第一篇:戴維南定理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證報(bào)告
戴維南定理
學(xué)號(hào):姓名:成績(jī):
一 實(shí)驗(yàn)原理及思路
一個(gè)含獨(dú)立源,線性電阻和受控源的二端網(wǎng)絡(luò),其對(duì)外作用可以用一個(gè)電壓源串聯(lián)電阻的等效電源代替,其等效電壓源的電壓等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓,其等效內(nèi)阻是將該二端網(wǎng)絡(luò)中所有的獨(dú)立源都置為零后從從外端口看進(jìn)去的等效電阻。這一定理稱為戴維南定理。
本實(shí)驗(yàn)采用如下所示的實(shí)驗(yàn)電路圖a
50%
等效后的電路圖如下b所示
50%
測(cè)它們等效前后的外特性,然后驗(yàn)證等效前后對(duì)電路的影響。
二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果
⒈計(jì)算等效電壓和電阻
計(jì)算等效電壓:?R1
R3?R11
R33,?電橋平衡。Uoc=R1
R1?R3=2.6087V。
計(jì)算等效電阻:R=
??
?R2?
11?
??
R1R3?
?
?????
?
??
?R22?
11?
??
R11R33?
?
?????
=250.355
⒉用Multisim軟件測(cè)量等效電壓和等效電阻 測(cè)量等效電阻是將V1短路,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)如下圖所示
Ro=250.335
測(cè)量等效電壓是將滑動(dòng)變阻器短路如下圖
50%
Uo=2.609V
⒊用Multisim仿真驗(yàn)證戴維南定理 仿真數(shù)據(jù)
原電路數(shù)據(jù)
8765
電流/mA
432
10-1電壓/V
通過(guò)OriginPro 軟件進(jìn)行繪圖,兩條線基本一致。
電流/mA
電壓/V
由上面的數(shù)據(jù)及圖線得知等效前后不影響電路的外特性,即驗(yàn)證了戴維南定理。
三 結(jié)論及分析
本實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了戴維南定理即等效前后的電路的外特性不改變。進(jìn)行板上實(shí)驗(yàn)時(shí),存在一定的誤差,而使電路線性圖不是非常吻合。可能是儀器的誤差,數(shù)據(jù)不能調(diào)的太準(zhǔn)確,也可能是內(nèi)接和外接都有誤差。
本實(shí)驗(yàn)最大的收獲是學(xué)會(huì)用一些仿真軟件,去準(zhǔn)確的評(píng)估實(shí)際操作中的誤差。
改進(jìn)的地方是進(jìn)行測(cè)量時(shí)取值不能范圍太窄,要多次反復(fù)測(cè)量以防實(shí)驗(yàn)發(fā)生錯(cuò)誤。
第二篇:實(shí)驗(yàn)三 戴維南定理的驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)三 戴維南定理的驗(yàn)證
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證戴維南定理。
2.加深對(duì)等效電路概念的理解。
3.掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理與說(shuō)明
由戴維南定理可知:任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)Ns,對(duì)外電路來(lái)說(shuō),可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)組合來(lái)等效,此電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡(luò)Ns的開(kāi)路電壓uoc,而電阻等于該網(wǎng)絡(luò)中所有的獨(dú)立電源置零后的輸入電阻Req。如圖4-1所示。
R
u+-
(a)(b)圖4-
1上述的有源二端網(wǎng)絡(luò)與含源支路完全等效是指它們的外部特性完全相同,即有源二
端網(wǎng)絡(luò)Ns在端口1-1’處與含源支路在1-1’處,都接入同樣大小負(fù)載,則流過(guò)負(fù)載的電流完全相等。
由含源支路的外部特性不難得出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性:u=uoc-Req×i,其伏安特性曲線如圖4-2所示。由此可見(jiàn),只要測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns在端口1-1’處的開(kāi)路電壓uoc和短路電流isc,即可得出戴維南等效電阻:Req =
uoc
。但是一些有源二端網(wǎng)絡(luò)是不isc
充許短路的,測(cè)量短路電流會(huì)損壞電路內(nèi)部元件,因此可以間接地進(jìn)行測(cè)定。
uuoc
isc
i
圖4-
2首先測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns在端口1-1’處的開(kāi)路電路電壓uoc,然后接上一個(gè)已知負(fù)載電阻RL,測(cè)出uL及i,如圖4-3所示,則
Req?
