第八章反馈讲义控制电路
反馈控制电路原理详解
如鲁棒控制、自适应控制等，这些 控制策略能够自动适应系统参数变 化和外部扰动，提高系统稳定性。
04
频率响应与滤波器设计
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率响应概念及意义
频率响应定义
描述电路或系统对不同频率信号的放大或衰减特性。
意义
反映电路对不同频率信号的传递能力，是评价电路性 能的重要指标。
加强系统维护
定期对电路进行维护和保养，确保电路处于 良好状态，提高其抗干扰能力。
THANKS
感谢观看
02
来自外部环境的干扰，如电磁干扰、电源波动等，可能导致电
路误动作或性能下降。
传输噪声
03
信号在传输过程中受到干扰，如串扰、反射等，影响信号质量
和传输效率。
常见噪声抑制方法介绍
滤波技术
采用滤波器对电路中的噪声进行 滤除，如低通、高通、带通滤波 器等，可有效抑制特定频率范围
的噪声。
屏蔽技术
采用屏蔽罩、屏蔽线等措施，减 少外部电磁干扰对电路的影响。
应用
在通信、音频、图像处理等领域，需根据信号频率特 性选择合适的电路或系统。
滤波器类型选择依据
滤波器作用
允许某一部分频率的信号通过 ，同时抑制其他频率的信号。
通带与阻带
根据需要选择通带（允许通过 的频率范围）和阻带（被抑制 的频率范围）。
滤波器类型
如低通、高通、带通、带阻等 ，根据信号特性和应用需求选 择。
控制对象
被控制的物理量或系统，如温 度、压力、速度等。
比较元件
将测量元件输出的实际值与给 定值进行比较，产生误差信号。
执行元件
根据放大后的误差信号，驱动 控制对象改变其状态或行为。
什么是反馈电路？
什么是反馈电路？反馈电路是电子工程中常见的一种电路形式，是通过将电路的输出信号再次引入到电路的输入端，从而对电路性能进行调节和控制的一种技术手段。
反馈电路的核心思想是通过引入反馈信号，使得电路能够对输入信号进行补偿和调整，从而实现电路增益的稳定性、频率响应的扁平性、输出波形的线性度等性能指标的优化。
反馈电路被广泛应用于放大器、滤波器、振荡器等电路中，起到了至关重要的作用。
反馈电路的基本原理反馈电路的基本原理可以概括为以下几点：1. 引入反馈信号可以改善电路的稳定性和线性度。
通过反馈电阻或者电容等元件，将电路的输出信号反馈到输入端，可以使得电路的增益和频率响应等性能指标得到精确的控制。
这种正反馈或负反馈的设计可以在一定程度上减小电路对元器件参数变化的敏感度，提高电路的稳定性和线性度。
2. 检测电路的输出信号是反馈电路设计的核心。
反馈电路通常包括一个电路块用于检测电路的输出信号，这个电路块被称为比较器或检波器。
比较器可以根据输出信号与设定的参考信号之间的差异，来产生控制信号对输入信号进行补偿。
3. 反馈电路分为正反馈和负反馈两种形式。
正反馈是指反馈信号与输入信号同相，通过增强原有信号来引起电路的非线性失真，常用于振荡器等电路中。
负反馈是指反馈信号与输入信号反相，通过减小输入信号来降低电路的增益，使得电路稳定性更好、线性度更高。
4. 反馈电路的类型多种多样。
根据反馈路径不同，反馈电路可以分为串联反馈、并联反馈和混合反馈等多种类型。
每种类型的反馈电路都有各自的特点和适用范围，在实际应用中需要根据具体的需求来选择合适的反馈电路类型。
反馈电路的应用反馈电路的应用非常广泛，几乎涵盖了电子器件和系统的各个方面。
以下是反馈电路常见的一些应用：1. 放大器：反馈电路在放大器设计中发挥着关键作用。
通过反馈电路可以实现放大器的增益稳定性、频率响应扁平以及非线性失真的控制，使得放大器的性能得到了显著提升。
2. 滤波器：反馈电路广泛应用于滤波器设计中。
2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第八讲电路第五节复杂电路的简化与等效含解析
第五节 复杂电路的简化与等效一般混联电路比较复杂,在题目中出现时,有时故意将电路图抽象化、隐蔽化,使我们不容易很快看出电阻的串并联关系,画“等效电路”就是对比较复杂的电路运用串并联电路的知识进行分析,画出简明的等效电路,这种科学方法即“等效替代”的方法。
