導語：如何才能寫好一篇串聯(lián)電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1．學會串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方法．

2．根據(jù)電路圖連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路．

3．培養(yǎng)學生連接電路的基本技能、科學態(tài)度、科學方法和科學習慣

教學建議

教材分析

這是學生做的第一個電學分組實驗，它對學生認識串、并聯(lián)電路特點，培養(yǎng)學生連接電路的技能有重要作用，必須創(chuàng)造條件，組織學生做好這個實驗．由于實驗所需器材較簡單，取材也容易，建議盡可能多分一些組，讓學生人人都有動手操作的機會．如果沒有那么多的電鈴，也可不用．連接電路時強調(diào)要注意兩點，一是開關(guān)先要切斷，二是經(jīng)驗不足時不要先用兩根導線連接電源后再接電路，而是要按教材所講的，先從電源的正極連起，連好各個元件后最終連上電源的負極，或者按相反的次序．

教法建議

1．為了提高實驗效果，可引導學生圍繞以下問題進行預習：

（1）串聯(lián)電路、并聯(lián)電路連接的特點是什么？連接課本圖4-24和圖4-25電路需那些器材（包括名稱、數(shù)量）？

（2）為防止接錯或漏接，自己先擬定一個接線順序．再連接過程中為什么開關(guān)應是斷開的，并特別注意防止短路？

（3）如下圖所示電路中的開關(guān)的連接是否正確？如果是錯誤的，把它改正過來．

2．實驗課上學生動手之前，教師應要求學生做到以下幾點，以培養(yǎng)學生良好的電學實驗習慣：

（1）把實驗桌上的器材與所做實驗的電路圖中需要的器材對照，檢查器材是否夠用．

（2）搞清使用的電源是什么電源，分清電源的正、負極，弄清如何接線．

（3）想一想，燈座、開關(guān)應如何連接？把導線接到接線柱上，導線應沿什么方向纏

繞，旋緊螺帽時導線才不致被擠出來？

3．接好電路后，再閉合開關(guān)前，要對照電路圖認真檢查，閉合開關(guān)后，如出現(xiàn)故障，應立即斷開電源，然后從電源的一個極出發(fā)，逐段檢查原因．

4．實驗后，要求學生整理好實驗器材，并寫好簡單的實驗報告．分組實驗是培養(yǎng)學生操作技能和科學方法、態(tài)度、習慣的重要過程，一定要組織好，以獲得較好的效果．

第七節(jié)之后，教材又安排了一個實踐活動--"想想議議"．這個問題對剛剛接觸電學知識的初中學生來說，要求較高，不必要求全體學生都能做出．

教學設(shè)計方案

1.復習

(1)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路連接的特點是什么？

(2)什么叫短路？連接電路時，開關(guān)應該是斷開還是閉合的？

(3)怎樣判斷電路的連接形式?試判斷下面電路的連接是否正確．(投影片)

(4)可用計算機模擬演示串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的連接方法，也可用實物電路，教師一步步操作．讓學生觀察并進行歸納小結(jié)：

①首先將電池連接成串聯(lián)電池組；

②按電路圖從電源正極開始，依電流的路徑，把元件一個個連接起來(連接開關(guān)前，開關(guān)是斷開的)，最后連到電源的負極(也可反過來順次連接)；

③連線時要注意導線兩端必須接在接線柱上，導線不要交叉，不要重疊．

④連接并聯(lián)電路時，可按串聯(lián)的方法先連接一個支路，找到電流的分、合點再將其他支路并列接在分、合點上．

2.進行新課------學生實驗

(1)組成串聯(lián)電路

①首先讓同學將實驗桌上的器材與做實驗的電路圖中需要的器材對照，檢查器材是否夠用．畫出串聯(lián)電路圖．

②弄清使用的電源的正、負極．

③按課本中的步驟進行實驗．注意電路連接過程中開關(guān)必須是斷開的．

④若電路連接完畢，閉合開關(guān)后，燈泡不亮時注意檢查發(fā)生故障的原因：檢查電池之間是否連接正確；檢查每個接線柱是否擰緊，導線是否連接好；檢查小燈泡與燈座是否接觸好(可用手向下輕輕按按)．在自己解決問題有困難時，可請老師協(xié)助檢查．

⑤積極動手，認真觀察，深入思考，回答課本實驗步驟中提出的問題．

(2)組成并聯(lián)電路

①認真畫好并聯(lián)電路圖．弄清電路的分、合點，用字母A、B標出．標出電路中的電流方向，分清哪部分是干路，哪

部分是支路．

②弄清電路中有幾個開關(guān)；哪個開關(guān)是控制整個干路的；哪個開關(guān)是控制支路的．

③按電路圖連接并聯(lián)電路，并進行觀察，回答實驗步驟中提出的問題．

探究活動

自制電路板

材料：25厘米×40厘米×0.3厘米的纖維板一塊、接線柱28個、導線若干．

制作方法：

1．在纖維板的正面，繪出電路如圖1所示，然后按圖中圓圈位置先為接線柱打孔，再行安裝．

2．在板的背后，按板面電路用雙股軟導線連接在線柱上．

使用方法：實驗中需要使用的電路元器件，事前連接好兩端引線，然后按照電路設(shè)計連入電路板中，如果被利用的電路接線柱間不需連接元器件但必須連通，可用導線短接．

圖1

說明：

篇2

人教版義務教育課程標準實驗教科書《物理》八年級上冊第五章第四節(jié)“探究串、并聯(lián)電路的規(guī)律”。

教學過程

一、提出問題

在學生的實驗桌面上，有電池組，2.5V的燈泡兩個，3.8V的燈泡兩個，電流表一個，開關(guān)一個，導線若干。

首先教師要求學生畫出有兩個燈泡的串聯(lián)電路圖，并把任意兩個燈泡串聯(lián)起來接到電源上，閉合開關(guān)，使燈泡發(fā)光。

閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，說明電路中有電流通過，電流的方向是怎樣的呢?(學生回答：電流從電源的正極出來，經(jīng)過燈泡，流回電源的負極。)

提出問題：串聯(lián)電路中各處的電流之間有什么關(guān)系呢?

二、進行猜想

讓學生分組討論，選代表發(fā)言，提出自己的猜想。概括起來，有兩種相反的意見：

1.串聯(lián)電路中各處的電流相等。理由是：串聯(lián)電路中電流只有一條通路。

2.串聯(lián)電路中各處的電流不相等，靠近電源正極的電流大一些。理由是：電流通過燈泡時使燈泡發(fā)光，要消耗一些電能，所以電流通過燈泡后會減小。

對兩種猜想教師都要表揚，說明學生經(jīng)過思考，動了腦筋。哪種猜想正確呢?實驗是檢驗對否的最好方法。

三、設(shè)計實驗

各小組討論，提出自己的實驗方案。各小組的方案主要不同之處是把電流表放在何處，測幾個點的電流，用幾個電流表去測。

有的組提出測兩個點的電流：①電源正極和開關(guān)之間的電流;②電燈乙和電源負極之間的電流。

有的組提出測三個點的電流：①電源正極和電燈甲之間的電流;②電燈甲和電燈乙之間的電流;③電燈乙和電源負極之間的電流。

通過討論，大多數(shù)組認為測三個點的電流較好。(下面電路圖中的A、B、C點)

對于用幾個電流表去測量，有的組認為同時用三個較好，測一次就能同時看出各點的電流是否相同;有的組認為用一個較好，理由是：不同的電流表測量時可能有誤差，同一處的電流用不同的電流表測量結(jié)果也可能稍有不同。最后統(tǒng)一意見，用一個電流表分別測A、B、C三點的電流。

四、進行實驗

教師提醒學生實驗時要注意正確使用電流表，把實驗結(jié)果如實地記錄下來，填寫在下面的實驗記錄中，并把實驗中遇到的問題也記下來。

*

五、分析論證

讓各小組展示自己的實驗記錄，根據(jù)測量結(jié)果說出得到什么結(jié)論?