uoc?uLuoc?uLu
??(oc?1)?RL
LiuLRL
Ru+-L
圖4-
3求戴維南等效電阻還可以用下面的方法。首先把有源二端網(wǎng)絡(luò)Ns變成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)No,即將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立電源去掉(電壓源用短路線代替,電流源開(kāi)路)。然后在無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)No端口1-1’處施加已知電壓u并測(cè)出電流i,如圖4-4所示。
+oc-
圖4-
4三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法
1.按圖4-5聯(lián)接電路,us接直流穩(wěn)壓電源。經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查后,接通電源。調(diào)節(jié)電源
電壓粗、細(xì)調(diào)旋鈕,使us的電源電壓為15V。
2.首先測(cè)量開(kāi)路電壓uoc。然后在電路的1-1’端接入表4-1中所給出的電阻,并測(cè)量所對(duì)應(yīng)的電壓和電流,并記入表4-1中
+us-L
圖4-
53.按圖4-6聯(lián)接電路。即將有源二端網(wǎng)絡(luò)變成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)后,在其1-1’端加電壓15V(在1-1’端接直流穩(wěn)壓電源),測(cè)出電流I,計(jì)算Req(=
U)。I
oc-
1'
圖4-6
4.根據(jù)表4-1測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算Req
5.根據(jù)上面所得的戴維南等效電路參數(shù),組成等效電路,如圖4-7所示。Uoc接直流穩(wěn)壓
電源,Req用可變電阻或相近似的標(biāo)準(zhǔn)電阻,Req數(shù)值以u(píng)oc/isc為準(zhǔn)。重復(fù)步驟2,將所測(cè)數(shù)據(jù)記入表4-2中,并與表4-1的數(shù)據(jù)對(duì)照驗(yàn)證戴維南等效定理。
Ru+-
圖4-7
四、注意事項(xiàng)
1.在實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)根據(jù)電路預(yù)先估算所要測(cè)量電壓,電流的方向和最大值,以正確聯(lián)接測(cè)量
儀表,選擇測(cè)量?jī)x表的量程。
2.在實(shí)驗(yàn)步驟3中,應(yīng)將原電路中的電壓源us去掉后,再用短路線來(lái)替換。切不可直接用
短路線聯(lián)接電源兩端,以免損壞設(shè)備。
3.考慮到電表內(nèi)阻的影響,在實(shí)驗(yàn)步驟1,5中,電表接法應(yīng)一致。
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1.列出所有測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)
2.畫(huà)出原網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的伏安特性曲線和戴維南等效電路端點(diǎn)的伏安特性曲線。3.說(shuō)明戴維南定理的驗(yàn)證情況。
六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.通用電工實(shí)驗(yàn)室設(shè)備1臺(tái) 2.萬(wàn)用表1塊 3.直流電流表1塊 4.電阻元件
5.可變電阻器 10K1只 6.單擲開(kāi)關(guān)2只 7.聯(lián)接導(dǎo)線若干
第三篇:戴維南定理教案
《電工與電子技術(shù)》教案
授課教師:羅 華
戴 維 南 定 理
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知道二端網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)概念。
2、理解戴維南定理的內(nèi)容。
3、能應(yīng)用戴維南定理求解復(fù)雜電路。
【教學(xué)重點(diǎn)】
戴維南定理的內(nèi)容及應(yīng)用。【教學(xué)難點(diǎn)】
求解戴維南等效電路。【教學(xué)方法】
