RC串联电路的阻抗

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编号：＿6＿号授课教师：＿＿＿宋翠平＿＿＿＿＿授课时间：＿5＿月＿＿＿＿

步骤教学内容

教

学

方

法

教

学

手

段

学

生

活

动

时

间

分

配

明确目标

一、明确目标：

教师解读学习目标

二、引入

任务1：

分析RC串联电路应把握的基本原则

1、串联电路中电流处处相等，选择正弦电流为参考正弦

量。2、电容元件两端电压uC相位滞后其电流iC相位π/2。

教师讲解RC串联电路电压间的关系

讲授

(口

述)

演示

启发

提问

讨论

展示

实物

展示

课件

板书

个别

回答

小组

讨论

代表

发言

7分

钟

操作示范一、教师讲解RC串联电路的阻抗

对进行处理，得：

式中U——电路总电压的有效值，单位是伏[特]，符

号为V；

I——电路中电流的有效值，单位是安[培]，符

号为A；

|Z|——电路的阻抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。

其中

2

2

C

X

R

Z+

=

。|Z|是电阻、电容串联电路的阻抗，

它表示电阻和电容串联电路对交流电呈现阻碍作用。阻抗的

大小决定于电路参数（R、C）和电源频率。

阻抗三角形与电压三角形是相似三角形，阻抗

角?也就是电压与电流的相位差的大小为

?的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与

电压、电流大小无关。

教师

示范

课件

演示

教师

提问

课件

板书

演示

学生

抢答

小组

抢答

10

分

钟

二、教师讲解RC串联电路的功率

将电压三角形三边同时乘以I，就可以得到

功率三角形，如图4所示。

在电阻和电容串联的电路中，既有耗能元件

电阻，又有储能元件电容。因此，电源所提供的

功率一部分为有功功率，一部分为无功功率。且，

视在功率S与有功功率P、无功功率Q的关系遵从下

式：

2

2

C

Q

P

S+

=

电压与电流间的相位差?是S

和P之间的夹角。

合作

学习

任务2

学生分析讨论试做下面习题：

在电子技术中，常常用到下图所示的电阻、电容串联电

路。其中C=10μF，R=Ω,输入电压Ui=5V,频率f=100Hz。求：

UC及输出电压U0各是多少ui与u0的相位差是多少

启发

诱导

重点

讲解

个别

指导

课件

板书

个人

操作

小组

操作

20

分

钟

解：该电路为RC串联电路，根据题意，以电流为参考正弦量，uR与i同相，u0（也就是电容器两端的电压uC）滞后I 900，ui超前u0 600。作出电流、电压相量图，如图所示。

因为φ+600=900，所以φ=900-600=300。

由阻抗三角形可知：

tanφ=XC/R

所以电阻的阻值为：

R=XC/tanφ

=1/2πfCtanφ

=1/(2××100××10-6×tan300)

≈23000Ω

输出电压U0的大小为：

U0=Uisinφ=1×sin300=

任务4

学生总结本节课的知识点

1、RC串联电路电压间的数量关系为

2

2

R

C

U

U

U+

=

。

2、RC串联电路的阻抗

2

2

C

X

R

Z+

=

。

3、电压与电流的相位差的大小为。?的大小只与电路参数R、C和电源频率有关，与电压、电流大小无关。

4、RC串联电路的功率：有功功率为：P=I2R；电路的无

第三讲电阻串、并联连接的等效变换

《电工基础》教案 课 题： 第三讲 电阻串、并联连接的等效变换 教学目的: 1、了解电阻串联、并联和混联电路及其应用 2、掌握混联电路的等效变换和计算 教学重点: 电阻串联、并联和混联电路及其应用；混联电路的等效变换和计算 教学难点： 电阻的等效变换 教学方法： 讲授法 举例法 教学课时： 2课时 教学过程 时间分配 I 、新课导入： 什么是电阻？其常用的连接方式有哪几种？引入新课 4 II 、新授内容 一、电阻的串联 1. 定义：将两个或多个电阻一个一个地首尾相接，中间没有分支的连接方式叫做电阻的串联。 2. 特点： （1）等效电阻：R=R 1+R 2+…+R n （2）通过各电阻的电流相等 （3）分压关系：U 1/R 1=U 2/R 2=……=U n /R n =I （4）功率分配：P 1/R 1=P 2/R 2=……=P n /R n =I 2 分压公式：u k =R k i=R k /r ·u 因此两个电阻串联时： 80’ i R 1+u －R 2R n R i +u － +u 1 － + u 2 －+u n － u R R R u 2 11 1+=u R R R u 2 12 2+=