大多數(shù)組測量的結(jié)果是A、B、C三點的電流相同(即IA=IB=IC);但有一個組測出的A、B、C三點的電流卻不相同。這是為什么?教師請其他組與這個組進行交流，共同尋找原因。各組提出的問題有：

1.是否電流表有問題?建議換一個電流表重新實驗;

2.是否電路連成了并聯(lián)?建議認真檢查電路;

3.是否每次測量時用的燈泡不同?建議三次測量時不要更換燈泡;

4.是否電路沒有連接好?建議認真檢查電路。

這個組的同學認真聽取了其他組的建議，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是電路連接處有接觸不良的現(xiàn)象。實驗中用的是插件，有的地方插的松一些或沒插好時，電流表的指針就會來回擺動，三次的示數(shù)會有不同。

六、再次實驗

一次實驗不一定能得到正確的結(jié)論。教師提出：換用不同的燈泡再做實驗或者把三個、四個燈泡串聯(lián)起來，多測幾個點的電流，看一看各點的電流是否都相等?

經(jīng)過同學們的多次實驗，自己得出結(jié)論：串聯(lián)電路中各處的電流相等。

七、評估交流

這節(jié)課通過提出問題，進行猜想，設(shè)計實驗，進行實驗，分析論證，探究了串聯(lián)電路中電流的規(guī)律。教師特別提出：應該表揚第一次實驗中得到的結(jié)論與其他組不同的這個組，因為他們實事求是，這是科學的態(tài)度。正是由于他們的結(jié)果不同，給大家?guī)砹撕芏嗟乃伎迹玫搅撕芏嗟膯⑹?，知道了一些在實驗中應注意的問題。

通過這節(jié)課，又一次對學生進行了探究問題的方法訓練。

最后，教師請學生提出還有什么不懂的地方和還想知道的問題。

有的學生提出：既然串聯(lián)電路中各處的電流相同，為什么兩個燈泡的亮度不一樣呢?

有的學生提出：用同樣的電源，分別接上兩個不同的燈泡時，為什么電路中的電流不同呢?

教師對學生提出的問題給以肯定，這些問題提得很好，請學生在課下繼續(xù)交流探討，在以后的學習中我們會繼續(xù)探究這些問題。

點評：

本節(jié)課是一節(jié)典型的探究實驗課，目的是要學生體驗探究過程，學習科學探究的方法，通過自主地探究實驗得出結(jié)論。

篇3

【關(guān)鍵詞】RLC串聯(lián)電路；暫態(tài)特性；振蕩周期；附加電容

無論是在《電磁學》還是在《電工學》中，RLC串聯(lián)電路暫態(tài)特性實驗都是典型實驗，他對學生提高動手能力、觀察能力，對學生學習和熟練掌握RLC串聯(lián)電路暫態(tài)特性，起到很好的直觀作用。

在理論學習中，我們知道：RLC 串聯(lián)電路暫態(tài)特性有三種情況，即阻尼振蕩狀態(tài)，臨界阻尼狀態(tài)和過阻尼狀態(tài)。這三種阻尼狀態(tài)對于不同的電阻R，放電時放電電容C兩端的電壓隨時間t 變化的波形如圖（一）所示。

圖（一）

在理論學習時我們知道，在阻尼振蕩狀態(tài)中，振蕩周期

（1）

當R24L/C時，隨時間t變化的波形為Ⅲ狀態(tài)，稱為過阻尼狀態(tài)。如果R2

（2）

在現(xiàn)實教學實驗中用公式（2）計算的周期理論值和在示波器中觀測到的周期實驗值相比較誤差較大.為什么產(chǎn)生這種情況？ 我們通過實驗來討論這個問題。

用示波器觀察RLC串聯(lián)電路電容C上電壓暫態(tài)過程的線路如圖（二） 所示。

圖（二）

實驗儀器： 示波器（ SR8） ， 方波發(fā)生器（M F- 5A 型） ， 標準電感（ L= 50mH ） ， 電阻箱ZX38A/ 11 型） ， 可變電容箱（ RX7 型） 。

實驗內(nèi)容： 當電阻R一定（ 如R=100Ω ） ， 電容C一定（ 如C = 0.002μF） 時， 測阻尼振蕩周期， 并與理論值比較。

實驗數(shù)據(jù)： 阻尼振蕩周期從示波器上測得的值為：

T實驗=（0.1ms/div ×2.00div/3≈0.0667ms

計算阻尼振蕩周期的理論值：

當R= 100Ω R2= （ 100Ω）2= 104Ω2

4L/C=（4×50×10-3）/（002×10-6）= 108H/F.符合 R2

T理≈ = 2×3.14 = 0.0628×10- 3（ s）= 0.0628（ ms）

相對誤差

δ=（T實驗- T理論）/T理論=（0.0667-0.0628）/0.0628×100%≈6%

實驗結(jié)果表明： 實驗值與理論值相差較大， 不能較好吻合。

分析討論： 振蕩周期的實驗值與理論值之所以有較大的相對誤差， 關(guān)鍵在于理論值是根據(jù)T =計算出來的，電容值的大小C與可變電容的示值C0的大小不一樣， 即C= C0+ C′，

C′暫且稱為附加電容， 即電容器示值為0時電路的電容（包括接觸電容和漏電電容）， 由于公式中代入的實際上是C0 而不是C， 所以T理論與T實驗相差較大。

解決方法：通過實驗的方法測出附加電容C′的大小， 用圖1 所示電路進行測量， 方法是調(diào)節(jié)可調(diào)電容器， 使其示值為0， 用示波器測出此時的阻尼振蕩周期（用示波器測得）：

T實驗 =（50μs/div×3.80div/8= 23.75×10- 6s

因為此時滿足R2

將T = 23.75×10- 6s 、L= 50mH 代入公式得：T= 23.75×10- 6= 2×3.14

則C′= 2.86×10- 10F= 2.86×10- 4μF

也就是說當可變電容器示值為0時， 電路的附加電容為

C′= 2.86×10- 10F= 2.86×10- 4μF， 那么， 當電容器的示值為C0= 0.002×10- 6F 時， 電路的總電容為：

C= C0+ C′= 0.002×10- 6F+ 2.86×10-10μF

= 20×10- 10F+2.86×10- 10F= 22.86×10- 10F

所以振蕩周期在考慮了電容器的附加電容后應為：

T ≈= 2×3.14 ≈6.71×10- 5（ s） = 0.0671（ ms）

這時測量的相對誤差

δ=|（0.0667- 0.06710/0.0671| =0.006=0.6%

結(jié)論： 在考慮了可變電容器的附加電容后， 振動周期的實驗值與理論值相差甚少， 所以在試驗時要考慮到附加電容問題， 并用實驗的方法進行修正，即應先測得電路中的附加電容值后，再把實驗值與理論值相比較，實驗結(jié)果會于理論值符合的很好。在測量臨界電阻的值時， 有同樣的問題存在， 可以用同樣的方法進行修正。

參考文獻：

[1]普通物理實驗，張力，云南大學出版社，2009.