啟發(fā)式引導(dǎo)、多媒體課件。【教學(xué)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)
1、基爾霍夫電壓定律。
2、電阻串、并聯(lián)的計(jì)算。
二、引入新課
在電路分析與計(jì)算過(guò)程中,有一種經(jīng)常出現(xiàn)的情況,對(duì)于一個(gè)復(fù)雜電路,只要求求出其中一條支路的電流(或電壓),此時(shí)應(yīng)用戴維南定理是十分快捷的工具之一。
三、講授新課
(一)幾個(gè)概念
1.二端網(wǎng)絡(luò):一般來(lái)說(shuō)是具有兩個(gè)接線端的部分電路。2.無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò):內(nèi)部不含電源的二端網(wǎng)絡(luò)。3.有源二端網(wǎng)絡(luò):內(nèi)部含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。
(二)戴維南定理
1、內(nèi)容
任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò),都可以用一個(gè)電壓源模型來(lái)代替。其中理想電壓源的電壓US0等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓,電阻R0等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)除去電源后(理想電壓源短路,理想電流源開(kāi)路)所得的無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的入端等效電阻。
2、應(yīng)用舉例
求解流過(guò)電阻R3的電流I3。[例題]
如圖1所示電路中,已知US1 = 10V,US2 = 8V,R1 = 2Ω,R2 = 2Ω,R3 = 2Ω,利用戴維南定理
圖 [解] 計(jì)算有源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓USO。如圖2(a)所示,在斷開(kāi)R3后回路中只有電流I′,設(shè)其參考
方向如圖中虛線所示。
I?? =
US1?US210?8?A?0.5A
R1?R22?2USO = R2 I? + US2 =(2 ? 0.5 + 8)V = 9 V 或
USO = US1–R1I? =(10 ? 2 ? 0.5)V = 9V
計(jì)算等效電阻R0,由圖2(b)可見(jiàn),電阻R1和R2并聯(lián)。
R0 =
R1R22?2? Ω = 1Ω
R1?R22?2(a)
(b)
(c)
工
圖2
例題附圖
流過(guò)電阻R3的電流可以利用歐姆定律求得,如圖2(c)所示。
I3=
USO9?A?3A
R0?R31?
2四、鞏 固
1、課堂練習(xí)
如圖3所示電路中,已知R1= R2 =10Ω,R3 =6Ω,US1 =12V,US2 =10V,試用戴維南定理求電阻R3中的電流。I3 { 答案: I3 =1A }
圖3
2、小結(jié)
①
應(yīng)用戴維南定理解題步驟:
(1)斷開(kāi)待求支路,將電路分為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分。;(2)求解有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓USO;
(4)用USO和R0串聯(lián)組成戴維南等效電路,接入待求支路,利用全電路歐姆定律求出待求支路中電流
或電壓。
②
應(yīng)用戴維南定理注意事項(xiàng):
1、該定理中將待求支路以外的所有支路均看成是內(nèi)電路,必須是線性電路,而待求支路是外電 路,可以是非線性電路。
2、應(yīng)用戴維南定理解題的關(guān)鍵是求等效電路中的USO和R0。(3)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中理想電壓源短路,理想電流源開(kāi)路,求出所得的無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的入端等效電阻R0;
五、作 業(yè)
1、教材P27
T32
2、[2006年湖南省對(duì)口升學(xué)考試機(jī)電類專業(yè)綜合試題]
供學(xué)有余力學(xué)生選做 如圖4所示電路中,已知US1=15V,US2=4V,US3=13V,R1=R2=R3=R4=1Ω,R5=9Ω,(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),問(wèn)R5上的電流I5和電壓U5是多少?
