路电流大小应为 多少？ R2 两端的电压是多少？ 4. 如图所示电路中，已知 E=12V ， r=1 Ω，负载 R=99Ω。求开关分别打在 1、2、3 位置时电 压表和电流表的读数 5、如图所示， E=220V ，负载电阻 R 为 219Ω，电源内阻 r 为了 1Ω ，试求：负载电阻消耗的 功率 P 负、电源内阻消耗功率 P 内及电源提供的功率 P 。 3.2 负载获得最大功率的条件 判断题 1、当负载获得最大功率时，电源的利用率不高，只有 2、在电力系统中，希望尽可能减少内部损失，提高供电效率，故要 求（ A 、R 《 r B 、R 》 r C 、 R = r B 、R 》 r 计算题 1、如图所示电路中，电源电动势 E = 12V ，内电阻 r = 2 RP 的变化范围 0— 25Ω，在不改变电路结构的情况下， （1）求 RP 为多大时， RP 上消耗的功率最大？ （2）最大功率为多少？ 50%。（ ）。 复杂直流电路 【项目描述】 在实际电路中，常常遇到由两个或两个以上电源组成的多回路电路，这类电路不能简化成一个简单的回路，必须用待定的分析方法进行计算。本章学习基尔霍夫定律、之路电流法和戴维宁定理等分析复杂直流电路的基本方法。其中，基尔霍夫定律是本章的重点，并通过实践训练来验证和强化该定律。 【项目目标】 应知 1.理解支路、节点、回路和网孔的概念及掌握其应用 2.理解基尔霍夫定律及掌握其应用 3.理解支路电流法及掌握其应用 4.了解戴维宁定理及掌握其应用 5.了解两种实际电源模型之间的等效变换方法 应会 1.能运用基尔霍夫定律及支路电流法分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。 2.能运用戴维宁定理分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。【项目分配】 任务一基尔霍夫定律 任务二支路电流法 任务三戴维宁定律 任务四两种电源模型的等效变换 任务五叠加定理（补充） 任务一基尔霍夫定律 【教学目标】 知识目标掌握节点、支路、回路、网孔的概念 技能目标熟练掌握基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。 情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。 【教学重点】 基尔霍夫电流和电压定律的应用 【教学难点】 基尔霍夫电流和电压定律的推广应用 【教学过程】 （一）明确项目任务基尔霍夫电流和电压定律的应用 （二）制定项目实施计划 一、基本概念 1．复杂直流电路：指由两个或两个以上有电源（直流电源）支路组成的多回路电路。 2．支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。 3.节点：三条或三条以上的支路汇聚的点。 4.回路：电路中任一闭合路径。 5.网孔：没有支路的回路称为网孔。 6．举例说明上述概念。 7．提问：图3-1中有几个节点、几条支路、几条回路、几个网孔？ 8．举例 二、基尔霍夫电流定律（又称节点电流定律，简称KCL) 1．形式一：电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。 ∑ I入 = ∑ I出 形式二：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。 ∑ I = 0 第三章复杂直流电路 重点难点： 1．掌握基尔霍夫定律及其应用，学会运用支路电流法分析计算复杂直流电路。 2．掌握叠加定理及其应用。 3．掌握戴维宁定理及其应用。 4．掌握两种实际电源模型之间的等效变换方法并应用于解决复杂电路问题。 第一节基尔霍夫定律 一、常用电路名词 以图所示电路为例说明常用电路名词。 1. 支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支电路。如图3-1电路中的ED、AB、FC均为支路，该电路的支路数目为b = 3。 2. 节点：电路中三条或三条以上支路的联接点。如图3-1电路的节点为A、B两点，该电路的节点数目为n = 2。 3. 回路：电路中任一闭合的路径。如图3-1电路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路径均为回路，该电路的回路数目为l = 3。 4. 网孔：不含有分支的闭合回路。