篇4

低壓電源線上的瞬變電壓幅值有時能達到標稱電壓的許多倍。這種情況常常要求對設(shè)備保護防止有人使用不適當?shù)墓β孰娖?。防止敏感電路過電壓的常用方法是增加并聯(lián)嵌位電路。保險絲或其他限流器件處于這些嵌位電路的高能吸收能力之前。其他情況由于難以安裝或更換保險絲、工作環(huán)境不可接近或者需要不間斷工作而要求使用高壓串聯(lián)保護電路（而不是并聯(lián)嵌位電路）。圖1所示串聯(lián)保護電路使用一個串聯(lián)的高壓N溝道MOSFET電源開關(guān)Q1和一個快速過電壓探測器來關(guān)閉電源開關(guān)。電源開關(guān)和串聯(lián)電源整流器D1能防止負載上出現(xiàn)高達±500V瞬變高壓和連續(xù)過電壓。

圖 1，這一電路可防止與右邊兩個端子連接的負載不會出現(xiàn)與左邊兩個端子連接的電源瞬變過電壓和瞬變高電壓。

在這種用12V標稱電壓電源線提供1A負載電流的電路中，一個高端開關(guān)驅(qū)動器IC1對完全接通的電源開關(guān)提供偏置。你可以通過改變D1和Q1來提高最大負載電流。為了預防出現(xiàn)很低的電源電壓， IC1內(nèi)含一個在電源電壓高于10V時才能工作的欠壓鎖定電路。為防止出現(xiàn)過壓，該電路使用一個由3只晶體管組成的、無偏置電流的、50納秒過電壓探測器，該探測器在當輸入電壓達到20V左右時起觸發(fā)作用。此時，Q4將電源電壓的柵極快速對地短路，強行關(guān)閉電源。升高的過電壓首先使齊納二極管D2導通，D2將IC兩端的電壓嵌位在18V左右以保護IC。齊納電流流過2.2kΩ電阻器，產(chǎn)生一個使Q2導通的偏置電壓。Q2導通引發(fā)一系列快速的動作：Q3導通，導致Q4導通，又導致Q1柵極電容快速放電而使Q1截止。

圖 2，加到圖1所示電路的VIN上的150V瞬變電壓對VOUT幾乎沒有影響。

你可以這樣來驗證該電路的性能：該電路在12V電源電壓下輸出1A電流時，在電源電壓上加一個150V瞬變電壓（圖2）。瞬變電壓電源的內(nèi)部阻抗為1Ω，所加電壓的上升時間為1ms。該電路在正常工作時吸收20mA電流，其中3mA被過電壓鎖定、電壓探測分配器所吸收，17mA被IC1所吸收。如果你的設(shè)計需要在高溫條件下工作，則請注意IC1的柵極電流輸出是相對受限制的。你在進行高溫設(shè)計計算時，需要密切關(guān)注其他電路元件產(chǎn)生的漏電流。

篇5

關(guān)鍵詞: 串并聯(lián)電路 八功率 內(nèi)在關(guān)系

一、“八功率”問題的前提條件

兩個純電阻的阻值分別為R和R,當它們分別單獨使用、并聯(lián)使用或串聯(lián)使用時均使用電壓不變的同一電源。

設(shè)R單獨接在電壓為U的電源上時(如圖1所示)消耗的電功率為P;R單獨接在電壓為U的電源上時(如圖2所示)消耗的電功率為P;R、R并聯(lián)接在電壓為U的電源上時(如圖3所示)消耗的總功率為P,R消耗的電功率為P,R消耗的電功率為P;R、R串聯(lián)接在電壓為U的電源上時(如圖4所示)消耗的總功率為P,R消耗的電功率為P′,R消耗的電功率為P′。

由于R、R分別單獨使用(如圖1和圖2所示)和它們并聯(lián)使用(如圖3所示)時,R或R的兩端電壓均等于總電壓U,根據(jù)P=U/R,因此R(或R)單獨使用時消耗的電功率與它們并聯(lián)使用時R(或R)消耗的電功率一定相等。所以,用相同的符號P(或P)表示。

二、“八功率”間的內(nèi)在關(guān)系及其證明

公式一:P=P+P

證明:如圖3所示,P+P=UI+UI=U(I+I)=UI=P。

公式二:P=P′+P′

證明:如圖4所示,P′+P′=UI′+UI′=(U+U) I′=UI′=P。

公式三:=+

證明:因為:P=U/R(如圖4所示),P=U/R(如圖1和圖3所示),P=U/R(如圖2和圖3所示),

所以:+=+===。

公式四:P=P P′或P=P P′

證明:因為:P=UI′(如圖4所示),P=U/R(如圖1和圖3所示),P′=I′ R(如圖4所示),

所以:PP′=×I′R=UI′=P。

三、典型例題分析

下面以常見的五種不同情況作典型分析。

例題1:兩個燈泡L、L分別標有“220V 60W”和“220V 40W”字樣。它們并聯(lián)在220V的電源上消耗的總功率是?搖?搖?搖瓦;它們串聯(lián)在220V的電源上消耗的實際功率分別是?搖?搖?搖瓦和?搖?搖?搖瓦,兩燈消耗的總功率是?搖?搖?搖瓦。

解析:因為兩燈的額定電壓都是220伏、額定功率分別是60瓦和40瓦。所以兩燈分別單獨接在220伏的電源上時,實際功率分別是60瓦和40瓦,即P=60瓦,P=40瓦。先根據(jù)公式一,兩燈并聯(lián)在220伏的電源上消耗的總功率P=P+P=100瓦;然后根據(jù)公式三1/P=1/P+1/P得:兩燈串聯(lián)在220伏的電源上消耗的總功率P===24瓦;再根據(jù)公式四P=PP′得:兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時,L消耗的實際功率P′=P/P=(24瓦)/60瓦=9.6瓦;最后根據(jù)公式二,兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時,L消耗的實際功率P′=P-P′=24瓦-9.6瓦=14.4瓦。

常規(guī)解法:(當兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時)

(1)R=U/P=(220伏)/60瓦=(2420/3)歐

(2)R=U/P=(220伏)/40瓦=1210歐

(3)R=R+R=(2420/3)歐+1210歐=(6050/3)歐

(4)I′===安

(5)P′=I′R=(安)×歐=9.6瓦

(6)P′=I′R=(安)×1210歐=14.4瓦

(7)P=UI′=220伏×(6/55)安=24瓦。

例題2:目前仍有一些農(nóng)村簡易劇場用變阻器作為舞臺調(diào)光器,電路如圖5所示,造成了電能的浪費。L是“220V,900W”的燈泡,移動滑片P,使舞臺燈光變暗,當燈炮實際功率為400W時,變阻器消耗的電功率為?搖?搖瓦。(不考慮溫度對燈絲電阻的影響)(2000年河北中考試題)