(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),試用戴維南定理計(jì)算I5的值。
圖 4
第四篇:戴維南定理教案
《戴維南定理》教案
天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
自師1001班
霍瑞朋
22號(hào)
戴 維 南 定 理
(《電路》第五版 第三章第四節(jié))
教學(xué)目標(biāo):知識(shí)目標(biāo):a.掌握戴維南定理的內(nèi)容;b.掌握用戴維南定理求解某一條支路的步驟,并能熟練應(yīng)用到實(shí)際電路中。
能力目標(biāo):通過(guò)戴維南定理的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生觀察、猜想、歸納問(wèn)題的能力,分析電路的能力,調(diào)動(dòng)學(xué)生探求新知的積極性。
教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)、難點(diǎn)分析: 內(nèi)容:1.掌握戴維寧定理的內(nèi)容。2.能正確運(yùn)用戴維寧定理進(jìn)行解題。
重點(diǎn):戴維南定理的內(nèi)容;用戴維南定理求解某一條支路電流的方法。難點(diǎn)分析:正確理解開(kāi)路電壓和入端電阻概念的意義,是掌握戴維南定理的關(guān)鍵。
教學(xué)對(duì)象分析:在前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)中,已經(jīng)具備了一定的電路分析能力,對(duì)電源的概念有了較深入的理解。能夠比較順利接受本節(jié)內(nèi)容。
教學(xué)策略及教法設(shè)計(jì):?jiǎn)l(fā)式教學(xué)、形象直觀式教學(xué)。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)此內(nèi)容的積極性,使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)的愉快的學(xué)習(xí),要正確處理好主導(dǎo)與主體的關(guān)系,啟發(fā)式教學(xué)始終貫穿于始終,通過(guò)師生間的一系列雙邊活動(dòng),如提問(wèn)與回答,講授與思考,口述與板書(shū)等,從復(fù)習(xí)舊課,到提出問(wèn)題,由舊到新,由淺入深,循序漸進(jìn),將學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性充分調(diào)動(dòng)起來(lái),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,讓他們?cè)谟淇斓姆諊薪邮苤R(shí)和技能。
教學(xué)媒體和資源應(yīng)用:多媒體和板書(shū) 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)與分析:
提問(wèn):如圖電路,求解各條支路電流有哪些方法?
學(xué)生回答:支路電流法、回路電流法節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理。
設(shè) 計(jì) 意 圖(1)所畫(huà)電路圖在前面所學(xué)內(nèi)容中多次出現(xiàn),是復(fù)雜電路中最基本的電路,學(xué)生較熟悉。
(2)通過(guò)提問(wèn),為如何求解某一條支路的電流打下埋伏。
由以上復(fù)習(xí),我們知道,求解復(fù)雜電路中各條支路電流的方法很多,但若只要求解某一條支路的電流時(shí),用以上方法就顯得很復(fù)雜,那用什么方法求解比較簡(jiǎn)單呢?從而引出本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容:戴維南定理。
板書(shū):3.4 戴維南定理 講授新課
首先解釋一下名詞概念:二端網(wǎng)絡(luò)、有源二端網(wǎng)絡(luò)、無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。指出上圖1中將R3去掉后就是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)
如圖2,緊接著提出問(wèn) 題:這樣一個(gè)內(nèi)部較復(fù)雜的有源二 端網(wǎng)絡(luò)可否簡(jiǎn)化?