将比较复杂的电路画成简明的等效电路是电路计算中十分重要的一步。
本节将介绍几种常见的简化电路的方法,为了下文的表述方便以及让读者能够更清晰地理解这些方法,需要先介绍一个重要的概念——电势。
一、电路中导线节点的电势众所周知,在地球表面附近,物体都有自己的髙度,物体受到的重力的方向都是竖直向下的（即沿着重力的方向）。
电势就相当于是电路中的“髙度”,在电源外部,电流从电源正极流出,经过用电器后流回到电源负极,电源正极处的电势最髙,电源负极处的电势最低,当电流经过用电器时,沿着电流方向电势逐渐降低。
电势的减少量实际上等于用电器两端的电压,即当电流I 流经阻值为R 的电阻时,电势降低了U IR =。
电压实际上是电势之差。
电势和电压的单位都是伏特。
在图8.128（3）所示的电路图中,已知电源电压为12 V U =,15 4 R R ==Ω,2=18 R Ω,3 6 R =Ω,412 R =Ω。
从电源正极开始,依次用字母A ,B ,C ,D 标记电路中导线的连接处（即节点）,由于导线没有电阻,电流经过导线时电势不降低,同一导线两端的电势相等,可以用同一个字母标记。
设电源负极D 点处电势为0,由于电源电压为12 V U =,则A 点的电势为12 V 。
根据串并联电路的规律,容易求出通过各个电阻的电流分别为1=1.2 A I ,2=0.4 A I ,30.8 A I =,40.2 A I =,50.6 A I =。
则从A 到B ,电势降低了111 4.8 V U I R ==,所以B 点的电势为7.2 V ;从B 点到C 点,电势降低了333 4.8 V U I R ==,所以C 点的电势为2.4 V ;从C 点到D 点,电势降低了444 2.4 V U I R ==（或555 2.4 V U I R ==）,因此D 点电势为零,这和我们假设的D 点电势为零相符。
《高频反馈控制电路》课件
为了解决非线性失真问题，可以采取一系列措施，如优化电路设计、减小信号幅度、选择合适的元件等。此外，在电路设计中考虑非线性抑制也是解决非线性失真问题的有效方法。
06
高频反馈控制电路的发展趋势与展望
新型高频反馈控制电路的研究方向：随着技术的不断发展，新型高频反馈控制电路的研究也在不断深入。目前的研究方向主要包括采用新型材料、优化电路设计、提高工作频率等方面。
详细描述
线性度是指高频反馈控制电路在一定工作范围内，输出与输入之间的线性关系。线性度好的电路，其输出与输入成比例关系，能够更好地实现信号的传输和处理。线性度对于保证信号的真实性和准确性至关重要，特别是在高精度和高稳定性的应用中。
VS
噪声性能是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标之一，它反映了电路对噪声的抑制能力。
高频反馈控制电路的组成
输入阻抗
输入灵敏度
输入噪声
输入带宽
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描述输入端对信号源的电阻抗特性，影响信号源的输出电压。
输入电压变化与输入电流变化的比值，表示电路对微弱信号的响应能力。
输入端产生的随机电信号，影响电路性能和稳定性。
输入部分对信号频率的响应范围，限制了电路处理信号的频率范围。
总结词
带宽增益乘积是指高频反馈控制电路在一定带宽内的增益与工作频率的乘积。该指标用于评估电路在不同频率下的增益表现，是衡量电路性能的重要参数。在高频应用中，带宽增益乘积的大小直接影响到电路的动态响应和信号处理能力。
详细描述
总结词
线性度是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标，它反映了电路输出与输入之间的关系。
详细描述
噪声性能是指高频反馈控制电路在工作过程中，对内部和外部噪声的抑制能力。噪声性能好的电路能够有效抑制噪声干扰，提高信号的信噪比，从而保证信号传输和处理的准确性。噪声性能对于高频反馈控制电路的可靠性和稳定性具有重要影响。
反馈电路原理
反馈电路原理反馈电路是电子电路中常见的一种电路结构，它通过将部分输出信号反馈到输入端，以实现对电路性能的调节和控制。
