趙 凱

(營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115000)

隨著國(guó)家教育體制改革的需要和人才發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移職業(yè)教育的地位作用越來(lái)越突出，如何完善職業(yè)教育，把高職院校的學(xué)生培養(yǎng)成為國(guó)家棟梁之才，社會(huì)需求有用之人，擺在每位高職院校專業(yè)課教師面前，下面以分析復(fù)雜電路的解題方法和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)幫助學(xué)生消化理解知識(shí)，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性為主線和大家一起探討學(xué)習(xí)。

在實(shí)際電路中電路的結(jié)構(gòu)形式有很多，按連接方式不同可分為簡(jiǎn)單電路和復(fù)雜電路。簡(jiǎn)單的直流電路只要運(yùn)用歐姆定律和電阻鏈接形式的變換就能對(duì)他們進(jìn)行分析和計(jì)算，而復(fù)雜電路的分析與計(jì)算則需要采用支路電流法、疊加定理、戴維南定理等分析方法才能完成。下面根據(jù)自己在實(shí)際教學(xué)中理論與實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行一題多解充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的教學(xué)活動(dòng)與大家一起學(xué)習(xí)交流。

1 支路電流法

支路電流法是以支路電流為變量，根據(jù)基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律，列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，求解支路電流的方法。

下面以圖1 所示電路為例，介紹支路電流法的解題與步驟。

1）確定支路數(shù)，標(biāo)出支路電流參考方向。 三條支路方向如圖1：

圖1

4）聯(lián)立獨(dú)立方程求解支路電流。

2 疊加定理

疊加定理是線性電路的一個(gè)基本定理，它體現(xiàn)了線性電路的基本性質(zhì)，是分析線性電路的基礎(chǔ)。 疊加定理指出;在線性電路中，當(dāng)有幾個(gè)電源共同作用時(shí)，在任一支路上所產(chǎn)生的電流（或電壓）等于各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在該支路所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代表和。某一電源單獨(dú)作用就是假設(shè)除去其余電源，即理想電壓短路，理想電壓源電壓為零，理想電流源斷路，理想電流源的電流為零，但如果電源有內(nèi)阻應(yīng)保留在原處。

疊加定理應(yīng)用以圖2 為例來(lái)說(shuō)明。 用演示實(shí)驗(yàn)的方法引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，講解，練習(xí)討論相結(jié)合，使學(xué)生對(duì)電工事實(shí)獲得具體明確的認(rèn)識(shí)，在認(rèn)識(shí)感性知識(shí)的基礎(chǔ)上，便于對(duì)理性知識(shí)的理解。 所以演示實(shí)驗(yàn)作為進(jìn)入課題的切入點(diǎn),提供學(xué)生對(duì)研究對(duì)象的具體了解，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)所測(cè)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，去探求實(shí)驗(yàn)表象背后的實(shí)質(zhì)（即電流的疊加），抽象出疊加定理的內(nèi)容，講解法貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)講解例題歸納求解支路電流的步驟和電流正負(fù)號(hào)的取值方法，使學(xué)生在掌握知識(shí)與技能的同時(shí)又能滲透“化整為零”的分析方法。

演示實(shí)驗(yàn)如圖2 變換開(kāi)關(guān)S1,S2形成三個(gè)電路：Us1單獨(dú)作用測(cè)R1、R2、R3，支路電流用 I1＇、I2＇、I3＇ 表示；Us2單獨(dú)作用測(cè) R1、R2、R3，支路電流用 I1″、I2″、I3″表示；Us1、Us2共同作用測(cè) R1、R2、R3，電流用 I1、I2、I3表示。把所測(cè)數(shù)據(jù)填入表中，主要目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

圖2

表1 數(shù)據(jù)表

可見(jiàn)復(fù)雜直流電路中各支路的電流是所有電源單獨(dú)作用時(shí)各支路電流的代數(shù)和即疊加定理。

3 戴維南定理

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的電路，有時(shí)只需計(jì)算其中某一條支路的電流或電壓，此時(shí)可將這條支路單獨(dú)畫(huà)出，把其余部分看做一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)。

所謂有源二端網(wǎng)絡(luò)，就是指具有二個(gè)出線端且內(nèi)含獨(dú)立電源的部分電路，不含獨(dú)立電源的二端網(wǎng)絡(luò)則稱無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。

戴維南定理就是將有源線性二端網(wǎng)絡(luò)，等效為電壓源模型的方法，也可以表述為：任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外電路的作用，都可以變換為一個(gè)電源模型，該電壓源模型的理想電壓源電壓，Us 等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，UOC 電壓源模型的內(nèi)電阻Rs 等于相應(yīng)的無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻RO。

將有源二端網(wǎng)絡(luò)變換為電壓源模型后一個(gè)復(fù)雜的電路就變?yōu)橐粋€(gè)簡(jiǎn)單的電路就可以用全電路歐姆定律來(lái)求解該電路的電流和端電壓。

戴維南定理應(yīng)用的一般步驟：

1）明確電路中待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)；

2）將待求支路移開(kāi)，求出有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC；

3）求出無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)等效網(wǎng)絡(luò)電阻即網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電壓源短路，電流源斷路；

4）將有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為電壓源模型，接入待求支路根據(jù)全電路歐姆定律求待求電流，例如以圖2 為例求R3 支路電流。

已知：US1=14V US2=9V R1=20Ω R2=5Ω R3=6Ω

求：R3 電阻上電流

解：1）在圖3 所示中支路為待求支路，其余部分為二端網(wǎng)絡(luò)。

2）求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓UOC，先求二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電流，如圖4 所示。

圖3

圖4

圖5

圖6

3）求無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)RO 圖5

4)將有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為電壓源模型，根據(jù)全電路歐姆定律求待求電流

通過(guò)上述的闡述主要是通過(guò)復(fù)雜電路分析方法的學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握解決復(fù)雜電路的分析方法， 根據(jù)不同的問(wèn)題找出最簡(jiǎn)單的解決問(wèn)題的辦法，而且提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，讓他們掌握知識(shí)的同時(shí)，充分調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)， 通過(guò)師生一系列的雙邊活動(dòng)，如提問(wèn)與回答，講授與思考，口述與板書(shū)，實(shí)驗(yàn)與演示等，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)生的主觀能動(dòng)作用，讓他們?cè)谟淇斓姆諊薪邮苤R(shí)和技能，對(duì)所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納，找出各知識(shí)點(diǎn)的前后聯(lián)系，使知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。

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