板書(shū):一.內(nèi)容:對(duì)外電路來(lái)講,任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效電源來(lái)代替,該電源的電動(dòng)勢(shì)E0等于二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓U0,內(nèi)阻r0等于該網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Rr(即網(wǎng)絡(luò)中各電動(dòng)勢(shì)短接時(shí),兩出線端間的等效電阻)。設(shè)計(jì)意圖
定理引出的處理,既體現(xiàn)了“不僅要給學(xué)生知識(shí),而且還要揭示獲取知識(shí)的思維過(guò)程”,包括“知識(shí)的形成發(fā)展過(guò)程,解題思路的探索過(guò)程,解題方法和規(guī)律的概括過(guò)程。”的教學(xué)要求,又適當(dāng)拓寬了知識(shí)面,此處通過(guò)設(shè)疑,啟發(fā)學(xué)生分析思考,進(jìn)而讓通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察和分析,激發(fā)他們獲取知識(shí)的迫切性。一環(huán)套一環(huán),結(jié)構(gòu)緊密。
幫助同學(xué)們理解開(kāi)路電壓和入端電阻的含義。求等效電路
戴維南定理告訴了我們求等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法,即求網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和入端電阻,這是掌握戴維南定理的關(guān)鍵。板書(shū):二.求網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和入端電阻:
求開(kāi)路電壓可以用我們第二章中學(xué)過(guò)的求任意兩點(diǎn)間電壓的方法,即任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)間各小段電壓的代數(shù)和。
求入端電阻即將網(wǎng)絡(luò)中各電動(dòng)勢(shì)短接后網(wǎng)絡(luò)變成無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò),然后利用串、并聯(lián)方法求兩端點(diǎn)間的等效電阻。
那么,用戴維南定理如何求復(fù)雜電路中某一條支路的電流呢?下面我們通過(guò)例題來(lái)概括一下求解步驟:例題:在圖3中如何求R3支路的電流。
因?yàn)榍缶W(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和入端電阻,是掌握戴維南定理的關(guān)鍵,所以在這兒討論一下求解方法,邊復(fù)習(xí),邊鞏固,注意教材內(nèi)在的聯(lián)系,讓學(xué)生溫故而知新,使他們熟悉求網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和入端電阻的方法。
板書(shū):三.求解步驟:
(1)將電路分成待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分,(2)把待求支路斷開(kāi),求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓U0和入端電阻Rr.(3)畫(huà)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路,E0= U0,r0= Rr.然后在等效電路兩端接入待求支路,如圖4,求出待求支路的電流。必須注意:代替有源二端網(wǎng)絡(luò)的電源的極性應(yīng)與開(kāi)路電壓U0一致,若U0為負(fù)值,則電動(dòng)勢(shì)的方向與圖中相反。以上計(jì)算出來(lái)的E0、r0數(shù)值與演示實(shí)驗(yàn)中等效電源所選數(shù)值一致,而且電流的大小和電流表的讀數(shù)也一樣,這也驗(yàn)證了戴維南定理的正確性。這里通過(guò)具體電路來(lái)概述用定理求某一條支路電流的方法,是定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用,所以用師生共同探討的形式,在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生概括出求解步驟,教與學(xué)互相交融,相得益彰。
鞏固與練習(xí)
.求下圖所示有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和入端電阻,并畫(huà)出等效電源圖。
練習(xí)2.書(shū)例,在討論時(shí)注意步驟分明、條理清楚、重點(diǎn)突出。圍繞所學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生總結(jié):本節(jié)課學(xué)了哪些內(nèi)容?
1.戴維南定理的內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)線性有源二端網(wǎng)絡(luò),求開(kāi)路電壓和入端電阻的方法。
2.戴維南定理的實(shí)際應(yīng)用。
3.定理的說(shuō)明中要用到的教學(xué)方法:觀察、猜想、分析和歸納等。布置作業(yè)