二、电阻的并联 1、定义：电路中两个或两个电阻联接在两个公共的节点之间，则这样的联接法称为电阻的并联。 2.特点： （1）各个电阻两端的电压相等，都等于端口电压，这是并联的主要 特征。 （2）电阻的并联端电流等于各电阻电流之和。 （3）电阻的并联等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和。 （4）并联电路具有分流作用，且各电阻的电流与它们的电导成正 比，与它们的电阻成反比。 （5）并联电路中总功率等于各支路电阻消耗功率之和。各支路电阻 所消耗的功率与各支路电阻的阻值成反比，与它们的电导成正比。 分流公式： 两个电阻并联时： 二、电阻的混联 1、定义：电路中包含既有串联又有并联，电阻的这种连接方式称为电阻的混联。 2、应用： A 等电位分析法 等电位分析法等电位分析法等电位分析法 关键：将串、并联关系复杂的电路通过一步步地等效变换，按电阻串联、并联关系，逐一将电路化简。 等电位分析法步骤： ( 1)、确定等电位点、标出相应的符号。 导线的电阻和理想电流 i 1 i 2 i n R 1 i +u － R 2 R n R i +u － i R R R u i k k k == i R R R i 2 12 1+= i R R R i 2 11 2+=

串并联电路中的等效电阻计算公式

串、并联电路中的等效电阻及计算公式 串、并联电路中的等效电阻 学习目标要求： 1．知道串、并联电路中电流、电压特点。 2．理解串、并联电路的等效电阻。 3．会计算简单串、并联电路中的电流、电压和电阻。 4．理解欧姆定律在串、并联电路中的应用。 5．会运用串、并联电路知识分析解决简单的串、并联电路问题。 中考常考内容： 1．串、并联电路的特点。 2．串联电路的分压作用，并联电路的分流作用。 3．串、并联电路的计算。 知识要点： 1．串联电路的特点 （1）串联电路电流的特点：由于在串联电路中，电流只有一条路径，因此，各处的电流均相等，即；因此，在对串联电路的分析和计算中，抓住通过各段导体的电流相等这个条件，在不同导体间架起一座桥梁，是解题的一条捷径。

（2）由于各处的电流都相等，根据公式，可以得到 ，在串联电路中，电阻大的导体，它两端的电压也大，电压的分配与导体的电阻成正比，因此，导体串联具有分压作用。串联电路的总电压等于各串联导体两端电压之和，即 。 （3）导体串联，相当于增加了导体的长度，因此，串联导体的总电阻大于任何一个串联导体的电阻，总电阻等于各串联导体电阻之和，即。如果用个阻值均为的导体串联，则总电阻。 2．并联电路的特点 （1）并联电路电压的特点：由于在并联电路中，各支路两端分别相接且又分别接入电路中相同的两点之间，所以各支路两端的电压都相等，即。因此，在电路的分析和计算中，抓住各并联导体两端的电压相同这个条件，在不同导体间架起一座桥梁，是解题的一条捷径。 （2）由于各支路两端的电压都相等，根据公式，可得 到，在并联电路中，电阻大的导体，通过它的电流小，电流的分配与导体的电阻成反比，因此，导体并联具有分流作用。并联电路的总电流等于各支路的电流之和，即 。