解析:當滑片P滑至a時,燈泡單獨接在220V的電源上且能正常工作,所以P=900瓦;當滑片P向右移動時,燈L與變阻器R串聯(lián),燈泡實際功率為400瓦,即P′=400瓦,求變阻器消耗的電功率P′。先根據(jù)公式四,P=PP′=900瓦×400瓦,則燈泡與變阻器串聯(lián)時的總功率P=600瓦;再根據(jù)公式二,變阻器消耗的電功率P′=P-P′=600瓦-400瓦=200瓦。

常規(guī)解法:

(1)R=U/P=(220伏)/900瓦=(484/9)歐;

(2)U=P′R=400瓦×(484/9)歐,U=(440/3)伏;

(3)U=U-U=220伏-(440/3)伏=(220/3)伏;

(4)I′===安;

(5)P′=UI′=(220/3)伏×(30/11)安=200瓦。

由以上兩題不難看到常規(guī)解法不僅解題步驟多,而且數(shù)據(jù)運算繁瑣,因此劣于上述“用兩個電功率直接求第三個電功率”的簡便算法。

例題3:一盞電燈直接接到電壓不變的電源兩極上恰好正常發(fā)光。如果將這個電源連上長導線后,再接這盞燈使用,電燈的實際電功率為81瓦,長導線上損失的電功率為9瓦。求電燈的額定功率是多少瓦?

解析:由題意可知:電燈R與長導線R串聯(lián),電燈R的實際電功率P′=81瓦,長導線R上損失的電功率P′=9瓦。因為電燈直接接到電源上時正常發(fā)光,因此求電燈的額定功率,本質(zhì)上就是求此時的實際功率P。先根據(jù)公式二,它們串聯(lián)時的總功率P=P′+P′=81瓦+9瓦=90瓦;再根據(jù)公式四,電燈的額定功率P=P/P′=(90瓦)/81瓦=100瓦。

例題4:如圖6所示為電烙鐵保護盒的電路圖,已知電烙鐵的額定功率為36瓦。當開關(guān)S閉合時,燈泡L不亮,電烙鐵R正常工作。有時為了避免電烙鐵發(fā)熱過甚,斷開S,電燈L亮,使電烙鐵在小于額定電壓下工作,只起保溫作用,若此時燈泡發(fā)光時的實際功率為8瓦,求電烙鐵的實際功率為多少瓦?(假設(shè)燈泡發(fā)光時的電阻小于電烙鐵的電阻)

解析:當S閉合時,電烙鐵R直接接在電源上正常工作,所以電烙鐵的實際功率P=P=36瓦;當S斷開時,電烙鐵R與燈泡L串聯(lián),燈泡的實際功率為8瓦,即P′=8瓦,求此時電烙鐵的實際功率P′。先根據(jù)公式二,電烙鐵R與燈泡L串聯(lián)時的總功率P=P′+P′=P′+8瓦………①; 再根據(jù)公式四,P=PP′=36瓦×P′………②,①代入②得:(P′+8瓦)=36瓦×P′,解得:電烙鐵的實際功率P′=4瓦(不合題意,舍去)或P′=16瓦。

例題5:在電源電壓不變的某一電路中,接入一個可調(diào)溫的電熱器,電熱器內(nèi)部有兩根阻值不相等的電熱絲;當兩根電熱絲串聯(lián)使用時,電熱器消耗的電功率為220瓦;當只使用其中一根阻值較大的電熱絲時,電熱器消耗的電功率為275瓦;則下列關(guān)于電熱器消耗電功率的說法正確的有(?搖?搖)

A.當兩根電熱絲串聯(lián)使用時,阻值較小的電熱絲消耗的電功率為44瓦

B.當兩根電熱絲并聯(lián)使用時,阻值較大的電熱絲消耗的電功率為176瓦

C.當兩根電熱絲并聯(lián)使用時,電熱器消耗的電功率為1375瓦

D.當單獨使用阻值較小的電熱絲時,電熱器消耗的電功率為1100瓦

篇6

【關(guān)鍵詞】大功率IGBT 串聯(lián) 并聯(lián)

近年來，IGBT在電路中的應用越來越廣，同時，諸如軌道交通等行業(yè)對兆瓦級大功率變流器的需求也增加，也就更需要大功率的IGBT。直接選用大功率等級的IGBT雖然滿足要求，但會增加成本和驅(qū)動電路的復雜性，因此驅(qū)動電路簡單而市場貨源充足的串聯(lián)或并聯(lián)較小功率等級的IGBT的方法就受到了人們的青睞，有關(guān)人員對此實行了研究。

1 IGBT簡介

傳統(tǒng)的高壓直流輸電是以晶閘管作為換流閥，用相控換流器（PCC）技術(shù)為核心。但是，晶閘管具有單向?qū)щ娦?，導致PCC技術(shù)只能控制閥的開通，只有通過交流母線電壓過零，把閥電流減小到閥的維持電流以下，才能實現(xiàn)閥的自然關(guān)斷。IGBT就是在這種情況下發(fā)展而來的。

IGBT的全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極型晶體管。與傳統(tǒng)晶閘管器件相比，它的開關(guān)損耗和驅(qū)動功率都比較小、通態(tài)壓降也明顯降低，但開關(guān)速度和輸入阻抗則比較高，因此在高壓固態(tài)開關(guān)、柔性直流輸電等需要大功率的設(shè)備和場合更為適用。但這些大功率的設(shè)備同時也需要較高的電壓，通常能達到數(shù)十甚至數(shù)百千伏，然而目前單個IGBT最高只能達到6.5千伏電壓，因此急需提升容量的方法。研究人員要兼顧經(jīng)濟性和器件的可靠性，因此就需要對多只IGBT采取串聯(lián)或并聯(lián)的措施，以實現(xiàn)大功率的需要。

2 對大功率IGBT串聯(lián)的研究

2.1 大功率IGBT串聯(lián)及動態(tài)不均壓原因的簡述

對IGBT器件直接串聯(lián)是實現(xiàn)大功率IGBT的一種方式，這種串聯(lián)的電路依據(jù)的理論就是在觸發(fā)IGBT的時間和器件參數(shù)相同時，可以根據(jù)其耐壓值，串聯(lián)任意數(shù)量的器件。它的優(yōu)點是設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、易于控制而不必使用太多器件，因此深受歡迎。但是在使用時，這種器件的開關(guān)速度快，實際運行時一般僅需數(shù)十乃至數(shù)納秒，也就意味著這種串聯(lián)電路要求極高的單個器件均衡性。

然而，IGBT的個體之間在結(jié)構(gòu)上和觸發(fā)上都存在一定差異，盡管差異不大，但在整個IGBT組合開關(guān)的一瞬間，IGBT本身的反并聯(lián)二極管被強制關(guān)斷，由于它們的反向恢復電荷并不相同，導致速度差異，結(jié)果就引起動態(tài)電壓不均衡的問題。

2.2 實行均壓的方法

常見的動態(tài)均壓技術(shù)有兩種：柵極側(cè)主動均壓和負載側(cè)被動均壓。前者需要使用阻容二極管有源均壓法和脈沖變壓器耦合均壓法，后者則是利用一個緩沖吸收電路或箝位電路。

為了測試不同方法的效果，需要對兩種方式進行仿真試驗。電壓不均衡是因為延遲時間的差異，而當差異在300ns以下，電壓不均的問題就不會很明顯。因此，實驗設(shè)定的延遲時間為500ns。