反馈电路可以分为正反馈和负反馈两种类型，它们在电路中的应用十分广泛，对于电子设备的稳定性、增益、频率响应等性能有着重要的影响。
本文将从反馈电路的基本原理、分类、特点以及在电子电路中的应用等方面进行介绍。
首先，我们来了解一下反馈电路的基本原理。
反馈电路的基本原理是将一部分输出信号反馈到输入端，通过这种方式来影响整个电路的性能。
正反馈是指输出信号与输入信号同相位，而负反馈则是输出信号与输入信号反相。
正反馈会增加电路的增益，但也容易造成电路的不稳定；而负反馈则可以提高电路的稳定性和线性度，但会降低电路的增益。
在实际应用中，需要根据具体的要求来选择使用正反馈还是负反馈。
其次，我们来看一下反馈电路的分类。
按照反馈的方式，反馈电路可以分为电压反馈和电流反馈两种类型。
电压反馈是指将部分输出电压反馈到输入端，而电流反馈则是将部分输出电流反馈到输入端。
根据反馈的方式不同，反馈电路又可以细分为电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈和电流并联反馈等多种类型。
不同类型的反馈电路在电路性能调节和控制方面有着各自的特点和适用范围。
接下来，让我们来了解一下反馈电路的特点。
反馈电路可以通过调节反馈比例来实现对电路性能的调节，具有灵活性高、可调节范围广的特点。
同时，反馈电路还可以提高电路的稳定性和线性度，减小电路的非线性失真，提高电路的频率响应特性。
但是，反馈电路也会增加电路的复杂度和成本，同时对于一些特定的应用场景可能并不适用。
最后，让我们来看一下反馈电路在电子电路中的应用。
反馈电路广泛应用于放大电路、振荡电路、滤波电路等各种类型的电子电路中。
在放大电路中，反馈电路可以提高放大器的线性度和稳定性；在振荡电路中，反馈电路可以实现振荡频率和波形的稳定控制；在滤波电路中，反馈电路可以提高滤波器的选择性和抑制非线性失真。
电路分析实验讲义8
电路分析实验讲义实验要求：1、按时上课，不迟到、早退，不无故旷课，有事有病要请假；2、课前按实验讲义认真预习，将实验目的，实验原理按要求写在实验报告上。
3、按要求设计实验方案，连接，线路，让指导教师检查后方可打开电源进行实验。
4、认真如实地将实验数据记录在原始数据纸上，不得抄袭别人的实验数据。
5、认真完成实验报告，按时交实验报告。
6、实验成绩以预习，实验操作，实验报告综合构成，缺实验请在规定的时间上补做，过期不补，缺两次实验成绩不及格。
7、实验严格按课表，不得随意交换，因故交换请提前说明，同意后方可。
指导教师：2013年10月25日实验一：叠加原理的验证实验目的:验证线性电路的叠加原理的正确性,从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解.实验原理:叠加原理:在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的代数和.线性电路的齐次性是指当激励信号(与独立源的值)增加或减小K倍时,电路的响应(即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值)也将增加或减小K 倍.KHDL-1型电路原理实验箱(含直流稳压电源+6、+12，直流数字毫安表),数字万用表DY2105。
实验内容：１、 按实验电路图２－１接线，取Ｅ1＝＋１２Ｖ，Ｅ2＝＋６Ｖ。
２、 令Ｅ1电源单独作用时，用数字万用表的电压档和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。
３、 令Ｅ2电源单独作用时，重复实验步骤２的测量和记录。
４、 令Ｅ1和Ｅ2共同作用时，重复上述的测量和记录。
５、 将Ｅ2的数值调到＋１２Ｖ，重复上述第３项的测量并记录。
(表格1)实验注意事项：１、 测量各支路电流时，应注意仪表的极性，在数据表中用＋、－号记录。
２、 注意仪表的量程和及时换挡。
１、 根据实验数据验证线性电路的叠加性和齐次性。
２、 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述数据进行计算并作结论。