并联电路中的电阻关系

四、并联电路中的电阻关系 五、欧姆定律的应用 【学习要求】 1．知道什么是并联电路，能区别串联电路和并联电路。 2．理解并联电路中各个导体的电流、电压、电阻跟电路的总电流、总电压、总电阻的关系。 3．能运用欧姆定律求解并联电路的常见问题。 【知识讲解】 一、知识回顾 1．电路的联接有两种基本方式，一种是将元件逐个顺次地联接起来，叫做串联；另一种是将元件并列地连接起来，叫做并联。 2．串联电路电流无分支，并联电路中电流要分成两条或多条支路；串联电路可以同时控制，而并联电路可以分别控制。 二、并联电路 1．问题的提出 修电子仪器时，需要一个5千欧的电阻，而手头只有20千欧、10千欧等多个电阻，那么可以把20千欧或10千欧的电阻组合起来代替？ 并联电阻的知识，可以帮助我们解决这类问题，也可以用几个阻值大一些的电阻组合起来形成一个总电阻来代替一个阻值小的电阻。 2．电阻的并联，把几个电阻并列地连接起来叫电阻的并联.如图 我们学过并联电路的部分特点 a. 并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和 I ＝I 1＋I 2 b. 并联电路里，各支路两端的电压相等 U ＝U 1＝U 2 利用上面并联电路中两个特点和欧姆定律，可以推导出电阻并联后的总电阻与各个电阻之间的关系。 如图所示： 设并联电阻的阻值为R 1、R 2，并联后的总电阻为R ，由于各支路的电阻R 1、R 2两端的电压都等于U ， 根据欧姆定律，可求得： 支路电流1 1R U I = 和 22R U I = 干路上的电流R U I = ，其中R 为并联电路的总电阻 ∵ I ＝I 1＋I 2 即2 1R U R U R U + = 又∵ U ＝U 1＋U 2 故211 11R R R + = 3．结论：这表明并联电路的总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。 提出的问题，现在可以知道了，把两只10千欧的电阻并联起来就可以得到5千欧的电阻了。 从决定电阻大小的因素来看，把几个电阻并联起来，总电阻比任何一个电阻都小，这相当于增大了导体的横截面积。 三、对2 11 11R R R + =的理解 ①并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小，即：R ＜R 1，R ＜R 2，可以理解为电阻并联时，相当于增加了导体的横截面积，而横截面积越大，导体电阻越小；例如，一个6欧和一个3欧的电阻并联后，总电阻为2欧，小于任何一个并联电阻。 ②并联电阻越多，相当于横截面积越大，所以总电阻越小；例如，一个6欧、一个3欧和一个2欧的电阻并联后，6欧与3欧的等效电阻为2欧，再与2欧的电阻并联，总电阻为1欧，同样小于任何一个并联电阻。 ③如果并联电路的某一个电阻变大，此时总电阻也会变大。一个6欧和一个3欧的电阻并联后，总电阻为2欧；当用另一个6欧的电阻代替3欧的时，等效电阻变为3欧，变大了。