研究人員先根據(jù)不同的方法設(shè)計出合適的電路，給出合適的電壓值或負載值，然后繪制相應的IGBT開通和關(guān)斷波形圖，比較采取均壓措施前后的變化。實驗發(fā)現(xiàn)，負載側(cè)被動均壓結(jié)構(gòu)簡單而且能有效減少電壓的不平衡，但在IGBT特性區(qū)別較大時，電路上的損耗會增加，而且影響IGBT開關(guān)的速度，更適合功率相對較小的情況。脈沖變壓器耦合法同樣效果明顯，而且對電路損耗、開關(guān)速度的影響都不大，但在變壓器參數(shù)的設(shè)計和選擇上要格外注意，否則效果會不理想。阻容二極管有源均壓法的優(yōu)勢則是穩(wěn)定電壓的用時短，可以保證系統(tǒng)的工作效率，并能用于多模塊IGBT的串聯(lián)使用。

3 對大功率IGBT電路并聯(lián)的研究

3.1 常用的并聯(lián)方式

為了以經(jīng)濟的方式實現(xiàn)IGBT更高等級的功率，對IGBT采取直接并聯(lián)的技術(shù)也是一種方法。常見的并聯(lián)方式有功率模塊級并聯(lián)、驅(qū)動級并聯(lián)和器件級并聯(lián)。功率模塊級并聯(lián)是指并聯(lián)相同功能和功率的模塊，優(yōu)勢是開發(fā)周期短、容易實現(xiàn)同一變流器不同功率等級的系列化擴展需求、可靠性高；但器件工作時的均流性和同步保護性都較差。驅(qū)動級并聯(lián)中的各IGBT器件都有獨立驅(qū)動器，可以試驗同步運行。由于不存在環(huán)流問題，其均流效果較好，但器件的故障保護不同步，且較多的驅(qū)動器意味著更高的成本。器件級并聯(lián)可以實現(xiàn)1個驅(qū)動器驅(qū)動多個器件，在小功率IGBT中應用普遍，但在大功率的IGBT中，由于共射環(huán)流、主電路平衡和器件差別的影響，技術(shù)上難度較大；不過，它可以確保驅(qū)動信號及故障保護的一致性，有利于減少故障、降低成本。

3.2 并聯(lián)電路的問題及研究

在IGBT并聯(lián)電路中，由于器件參數(shù)不一致、電路布局不對稱和設(shè)計不合理等原因，往往會引起通過IGBT器件的電流分配不均勻，而均流狀況不佳會造成不理想的輸出效果甚至器件和裝置的損壞。因此，有關(guān)人員進行了仿真試驗，以便研究不均流現(xiàn)象。

研究人員采取了電壓型全橋逆變電路的主電路設(shè)計，4個電臂均由2個并聯(lián)的三菱CM200DY-12E型號IGBT模塊組成。試驗發(fā)現(xiàn)，飽和導通壓降和集電極、發(fā)射極引線的等值電阻都會引起靜態(tài)不均流。第一種情況下，制造IGBT的工藝缺陷導致飽和導通壓降不一致，壓降較小的器件中，通過的電流更大。第二種情況里，引線長度有偏差時會導致兩極的等值電感和電阻的不同。盡管電阻的差異微小，但會對靜態(tài)電流產(chǎn)生較大影響，進而導致不均流。

當并聯(lián)的IGBT開通和關(guān)閉時間不一致時，就會引起動態(tài)不均流。導致這種差異的因素有驅(qū)動電路設(shè)計、柵極電阻、門檻電壓和密勒電容等。例如，電路設(shè)計時，進行共用驅(qū)動器和獨立驅(qū)動器的對比，發(fā)現(xiàn)前者在延遲上沒有差異，更容易實現(xiàn)動態(tài)均流。電容值越大，延遲時間就越長，越會影響電路的關(guān)斷。

此外，設(shè)計電路時，要注意合理的布局。首先，盡可能選用參數(shù)完全一致/匹配的器件；其次，IGBT會受到溫度影響，因此要保證把IGBT安裝在同一個散熱板上，實現(xiàn)對稱散熱。

4 結(jié)束語

在大功率的IGBT電路使用范圍愈發(fā)廣泛的過程中，不同電路設(shè)計各有優(yōu)勢，但缺陷也逐漸暴露。因此，目前重點研究了串、并聯(lián)中的缺點，以盡可能減小乃至消除它們的影響，促進大功率IGBT驅(qū)動電路的普及。

參考文獻

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[2]竇康樂，嚴仲明，李海濤，程志，吳銳，王豫.大功率IGBT模塊串聯(lián)動態(tài)均壓的研究[J].電測與儀表，2012（04）：87-91.

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[4]祁善軍，翁星方，宋文娟，黃南.大功率IGBT模塊并聯(lián)均流特性研究[J].大功率變流技術(shù)，2011（06）：10-14.

篇7

亞洲2號衛(wèi)星參數(shù)（以濟南為例）：

轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬：36MHz

工作頻段：上行5845－6425 MHz 、下行 3625－4200MHz

軌道位置：100.5°E

上/下行極化方式：線性雙極化

飽和功率通量密度SFD：－89.3dBW/m2

衛(wèi)星6A轉(zhuǎn)發(fā)器有效全向輻射功率EIRPs：40.6dBW

衛(wèi)星接收天線增益與噪聲溫度比G/T：－1.2dBW/K

濟南地理位置：經(jīng)度117°，緯度36.65°(ψ=36.65)，與衛(wèi)星的經(jīng)度差：Δλ=117―100.5=16.5°。根據(jù)計算天線EL(仰角)為44.0°， AZ(方位角)為206.4°，衛(wèi)星到地球站距離d為37498 Km。

上行系統(tǒng)鏈路計算

地球站使用9米發(fā)射天線，增益為53.1dB@6.2GHz。饋線系統(tǒng)損耗約為1dB，固態(tài)功率放大器輸出飽和功率為23dBW。對于QPSK調(diào)制信號，為防止頻譜包絡(luò)旁瓣再增長，至少需要回退1-2dB。即使按回退2dB計算，其上行EIRP可達74.1dBW。

1、租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬

一路視頻： 5Mbps

立體聲電視伴音： 0.256Mbps

六套立體聲廣播：6×0.256= 1.536Mbps；

圖文信息： 0.3552Mbps；

低速數(shù)據(jù)：0.0384 Mbps；

高速數(shù)據(jù)：2.048Mbps；

總信息速率: 5 + 0.256 +1.536+ 0.3552+0.0384+2.048=9.2336Mbps.