1.完成習(xí)題P.45.1,3 2.預(yù)習(xí)下節(jié)課內(nèi)容 板書(shū)設(shè)計(jì)
一.內(nèi)容: 例題:電路圖
二.求網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和求入端電阻: 例一講解
三.用定理求某一條支路電流的步驟: 練習(xí)題講解
第五篇:如何做好戴維南定理的教學(xué)設(shè)計(jì)
摘要:該文針對(duì)我國(guó)高校電子類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課“電路分析基礎(chǔ)”課程戴維南定理的講授,從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程等方面對(duì)戴維南定理的教學(xué)過(guò)程做了全面的教學(xué)設(shè)計(jì),以期學(xué)生能夠更牢固扎實(shí)地掌握該定理,并能熟練應(yīng)用戴維南定理分析復(fù)雜電路。
關(guān)鍵詞:戴維南定理、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、教學(xué)目標(biāo)
中圖分類號(hào):g613 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a 文章編號(hào):1009-3044(2016)15-0149-02
在“電路分析基礎(chǔ)”的教學(xué)過(guò)程中,大多學(xué)生認(rèn)為“戴維南定理”抽象、難懂,不容易理解,不容易掌握。但該定理又是電路分析中非常重要的定理之一,是簡(jiǎn)化復(fù)雜電路的重要方法,非常適用于求復(fù)雜電路中某一支路中電流、電壓或功率的情況,是計(jì)算和分析復(fù)雜電路的法寶。因此,如何做好戴維南定理的教學(xué)設(shè)計(jì),使學(xué)生扎實(shí)掌握該定理,并能夠熟練應(yīng)用顯得尤為重要。戴維南定理的內(nèi)容簡(jiǎn)介
戴維南定理是由法國(guó)電氣工程師戴維南于1883 年提出的,其具體內(nèi)容是:一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò),對(duì)于外部電路而言,可以用一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)等效代替,此電壓源的電壓等于該二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓,電阻等于該二端網(wǎng)絡(luò)的全部獨(dú)立電源置零后的輸入電阻。
戴維南定理的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)
戴維南定理的教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)兩個(gè)方面。知識(shí)目標(biāo)有以下四點(diǎn):一是了解二端網(wǎng)絡(luò)、有源網(wǎng)絡(luò)、線性網(wǎng)絡(luò)、線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的概念;二是理解戴維南定理的內(nèi)涵及其實(shí)質(zhì);三是掌握線性有源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓、入端等效電阻的計(jì)算方法;四是能夠應(yīng)用戴維南定理分析、計(jì)算復(fù)雜電路。能力目標(biāo)有兩點(diǎn):一是培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜電路時(shí),利用戴維南定理化簡(jiǎn)電路的能力;二是通過(guò)戴維南定理仿真實(shí)驗(yàn),引出multisim仿真軟件,培養(yǎng)學(xué)生利用工具軟件驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果正確與否的能力。
教學(xué)重點(diǎn)有兩點(diǎn):一是戴維南定理的內(nèi)容及其應(yīng)用;二是應(yīng)用戴維南定理如何將復(fù)雜線性有源二端網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻串聯(lián)的形式。教學(xué)難點(diǎn)主要有三點(diǎn)。一是戴維南定理的引出;二是含有受控源的線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和輸入電阻的計(jì)算;三是如何使學(xué)生熟練掌握利用戴維南定理進(jìn)行解題的方法和步驟。
戴維南定理的教學(xué)方法
在戴維南定理的教學(xué)過(guò)程中,可以采用以下三種方法進(jìn)行教學(xué):一是啟發(fā)式教學(xué)法。在講述戴維南定理之前,通過(guò)例題引導(dǎo)學(xué)生思考復(fù)雜電路的簡(jiǎn)化問(wèn)題,在此基礎(chǔ)上引出戴維南定理,加深學(xué)生對(duì)戴維南定理實(shí)質(zhì)的理解和掌握;二是實(shí)驗(yàn)演示法。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),既有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,又有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確與否的能力;三是快速記憶法。針對(duì)如何使學(xué)生更輕松的理解并利用戴維南定理,本次教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)了教師自編的順口溜,利用這種方式便于學(xué)生快速理解、記憶、運(yùn)用戴維南定理。