并联电阻的等效计算公式

并联电阻的等效计算公式.txt 并联电阻的等效计算公式为： 1R =1R1 +1R2 +…+1Rn (1) 使用该公式时，有两种情况计算比较方便： ① 并联的电阻比较少时，如两个电阻并联时，一般都是直接由公式R=R1×R2R1+R2 求得等效电阻 ; ② 当并联的n个电阻阻值相等时，等效电阻为 R=R1n 。 但当多个电阻并联且电阻值又都不相等时，计算就比较烦琐，为此，本文对公式(1)进行了变形，使多个电阻的并联计算变得简化。 将公式(1)变形可得： R= 1 1R1 +1R2 +…+1Rn = Ri RiR1 +RiR2 +…+RiRn = Ri K1+K2+…+Kn (2) 其中K1=RiR1 ，K2=RiR2 ，… Kn=RiRn ，Ri为n个并联电阻中的一个，Ri的选择可遵循如下的规则： ① 选能被其它电阻整除的一个电阻作Ri 例1 有三个电阻并联，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=18Ω，则选电阻R3作为被除电阻Ri，即： K1=183 =6，K2=186 =3， K3=1818 =1 等效电阻 R=Ri K1+K2+K3 = 18 6+3+1 =2Ω ②当找不到一个电阻能被其它电阻整除时，选阻值最大的电阻作为被除电阻Ri 。 例2 三个电阻R1=8Ω，R2=10Ω，R3=12Ω并联，则选阻值最大的电阻R3=12Ω作为被除电阻Ri，计算就比较方便，此时有: K1=128 =1.5，K2=1210 =1.2，K3=1212 =1 等效电阻 R=Ri K1+K2+K3 = 12 1.5+1.2+1 =12 3.7 =3.24Ω 当然,也可以任选一个电阻作为被除电阻Ri，但与选择阻值最大的电阻作为被除电阻时相比，计算时小数增多,增加了烦琐程度，甚至影响计算精度. 例如,例2中，选8Ω的电阻作为被除电阻Ri，则有： K1=88 =1，K2=810 =0.8，K3=812 =0.67 得等效电阻 R=Ri K1+K2+K3 = 8 1+0.8+0.67 =8 2.47 =3.23Ω 可见,计算比上例烦琐,精度也有所降低. ③也可以选择n个电阻之外的任意一个阻值作被除电阻，这个电阻可以选成能被所有的n个电阻整除，这样计算更方便。 例如，例2中的三个电阻R1=8Ω，R2=10Ω，R3=12Ω并联时，可选一个能被三个电阻都整除的数值作被除电阻值，如选120Ω，则有： K1=1208 =15，K2=12010 =12，K3=12012 =10 等效电阻 R= Ri K1+K2+K3 = 120 15+12+10 = 120 37 =3.24Ω 结果与例2一致，但计算中少了小数，更容易被接受。 公式(2)的物理意义，就是把所有的电阻都折算成电阻Ri的并联，共折算成K1+K2+…+Kn 个Ri的并联，如上述例1中把所有的电阻都折算成18Ω电阻的并联,将3Ω看作是6个18Ω的电阻并联，6Ω的电阻可看作3个18Ω的电阻并联。上述例2中把所有的电阻都折算成8Ω电阻的并联,10Ω电阻可看作0.8个8Ω的电阻并联,12Ω可看作0.67个8Ω的电阻并联.其中0.8个8Ω的电阻可以这样理解,将8Ω的电阻纵向剖成10份,每份的截面积是原来的十分之一,电阻是原来的十倍(80Ω),取其中的8份并联,即为0.8个8Ω的电阻并联. 综上所述，运用公式(2)计算等效电阻，比公式(1)简单，尤其是当并联的电阻较多时，分解了难点，计算显得更方便了。 . 第 1 页

电阻串、并联连接的等效变换

电工基础》教案

3）分压关系： U 1/R 1=U 2/R 2=?? =U n /R n =I 2 4）功率分配： P 1/R 1=P 2/R 2=??=P n /R n =I 2 分压公式： u k =R k i=R k /r · u u + － 二、电阻的并联 1、定义： 电路中两个或两个电阻联接在两个公共的节点之间，则 这 样的联接法称为电阻的并联。 2. 特点： u 1 R 1 u R 1 R 2 u 2 R 2 u 2 R 1 R 2 uR 1)各个电阻i k 两端的电压相等， i 都等于端口电压， 这是并联的主 要 特征。 R k R k 电阻的并联端电流等R 于2 各电阻电流之和 电阻的并联等效i1电R 阻1的R 倒2 i 数等于各电阻i2 并联电路具有分流作用，且各电阻的电流与它们的电导成正 比，与它们的电阻成反比。 5)并联电路中总功率等于各支路电阻消耗功率之和。 各支路电阻 所消耗的功率与各支路电阻的阻值成反比，与它们的电导成正比。 2) 3) 4) R 1 倒数R 1之和R 2。 分流公式： 两个电阻并联时： 二、电阻的混联