取開銷為信息率的2%， 則數(shù)據(jù)率為：9.2336×(1 + 0.02 ) = 9.418Mbps

傳輸速率Rb：取FEC = 3/4，RS糾錯編碼為(204，188)，則：

Rb=9.418×4/3×204/188= 13.626 Mbps

字符率 (QPSK調(diào)制) : 13.626÷2 = 6.813Mbaud

占用帶寬(滾降系數(shù)為0.4)： 6.813×1.4=9.538 MHz

加保護帶后租用帶寬：9.538+0.16=9.7 MHz

2、轉(zhuǎn)發(fā)器推至飽和所需的固態(tài)功放輸出功率

上行鏈路損耗Lu為199.52dB ，考慮到0.5dB的大氣吸收，可取200dB。

下行鏈路損耗Ld=195.53dB，考慮到0.5dB的大氣吸收，可取196.0dB。

由于租用的帶寬為9.7MHz，則分配到一個SCPC載波的EIRP值為：

40.6-10lg（36/9.7）=34.9dBw。

考慮到在多載波情況下保持良好的線性，轉(zhuǎn)發(fā)器的功率還應回退4dB左右，從而一個SCPC載波的EIRP值為：

EIRPS9.7 =34.9―4=30.9dBw。

衛(wèi)星公司提供的衛(wèi)星飽和通量密度為φ=-89.3 dBw /m2，則由φ=EIRPES-10lg(4πd2)可求出：

EIRPES=φ+101g(4πd2)=-89.3+162.48=73.18dBw

轉(zhuǎn)發(fā)器輸入功率回退：IPBO為6 dB

轉(zhuǎn)發(fā)器輸出功率回退：OPBO為3 dB

本載波所需上行功率：

EIRPE = EIRPES －IPBO -10lg(36/9.7)= 73.18－6-5.9= 61.28dBw

天線發(fā)射端口功率P= EIRPE - G = 61.28 - 53.1 =8.18dBw

考慮到功放到天線的饋線損耗約為2dB，因此固態(tài)功放的輸出功率應為10.18 dBw，即10.42w。

下行系統(tǒng)鏈路計算

天線和接收系統(tǒng)的噪聲溫度估算為80K。

Z為波茲曼常數(shù)1.38×10-23焦耳/K

1、2.4米接收天線：

天線直徑D = 2.4m

G2.4= 10lg[ (πD / λ)2•η]

= 10lg[ ( 2.4π/0.075 ) 2•0.65]

= 38 dB

(G/T)2.4 = 38- 10lg80

=19dB/K

(Eb/N0)2.4= EIRPS9.7-Ld+(G/T)2.4-10lgZ -10lg Rb=30.9-196+19-(-228.6)－71.3=11.2dB (門限5.5dB)

2、2米接收天線：

天線直徑D = 2m

G2= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]

= 10lg[ ( 2π/0.075) 2 •0.65]

= 36.6 dB

(G/T)2 = 36.6-10lg80

=17.6 dB /K

(Eb/N0)2= 30.9-196+17.6-(-228.6)－71.3=9.8dB(門限5.5dB)

3、1.5米接收天線：

天線直徑D =1.5m

G1.5= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]

= 10lg[ (1.5π/0.075) 2 •0.65]

= 34.1 dB

(G/T)1.5 = 34.1-10lg80

=15.1 dB /K

(Eb/N0)1.5= 30.9-196+15.1- (-228.6)－71.3= 7.3dB(門限5.5dB)

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關(guān)鍵詞：串聯(lián)電抗器 限制 短路電流 維護

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0096-02隨著南方電網(wǎng)網(wǎng)架的迅猛發(fā)展，用電需求的持續(xù)增長，一些發(fā)達地區(qū)的電力負荷日趨增大，而且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展也越來越復雜，線路距離短時，其短路電流水平超標的風險越來越突出，給電網(wǎng)的安全可靠運行帶來極大風險，而加裝限流電抗器來降低電網(wǎng)短路電流水平的方式則成為了最有效、最便捷、最經(jīng)濟的解決該問題的方式。500 kV縱江―寶安線路只有17.444 kM，線路長度短，需要加裝串聯(lián)電抗器工程12臺500 kV限流電抗器，電流4000 A，電抗21Ω，容量336 Mvar。是目前世界上運行容量最大、電壓等級最高的干式空心交流電抗器設(shè)備。這樣可以保障廣東東南片區(qū)電網(wǎng)的安全可靠運行，增強系統(tǒng)抵御運行風險的能力，降低電網(wǎng)短時電流水平。

1 短路電流超標原因及限制措施

500 kV電網(wǎng)等值零序阻抗大于正序阻抗是500 kV母線的三相短路電流大于單相短路電流的原因。從理論上分析，影響因素為：（1）系統(tǒng)主要500 kV電源點離負荷中心變電站距離較遠，因此近似認為500 kV電網(wǎng)正序組抗與負序組抗相等，三相與單相短路電流大小主要取決于正序與零序阻抗的大小；（2）系統(tǒng)500 kV線路平均長度較短，并聯(lián)條數(shù)多，主變壓器零序阻抗遠大于線路零序阻抗，因此500 kV電網(wǎng)短路電流大小主要取決于500 kV線路；（3）線路零序阻抗均大于其正序阻抗，一般取正序阻抗的3倍，因此，從500 kV母線往外看，其500 kV電網(wǎng)的正序等值阻抗小于零序等值阻抗。

限制短路電流的措施有：發(fā)展高一級電網(wǎng)，低壓電網(wǎng)分片或?qū)⒛妇€分列、分段運行，甚至將電網(wǎng)解列；采用高阻抗變壓器； 更換斷路器，對現(xiàn)有變電站增容改造；采用串聯(lián)電抗器。根據(jù)華東電網(wǎng)的實際情況和各種措施的費用及效果，在電網(wǎng)的合適地點安裝串聯(lián)電抗器是較為現(xiàn)實的措施。限制短路電流的益處是多方面的。

（1）直接減輕斷路器的開斷負擔，有助于減少維修并延長壽命；

（2）限制流過重要電氣設(shè)備的短路電流，避免設(shè)備損壞；

（3）減少線路電壓損耗和發(fā)電機失步概率；

（4）減少故障時超高壓輸電網(wǎng)附近的電磁污染。

現(xiàn)在500 kV縱江―寶安線路采用加裝串聯(lián)電抗器這種技術(shù)措施，可以有效地抑制系統(tǒng)的短路電流。目前500 kV大限流電抗器運行情況良好。

2 限流電抗器結(jié)構(gòu)介紹

500 kV母線串聯(lián)限流電抗器，額定電感2x33.4 mH，額定電流4000 A，因為容量相當大，所以造成電抗器本體尺寸比常規(guī)電抗器尺寸要大出很多。為了盡最大可能減小設(shè)備的尺寸和重量，降低運輸難度，因此設(shè)計為兩臺串聯(lián)使用，電抗器采用耐熱性能高的絕緣材料，以提高設(shè)備可靠性及熱備用。干式空心電抗器在運行中，不可避免的在其附近產(chǎn)生漏磁場。尤其是大容量的電抗器，在其附近會產(chǎn)生很大的漏磁場，使得電抗器附近的金屬物感應出較大的渦流損耗，尤其對鐵磁物質(zhì)，其感應的渦流損耗造成的溫度，常常達到不能允許的程度。因此，在設(shè)計大容量干式空心電抗器時，禁忌使用鐵磁物質(zhì)作為電抗器的任何部件。對于電抗器支撐部位，必須選用與磁力線垂直的大截面時，一般選用無磁鋼材料，這樣，不僅何以保證電抗器的整體機械強度，還可以大大降低由交變磁場產(chǎn)生的渦流損耗。由于系統(tǒng)電壓較高，根據(jù)經(jīng)驗，當電抗器運行于戶外時，為提高電抗器本體絕緣性能，保證線圈使用壽命，減少局布放電發(fā)生，需要加裝防雨裝置。