戴維南定理的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
戴維南定理的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)可分為以下5個(gè)步驟進(jìn)行。
4.1 復(fù)習(xí)提問(wèn)與引入新課
在講述戴維南定理之前,先通過(guò)一道例題,提出求解電路中某一條支路上電流的方法有哪些。通過(guò)多媒體課件,帶領(lǐng)學(xué)生快速?gòu)?fù)習(xí)網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法的求解步驟和方法,并分析它們?cè)谇蠼鈴?fù)雜電路中某條支路上電流時(shí)的不足。最后,以假設(shè)的方式,引出戴維南定理。
4.2 定理講述及求解方法
戴維南定理的內(nèi)容是,對(duì)于任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)(含獨(dú)立電源、線性電阻和線性受控源),對(duì)外電路而言,均可以用一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)的形式來(lái)等效替換。電壓源的電壓等于外電路斷開(kāi)時(shí)端口處的開(kāi)路電壓;電阻等于二端網(wǎng)絡(luò)中全部獨(dú)立電源置零后的入端等效電阻。上述“電壓源和電阻的串聯(lián)組合”稱為戴維南等效電路。
從戴維南定理的內(nèi)容,可以看出要想畫(huà)出戴維南等效電路,就必須求出開(kāi)路電壓和入端等效電阻這兩個(gè)量。開(kāi)路電壓即斷口兩端斷開(kāi)時(shí)的電壓,其求解方法很多,網(wǎng)孔電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、疊加定理等都可以使用。在求解入端等效電阻時(shí)首先將電路中所有獨(dú)立源置零(電壓源短路、電流源開(kāi)路)。然后分兩種情況:一是對(duì)于不含受控源的電路,可以直接用電阻串、并聯(lián)關(guān)系和―y轉(zhuǎn)換得到;二是對(duì)于含有受控源的電路,可以用端口加電壓求電流,或端口加電流求電壓的方法,最后求得其比值,即等效電阻。
4.3 例題分析與講解
電路如圖1所示,求: rx分別為1.2歐、5.2歐時(shí)的電流i。
首先,我們來(lái)分析斷開(kāi)待求支路后的電路網(wǎng)絡(luò)是否為線性有源二端網(wǎng)絡(luò)。把rx所在的支路拉出來(lái)后的電路圖2所示,網(wǎng)絡(luò)中只包括電阻和電壓源,因此是線性有源二端網(wǎng),可以利用戴維南定理,將其等效成圖3所示電路。
求解可分三步進(jìn)行:第一步斷開(kāi)待求支路,求開(kāi)路電壓(圖4)。uoc = u1+ u2 =-104/(4+6)+10 6/(4+6)=-4+6=2v。第二步求入端等效電阻(圖5)。ri=4//6+6//4=4.8。第三步畫(huà)出戴維南等效電路,接上待求支路,求出待求量(圖6)。rx =1.2時(shí),i= uoc /(ri+ rx)=0.333a =333ma;rx =5.2時(shí),i= uoc /(ri+ rx)=0.2a=200ma。
4.4 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果
通過(guò)multisim軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),借助安培表,可測(cè)得rx所在支路的電流。通過(guò)測(cè)量得出,當(dāng)rx=1.2時(shí),電流表的讀數(shù)如圖7所示;當(dāng)rx=5.2時(shí),電流表的讀數(shù)如圖8所示。可見(jiàn)與采用戴維南等效求解電路時(shí)的計(jì)算結(jié)果一致。
4.5 自編順口溜加強(qiáng)理解和記憶
利用順口溜的方法可以幫助學(xué)生快速理解、記憶、運(yùn)用戴維南定理。
要想利用戴維南,記住電阻電壓源;
線性有源二端網(wǎng),對(duì)外等效串這兩。
斷開(kāi)待求支路點(diǎn),可得開(kāi)路電壓源。
獨(dú)立電源來(lái)置零,求解電阻就可行。
網(wǎng)絡(luò)若含受控源,就在端口解謎團(tuán);
可以加流求電壓,也可加壓求電流;
電壓電流來(lái)相除,等效電阻就有數(shù)。
戴維南定理是簡(jiǎn)化復(fù)雜電路的重要方法,特別適用于求復(fù)雜電路某一支路中電流的情況。同時(shí),該定理也會(huì)在后續(xù)其它專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課中經(jīng)常用到。因此做好給定理的教學(xué)設(shè)計(jì),有助于學(xué)生牢固掌握戴維南定理及其解題方法,也可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。