1、定义： 电路中包含既有串联又有并联，电阻的这种连接方式称 为电阻的混联。 2、应用： A 等电位分析法 等电位分析法等电位分析法等电位分析法 关键：将串、并联关系复杂的电路通过一步步地等效变换，按电阻 串联、并联关系，逐一将电路化简。 等电位分析法步骤： ( 1) 、确定等电位点、标出相应的符号。 导线的电阻和理想电流 表的电 阻可以忽略不计，对等电位点标出相应的符号。 (2) 、画出串联、并联关系清晰的等效电路图。 由等电位点先确定电阻的连接关系，再画电路图。根据支路多少， 由简至繁，从电路的一端画到另一端。 (3) 、求解 根据欧姆定律， 电阻串联、 并联的特点和电功率计算公 式列 出方程求解。 2、繁杂混联电路等效电阻的求法： ① 在原电路图中给每一个连接点标注一个字母； ② 按顺序将各字母沿水平方向排列，待求端字母放在始末两 端； ③ 最后将各电阻依次填入相应的字母之间； ④ 求出等效电阻。 将 A 、B 、C 各点沿水平方向排列，如图 c 所示。 将 R 1—R 5依次填入相应的字母之间。 R 1 与 R 2 串联在 A 、 C 之间， R 4 在 A 、B 之间， R 5在 A 、C 之间，即可画出等 2) 3) 解：(1) 其中 按要求在原电路中标出字母 C ，如图 b 所示。

复杂电路等效电路

复杂电阻网络的处理方法 在物理竞赛过程中经常遇到，无法直接用串联和并联电路的规律求出整个电路电阻的情况，这样的电路也就是我们说的复杂电路，复杂电路一般分为有限网络和无限网络。那么，处理这种复杂电路用什么方法呢？下面，我就结合自己辅导竞赛的经验谈谈复杂电路的处理方法。 一：有限电阻网络 原则上讲解决复杂电路的一般方法，使用基尔霍夫方程组即可。它包含的两类方程出自于两个自然的结论：（1）对电路中任何一个节点，流出的电流之和等于流入的电流之和。电路中任何一个闭合回路，都符合闭合电欧姆定律。下面我介绍几种常用的其它的方法。 1：对称性简化 所谓的对称性简化，就是利用网络结构中可能存在的对称性简化等效电阻的计算。它的效果是使计算得以简化，计算最后结果必须根据电阻的串、并联公式；电流分布法；极限法等来完成。 在一个复杂的电路中，如果能找到一些完全对称的点，那么当在这个电路两端加上电压时，这些点的电势一定是相等的，即使用导线把这些点连接起来也不会有电流（或把连接这些点的导线去掉也不会对电路构成影响），充分的利用这一点我们就可以使电路大为简化。 例（1）如图1所示的四面体框架由电阻都为R的6根电阻丝连接而成，求两顶点A、B间的等效电阻。 图1 2 分析:假设在A、B两点之间加上电压，并且电流从A电流入、B点流处。因为对称性，图中CD两点等电势，或者说C、D 间的电压为零。因此，CD间的电阻实际上不起作用，可以拆去。原网络简化成简单的串、并联网络，使问题迎刃而解。 解：根据以上分析原网络简化成如图2所示的简单的串、并联网络，由串、并联规律得 R AB=R/2 例（2）三个相同的金属圈两两正交地连成如图所示的形状，若每一个金属圈的原长电阻为R，试求图中A、B两点之间的等效电阻。 图3 图4 图5 分析：从图3中可以看出，整个电阻网络相对于AB的电流流入、流出方式上具有上下对称性，因此可上下压缩成如图所时的等效减化网络。从如图4所示的网络中可以看出，从A点流到O电流与从O点到B电流必相同；从A1点流到O电流与从O点到B1电流必相同。据此可以将O点断开，等效成如图5所示的简单网络，使问题得以求解。解：根据以上分析求得R AB=5R/48 例（3）如图6所示的立方体型电路，每条边的电阻都是R。求A、G之间的电阻是多少？ 分析: 假设在A 、G两点之间加上电压时，显然由于对称性D、B、E 的电势是相等的，C、F、H的电势也是相等的，把这些点各自连起来，原电路就变成了如图7 A D B C D C A B A A B A' B' B A B' A B C D A