3 維護注意事項

3.1 正常巡視（不停電）的項目和要求

巡視一般要求：

（1）對產(chǎn)品進行目測，檢查產(chǎn)品是否完整，重點檢查均壓件有無明顯松脫或掉落）。

（2）檢查線圈表面油漆有無脫落，有無變色、起泡、掉漆，設(shè)備表面應清潔，標志清晰、完善。

（3）檢查絕緣子表面有無顏色異常焦黑、裂紋、閃絡(luò)。

（4）查看鋼構(gòu)件和底架生銹腐蝕情況，各法蘭處緊固螺絲緊固情況。

（5）檢查設(shè)備上是否有異物。

（6）查看是否從電抗器內(nèi)部發(fā)出異常的聲響，電抗器噪音A計權(quán)聲壓值應小于62.4 dB（A）。查看電抗器內(nèi)部是否有燒焦的氣味或痕跡。

（7）引線接觸良好，接頭無過熱，各連接引線無發(fā)熱、變色。各個部位溫升的限值如表1，表1為電抗器運行在額定電流下的溫升限值，實際溫升應根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)進行檢測。

（8）在外的接線端子應無過熱情況。每月對外露導電接觸面進行一次紅外測溫。

（9）接地可靠，周邊金屬物無異常發(fā)熱現(xiàn)象。

（10）場地清潔無雜物，無雜草。

3.2 停電維護及試驗項目與周期

見表2。

3.3 發(fā)生線路短路故障時注意事項

每次發(fā)生短路故障后，電抗器受到短路電流的作用，要檢查電抗器是否有位移，支撐絕緣子是否松動扭傷，檢查絕緣瓷頂部和底部金屬澆注部位有無松脫或開裂，引線有無彎曲，絕緣子底座的接地線應完整，絕緣支柱有無破碎，有無放電聲及燒焦氣味。

4 結(jié)語

串聯(lián)電抗器投運至今，已經(jīng)安全穩(wěn)定運行了一年左右。在500 kV縱江―寶安線路加裝電抗，可將該線路短路電流控制在50 kA以下，對降低500 kV縱江站短路電流也有比較明顯的效果，以此增加廣東電網(wǎng)運行方式的靈活性，同時也為今后串聯(lián)電抗器在廣東電網(wǎng)的推廣應用積累經(jīng)驗。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)圖論；節(jié)點導納矩陣；穩(wěn)壓電路；串聯(lián)反饋

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A

文章編號：1004373X(2008)0516504

Research on Analysis of Transistor Constant-voltage Circuit Based on Feedback in Series

LI Rong,WANG Xiaohong

(Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang,712000,China)

Abstract：In this paper,based on the view point of network graph theory,we build the mathematics model of linear network which contains controlled devices.Then,the explicit function descriptive relationships of the electric parameter which belong to the whole network are given out.Using the parameter separating out method,we resolve the problems of the electronic circuit model.As a result,we make the network analysis systematically and build the foundation for the computer analyzing and designing.According to the characteristics of electronic circuits,a node-matrix analytical method is used to deduce the analytic equations.These equations are used to computing the constant-voltage coefficient,the output resistance of the constant-voltage source.Furthermore,we analyze the performance alternation of the constant-voltage source caused by the changes of circuits′ parameters and structure qualitatively and quantitatively.

Keywords：network graph theory;node matrix;constant-voltage circuit;feedback in series

1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的計算模型

串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中含有的元器件種類繁多，把他作為我們研究問題的對象， 使得研究結(jié)果具有普遍性。串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路如圖1所示。圖中，[AKU?]i為電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后的輸出電壓值；VT1為調(diào)整管，VT2為放大管，VD為穩(wěn)壓管， 內(nèi)阻為r。假設(shè)，VT1的參數(shù)為rbe1,β1；VT2的參數(shù)為rbe2,β2。

根據(jù)電路圖可知電路有5個獨立節(jié)點，輸入為節(jié)點1，輸出為節(jié)點5，其余節(jié)點按順序標于圖中。

根據(jù)放大電路導納矩陣的建立方法，可以對此電路建立計算模型。

(1) 首先去掉晶體管VT1和VT2，寫出剩余部分電路的導納矩陣。

此導納矩陣即是用來描述串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的數(shù)學模型。對于穩(wěn)壓電源而言，我們所關(guān)心的是穩(wěn)壓電源的輸出電壓是否恒定、輸出電阻是否很小、穩(wěn)壓系數(shù)是否很小。有了穩(wěn)壓電源的數(shù)學模型，下一步的問題就是如何對數(shù)學模型進行求解。

2 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標的求解

2.1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標的求解

對于直流穩(wěn)壓電路來說，可以假設(shè)有兩個外加恒流源電流，分別記為[AKI?]│1和[AKI?]│n，方向以從外節(jié)點流入為正。這樣整個電路的方程組包括反映信號源和負載的方程各一個。由于對外只有兩個節(jié)點，可以用兩個方程來描述，再考慮外加恒流源和支路電流關(guān)系的兩個方程，總共6個方程來描述。利用直流穩(wěn)壓電源的節(jié)點導納矩陣，可以得到端口方程：

式中，Δ為穩(wěn)壓電路節(jié)點導納矩陣的行列式；Δ11為此導納矩陣中位于第1行第1列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δn1為此導納矩陣中位于第n行第1列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δ1n為此導納矩陣中位于第1行第n列的元素所對應的代數(shù)余子式；Δnn為此導納矩陣中位于第n行第n列的元素所對應的代數(shù)余子式。

由圖1可知[AKI?]│1=[AKI?]1,[AKI?]│5=[AKI?]5，并代入式(6)，得:

式(11)和式(13)就是描述穩(wěn)壓電路質(zhì)量指標的解析式，從而作為求解穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標的依據(jù)。對于直流穩(wěn)壓電源來說，只要建立形如式(3)的節(jié)點導納矩陣，并計算出他的行列式以及相應的代數(shù)余子式Δ,Δ11,Δ15,Δ55,Δ11,55，代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14)，就可以求出穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)及輸出電阻。

3 參數(shù)變化和電路結(jié)構(gòu)的改變對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

用以衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓特性的指標是質(zhì)量指標。在電子線路中常用的質(zhì)量指標有穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻和紋波電壓等。對于穩(wěn)壓電源來說，穩(wěn)壓電源的輸出電壓越穩(wěn)定、輸出電阻越小、穩(wěn)壓系數(shù)越低，穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓效果就越好。通過對穩(wěn)壓電源的分析，根據(jù)不同的需要可以采用不同的方法來改變相應的質(zhì)量指標。下面針對幾種不同的方法給出相應性能指標的解析式。

3.1 參數(shù)變化對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

造成電路參數(shù)變化的原因大致有兩種:第一種是自然條件發(fā)生變化引起的。常見的有環(huán)境溫度的變化，會造成晶體管輸入電阻rbe、電流放大系數(shù)β等發(fā)生變化，勢必會造成晶體管節(jié)點導納矩陣中的元素值發(fā)生變化；第二種是人為因素造成的，比如改變電阻值，更換晶體管等，也會改變晶體管節(jié)點導納矩陣中相應的元素值。這兩種情況，僅僅是改變了放大電路導納矩陣中的某些元素的值，并不會改變放大電路的節(jié)點數(shù)。在分析參數(shù)變化對穩(wěn)壓電源性能指標的影響時，可以采用相關(guān)的解析式求得相應的數(shù)值和參量變化后性能指標的相對變化率。