如图3-1电路中的AFCBA、EABDE回路均为网孔，该电路的网孔数目为m = 2。 常用电路名词的说明 5. 网络：在电路分析范围内网络是指包含较多元件的电路。 二、基尔霍夫电流定律(节点电流定律) 1．电流定律(KCL)内容 电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即 ∑∑=流出流入I I 例如图3-2中，在节点A 上：I 1 I 3 = I 2 I 4 I 5 电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于零，即 0=∑I 一般可在流入节点的电流前面取“+”号，在流出节点的电流前面取“” 号，反之亦可。例如图3-2中，在节点A 上：I 1 I 2 + I 3 I 4 I 5 = 0。 在使用电流定律时，必须注意： (1) 对于含有n 个节点的电路，只能列出(n 1)个独立的电流方程。 (2) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。 图3-2 电流定律的举例说明 第三章复杂直流电路练习题 一、填空题 1.基尔霍夫第一定律又叫。 2.基尔霍夫第二定律又叫。 3.基尔霍夫电压定律指出:任意时刻,沿任意闭合回路绕行一周。 4.支路电流法是以为未知量,应用基尔霍夫定律解题的一种方法。 5.想电压源的特点是。 6．实验测得某含源二端线性网络的开路电压为6V，短路电流为２Ａ，当外接负载电阻为3 时，其端电压是。 7. 基尔霍夫电流定律适用于。 8、理想电压源具有两个基本特征，其一是它的端电__ 与__ 无关 二、选择题 1.基尔霍夫电流定律应用于直流电路中,下列各式正确的是( ) A.∑I入=∑I出 B. ∑I入+∑I出=0 C. ∑I=0 D. ∑I≠0 2.应用基尔霍夫第一定律∑I=0列方程时,其中I的符号( ) A.流入节点的电流为正 B.流出节点的电流为正 C.与实际电流方向一致取正 D.只有在正方向选定时,电流才有正负值之分 3.基尔霍夫电压定律适用于( ) A.节点 B.封闭面 C.闭合回路 D.假定闭合回路 5. 基尔霍夫KVL定律适用于( ) A. 节点 B.封闭面 C.闭合回路 D.假定闭合回路 6.基尔霍夫定律适用于( ) A.线性电路 B.非线性电路 C.直流电路 D.交流电路 7.应用基尔霍夫定律解题的方法有( ) A.支路电流法 B.回路电流法 C.等效变换法 D.叠加法 8.一个复杂的电路,如果有n条支路,m个节点,运用基尔霍夫定律所列的独立节 点电流方程数应为( ),所列独立回路电压方程数为( ) A.n B. m C. m-1 D. n-m+1 12.理想电源实际上是( ).但许多电子设备中大量使用的稳压电源可以看 成一个理想的( ). A,存在 B.不存在 C.电压源 D.电流源 13.电压源可以看成是( ) A.理想电压源与内阻的串联 B理想电压源与内阻的并联 C理想电流源与内阻的串联 D理想电流源与内阻的并联 三、计算题 1.如图所示电路，已知E1 = 32V，E2 = 11V，R1 = 6Ω，R2 =4Ω，R3 = 8 Ω，试求： 各支路电流I1、I2、I3 。 复杂直流电路（2） 班级：姓名： 学习重点：1、叠加原理、戴维南定理、电压源电流源的等效变换。 学习难点：1、用叠加原理、戴维南定理、电压源电流源的等效变换分析、解决一般复杂直流电路。 预习提要： 一、叠加定理 1、内容：由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和。 2、适用场合：线性电路 注意：叠加定理只能用来叠加电路中的电压或电流，而不能用来叠加功率。 3、用叠加定理求电路中各支路电流的步骤： （1）假设各支路电流的参考方向，并分别作出各个电源单独作用的分图。（注：当其中的电源作用时，其他电源进行除源处理：即电压源短路，电流源开路，保留电源内阻） （2）分别确定出分图中各电流的方向并求出其大小； （3）进行叠加：即原图中各支路电流（或电压）的大小等于各个分图所对应的电流（或电压）的代数和。（注：当分图中电流或电压方向与原图相同时值取正，当分图中电流或电压方向与原图相反时值取负） 二、戴维宁定理 1、电路也叫做电网络或网络。 2、二端网络：如果网络具有两个引出端与外电路相连，不管其内部结构如何，这样的网络就叫做二端网络。 （1）分类：有源二端网络：可等效成一个电源 无源二端网络：可等效成一个电阻 3、戴维宁定理的内容：对外电路来说，一个含源二端线性网络可以用一个电源来代替，该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻R0等于含源二端网络除源后的等效电阻。 （1）注意：除源就是电压源短路，电流源断路，保留其内阻； （2）适用场合：对于二端网络内部必须是有源的，线性的；对于外电路来讲可以是线性也可以是非线性。 （3）用戴维宁定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网络内电路时不等效的。 三、两种电源的等效变换 1、电压源：为电路提供一定电压的电源。 （1）分类：实际电压源和理想电压源（恒压源） （2）理想电压源特点：A：它的电压恒定不变；B：通过它的电流是任意的，取决于与它连接的外电路负载的大小；C:恒压源的内阻为零。 理想电压源图形符号： （3）实际电压源特点：端电压随负载的增大而增大，减小而减小； 实际电压源的图形符号：（可以看成是一个恒压源与一个电阻串联） 2、电流源：为电路提供一定电流的电源。 （1）分类：实际电流源和理想电流源（恒流源） （2）理想电流源特点：A：它的电流恒定不变；B：它的端电压是任意的，由外部连接的电路来决定； C：恒流源的内阻为无穷大。 理想电流源图形符号： （3）实际电压源的图形符号：（可以看成是一个恒流源与一个电阻并联） 课堂练习 1．叫支路。 2．叫节点。 3．叫回路。 4．叫网孔。 5．基尔霍夫电流定律又叫节点定律，它指出： 6．基尔霍夫电压定律又叫回路定律，它指出： 7．如图所示的电路中有个节点，条支路，个回路，个网孔。 第7题第8题第9题 8．如图所示的电路中有个节点，条支路，个回路，个网孔。 9．如图所示电路中，已知E=12V，内阻不计，电阻R1，R2两端的电压为2V和6V，极性如图，那么电阻R3，R4，R5两端的电压分别为，和。并在图上标出电阻两端的实际电压极性。 10．如图所示为一网络的一部分，则I1= ，I2= 。 11．如图所示，电流I= 。 12．电路如图所示，电压U= 。 第10题第11题第12题 13．网络如图所示N1，N2，已知I1=5A，I2=6A，则I3= 。 14．电路如图所示，电流I的值为。U S的值为。 第13题第14题第15题 15．电路如图所示，U AB为。 16．如图所示，已知I1=0.8mA, I2=1.2mA, R=50kΩ,则电压U等于 第16题 17．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b条支路，n个节点，且b>n）18．支路电流法解题步骤： （1）选定各支路电流为未知量，并标出各电流的 （2）按KCL列出个节点电流方程 （3）设定回路绕行方向 （4）按KVL列出个电压方程 （5）联立方程，代入给定条件，解方程组 19．电路如图所示，电流表读数为0.2A,E1=12V,内阻不计，R1=R3=10Ω，R2=R4=5Ω，用基尔霍夫电压定律求E2的大小（内阻不计）。 20．电路如图所示，求I的大小。 21．如图电路中，已知I1=0.8mA,I2=1.2mA,R=50KΩ,则电压U是多少？ 22．如图所示的电桥电路中已知电阻R1，R2和R3中的电流分别为25mA,15mA和10mA,方向如图中所示，那么额电阻R4，R5和R6中的电流分别为多少？并且在图上标出电流方向。 23．如图是某电路中的一部分，其中安培表读数为10A，求电压U。 电力电子学 ——电力电子变换和控制技术（第二版） 第3 章 直流/直流变换器 3 直流/直流变换器 3.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 3.2 直流/直流升压变换器（Boost DC/DC 变换器） 3.3 直流升压－降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器）*3.4 两象限、四象限直流/直流变换器 *3.5 多相、多重直流/直流变换器 3.6 带隔离变压器的直流/直流变换器 小结 3.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 3.1.1 电路结构和降压原理 3.1.2 电感电流连续时工作特性 3.1.3 电感电流断流时工作特性 如何实现降压变换？ R L s V V i R O O S V CE R R L g I V i O O S V R L g I T O V i O O R i V +T E G D i i g V i o i C C i buck 电路图 - + - L L i l v EO v C o o V O 3.1.1 电路结构和降压原理 1.理想的电力电子变换器 2.降压原理 3.控制方式 4.输出电压LC滤波 全控型开关管 续流二极管 LC输出滤波 负载Buck变换器电路 1. 理想的电力电子变换器 为获得开关型变换器的基本工作特性，简化分析，假定的理想条件是： （1）开关管T 和二极管D 从导通变为阻断，或从阻断变为导通的过渡过程时间均为零； （2）开关器件的通态电阻为零，电压降为零。断态电阻为无限大，漏电流为零； （3）电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件； （4）线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输出功率。 O O S S I V I V 《电工基础》学案（5） 第三章 复杂直流电路（2） 班级： 姓名： 学习重点：1、叠加原理、戴维南定理、电压源电流源的等效变换。 学习难点：1、用叠加原理、戴维南定理、电压源电流源的等效变换分析、解决一般复杂直流 电路。 预习提要： 一、叠加定理 1、内容：由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和。 2、适用场合：线性电路 注意：叠加定理只能用来叠加电路中的电压或电流，而不能用来叠加功率。 3、用叠加定理求电路中各支路电流的步骤： （1）假设各支路电流的参考方向，并分别作出各个电源单独作用的分图。（注：当其中的电源作用时，其他电源进行除源处理：即电压源短路，电流源开路，保留电源内阻） （2）分别确定出分图中各电流的方向并求出其大小； （3）进行叠加：即原图中各支路电流（或电压）的大小等于各个分图所对应的电流（或电压）的代数和。（注：当分图中电流或电压方向与原图相同时值取正，当分图中电流或电压方向与原图相反时值取负） 二、戴维宁定理 1、电路也叫做电网络或网络。 2、二端网络：如果网络具有两个引出端与外电路相连，不管其内部结构如何，这样的网络就叫做二端网络。 （1）分类：有源二端网络：可等效成一个电源 无源二端网络：可等效成一个电阻 3、戴维宁定理的内容：对外电路来说，一个含源二端线性网络可以用一个电源来代替，该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻R0等于含源二端网络除源后的等效电阻。 （1）注意：除源就是电压源短路，电流源断路，保留其内阻； （2）适用场合：对于二端网络内部必须是有源的，线性的；对于外电路来讲可以是线性也可以是非线性。 （3）用戴维宁定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网络内电路时不等效的。 三、两种电源的等效变换 1、电压源：为电路提供一定电压的电源。 （1）分类：实际电压源和理想电压源（恒压源） （2）理想电压源特点：A ：它的电压恒定不变；B ：通过它的电流是任意的，取决于与它连接的外电路负载的大小；C:恒压源的内阻为零。 理想电压源图形符号： （3）实际电压源特点：端电压随负载的增大而增大，减小而减小； 实际电压源的图形符号：（可以看成是一个恒压源与一个电阻串联） 2、电流源：为电路提供一定电流的电源。 （1）分类：实际电流源和理想电流源（恒流源） （2）理想电流源特点：A ：它的电流恒定不变；B ：它的端电压是任意的，由外部连接的电路来决定； C ：恒流源的内阻为无穷大。 理想电流源图形符号： （3）实际电压源的图形符号：（可以看成是一个恒流源与一个电阻并联） 3、两种电源的等效变换 （1）理想电压源和理想电流源之间不能等效变换； （2）电压源和电流源之间等效变换的条件：I S =E/R O =E/R S ,R S =R 0 (注意：等效变换时电流源的箭头方向应与电压源的“+”极方向一致) （3）串联的电压源可以进行合并 （4）并联的电流源可以进行合并 （5）对外电路进行等效变换时与恒压源并联的原件或电路视为断路 （6）对外电路进行等效变换时与恒流源串联的原件或电路视为短路 （7）电源的等效变换仅对外电路等效，而对电源内部不等效。第三章复杂直流电路练习题答案
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