在此以更換調(diào)整管為例，說明其對穩(wěn)壓電源的性能的影響。為了提高穩(wěn)壓電源的輸出電流，我們可以采用大功率的晶體管作為穩(wěn)壓電源的調(diào)整管。此時電路的節(jié)點數(shù)不發(fā)生變化，放大電路的附加矩陣[WTHX]Y[WTBX]δ就是調(diào)整管的節(jié)點導納矩陣[WTHX]Y[WTBX]VT1，既有:

式(15)中的行號、列號b,c,e應分別與晶體管的基極、集電極和發(fā)射極在穩(wěn)壓電源中的實際編號相對應。對于┩1所示的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源來說，b,c,e分別對應于節(jié)點2、節(jié)點1和節(jié)點50,在式(15)中，他的二階及二階以上的高階子式的行列式都為零，只有6個一階子式為非零值，可以找到由[WTHX]Y[WTBX]δ造成的相應代數(shù)余子式的增量值：

到第e行上，然后去掉第b行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式；Δij,(c+e)(b+e)為在[WTHX]Y[WTBX]矩陣中去掉第i行第j列，把第c行加到第e行上，把第b列加到第e列上，然后去掉第c行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式。

有了式(16)，可以得到更換晶體管之后對穩(wěn)壓電源性能指標造成的影響：

(1) 穩(wěn)壓系數(shù)

3.2 電路結(jié)構(gòu)的改變對穩(wěn)壓電源性能指標的影響

為了改善電子電路的性能，可能需要添加一條支路，或者把原有的某條支路改變接點的位置，或者插入某個環(huán)節(jié)，或者將兩個節(jié)點短路等，這都使得電路結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化。這種變化不僅改變了導納矩陣中元素的位置，甚至會擴大或縮小導納矩陣的階數(shù)。為了方便分析問題，假設(shè)放大電路的節(jié)點數(shù)不變，從而研究電路結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化對穩(wěn)壓電源性能指標產(chǎn)生的影響。

3.2.1 在不同節(jié)點處加接電容對紋波系數(shù)的影響

對于圖1所示的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，為了減小紋波系數(shù)，常采用對地跨接一個大電容的方法來實現(xiàn)。至于這個電容的容值有多大，接在哪個節(jié)點上，我們要經(jīng)過理論計算和實際物理實驗加以驗證并得到確定。下面針對此電路，求解在不同的節(jié)點處跨接相同電容的情況下的紋波系數(shù)的解析式。

(1) 在i=2,k=0處跨接電容C1，此時附加矩陣為：

參考文獻

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［2］王增福,李涎,魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

［3］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].4版.北京:高等教育出版社,1999.

［4］童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].2版.北京:高等教育出版社,1988.

［5］沈尚賢.電子技術(shù)導論[M].北京:高等教育出版社,1986.

［6］鄧漢馨,鄭家龍.模擬電子技術(shù)基本教程[M].北京:高等教育出版社,1988.

作者簡介

李 戎 女，1960年出生，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院副教授，碩士。

篇10

1．鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點.

2．理解串聯(lián)電路的等效電阻和計算公式.

3．會用公式進行簡單計算.

能力目標

1．培養(yǎng)學生邏輯推理能力和研究問題的方法.

2．培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力.

情感目標

激發(fā)學生興趣及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，加強思想品德教育.

教學建議

教材分析

本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個10Ω的電阻入手引入課題，從實驗得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計算公式是本節(jié)的重點，用等效的觀點分析串聯(lián)電路是本書的難點，協(xié)調(diào)好實驗法和理論推導法的關(guān)系是本書教學的關(guān)鍵．

教法建議

本節(jié)擬采用猜想、實驗和理論證明相結(jié)合的方式進行學習.

實驗法和理論推導法并舉，不僅可以使學生對串聯(lián)電路的總電阻的認識更充分一些，而且能使學生對歐姆定律和伏安法測電阻的理解深刻一些．

由于實驗法放在理論推導法之前，因此該實驗就屬于探索性實驗，是伏安法測電阻的繼續(xù)．對于理論推導法，應先明確兩點：一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點．二是對歐姆定律的應用范圍要從一個導體擴展到幾個導體（或某段電路）計算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時，常出現(xiàn)一個“總”字，對“總”字不能單純理解總和，而是“總代替”，即“等效”性，用等效觀點處理問題常使電路變成簡單電路．

--方案

1．引入課題

復習鞏固，要求學生思考，計算回答

如圖所示，已知，電流表的示數(shù)為1A，那么

電流表的示數(shù)是多少？

電壓表的示數(shù)是多少？

電壓表的示數(shù)是多少？

電壓表V的示數(shù)是多少？

通過這道題目，使學生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系

（1）串聯(lián)電路中各處的電流相等．

（2）串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和．

在實際電路中通常有幾個或多個導體組成電路，幾個導體串聯(lián)以后總電阻是多少？與分電阻有什么關(guān)系？例如在修理某電子儀器時，需要一個10的電阻，但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻，而只有一些5的電阻，那么可不可以把幾個5的電阻合起來代替10的電阻呢？

電阻的串聯(lián)知識可以幫助我們解決這個問題．

2．串聯(lián)電阻實驗

讓學生確認待測串聯(lián)的三個電阻的阻值，然后通過實驗加以驗證．指導學生實驗．按圖所示，連接電路，首先將電阻串聯(lián)入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)（如3V），電流表的讀數(shù)為0．6A，根據(jù)伏安法測出.

然后分別用代替，分別測出．

將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點之間，提示學生，把已串聯(lián)的電阻與當作一個整體（一個電阻）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時讀數(shù)為0．2A，根據(jù)伏安法測出總電阻．

引導學生比較測量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.

再串入電阻，把已串聯(lián)的電阻當作一個整體，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時示數(shù)為0．1A，根據(jù)伏安法測出總電阻．

引導學生比較測量結(jié)果，得出總電阻與的關(guān)系：.

3．應用歐姆定律推導串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系：

作圖并從歐姆定律分別求得

在串聯(lián)電路中

所以

這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導體的電阻之和．

4．運用公式進行簡單計算

例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上，求這串聯(lián)

電路中的電流

讓學生仔細讀題，根據(jù)題意畫出電路圖并標出已知量的符號及數(shù)值，未知量的符號．

引導學生找出求電路中電流的三種方法

（1）（2）（3）

經(jīng)比較得出第（3）種方法簡便，找學生回答出串聯(lián)電路的電阻計算

解題過程

已知V，求I

解

根據(jù)得

答這個串聯(lián)電路中的電流為0.3A.

強調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對應同一段電路.

例二有一小燈泡，它正常發(fā)光時燈絲電阻為8.3，兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源，要使燈泡正常工作，需要串聯(lián)一個多大的電阻？

讓學生根據(jù)題意畫出電路圖，并標明已知量的符號及數(shù)值，未知量的符號.

引導學生分析得出

（1）這盞燈正常工作時兩端電壓只許是2.5V，而電源電壓是6V，那么串聯(lián)的電阻要分擔的電壓為

（2）的大小根據(jù)歐姆定律求出

（3）因為與串聯(lián)，通過的電流與通過的電流相等.

（4）通過的電流根據(jù)求出.

解題過程

已知，求

解電阻兩端電壓為

電路中的電流為