《反馈控制电路》课件
5. 实际搭建电路，测试性 能。
4. 仿真验证，调整参数。
3. 设计控制电路，确定反 馈环路。
01
03 02
实现方法与技巧
实现方法
模拟电路、数字电路、单片机控 制等。
模拟电路
简单、快速，适用于对精度要求不 高的场合。
数字电路
精度高、稳定性好，但实现复杂。
实现方法与技巧
• 单片机控制：集成度高、功能强大、易于编程。
THANKS
通过反馈控制，系统能够快速响应外部干 扰和变化，减小输出信号的误差，提高系 统的响应速度和准确性。
反馈控制电路是实现自动控制的关键技术 之一，广泛应用于各种工业自动化设备和 系统中。
反馈控制电路的应用领域
工业自动化
航空航天
反馈控制电路广泛应用于工业自动化 系统中，如电机控制、温度控制、压 力控制等。
《反馈控制电路》PPT课件
目录
• 反馈控制电路概述 • 反馈控制电路的组成与类型 • 反馈控制电路的设计与实现
目录
• 反馈控制电路的性能优化 • 反馈控制电路的发展趋势与展望
01
反馈控制电路概述
定义与工作原理
定义
反馈控制电路是一种通过检测输出信号并反馈到输入端，与原始输入信号进行 比较，根据比较结果调整输入信号，以实现电路性能优化的控制系统。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象改变其状 态。
受控对象
被控制的对象或过程。
类型划分
负反馈控制电路
通过降低输出信号的幅度来减小误差， 提高控制精度。
比例控制电路
控制器输出的控制信号与输入的误差信 号成比例关系。
正反馈控制电路
通过增加输出信号的幅度来扩大误差， 可能导致系统失稳。
2024年高二暑假985培优讲义：第08讲串联电路和并联电路(含解析)
2024年高二暑假985培优讲义：第08讲串联电路和 并联电路（含解析）第08讲串联电路和并联电路|学号目标彳1 •理解串联电路、并联电路的特点并能化简电路进行有关计算2.掌握电表的改装原理及其应用［函基础知厂---------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII -----------------------一、串联电路、并联电路的特点项目串联电路并联电路电流各处电流相等，即I=Il=l2= (I)总电流等于各支路电流之和，即1=11+I2+. • -+In电压总电压等于各部分电压之和，即U=Ul+U 2+...+U n各支路两端电压相等，即U=Ul=U2=...=Un 总电阻总电阻等于各部分电阻之和，即R=R1+R2+.. .+Rn 总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和，即111 1—=—+—+...+—R Ri R? Rn二、电表的改装原理小量程的表头G 改装成电压表小量程的表头G 改装成电流表内部电路<------------------U ----------------------->■*— Ug—*1*— U r —*o ~~:——®-匚5R 的作用分压分流I Q考点剖析------------------liiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiniiiii -----------------------考点一：串并联电路的计算改装时需要串联或并联的电阻值r _U r _U~U&4 i gR =虹工电表总内阻、=Rg + R = ~j~1 g7?a =-^- = %a R/R I【例1】如图所示，R 】=2Q, &=10Q,氏=10。
，A 、3两端接在电压恒定的电源上, 则（）A. S 断开时，通过R ］与&的电流之比为1:5B. S 闭合时，通过&与氏的电流之比为2:5C. S 断开与闭合两情况下，电阻&两端的电压之比为2:1D. S 断开与闭合两情况下，电路中的总电阻之比为12:7考点二：电表的改装【例2】（2022-湖南师大附中高二期中）如图所示为两个量程的电压表原理图，定值电阻Ri=2.95xiog, #2=1.2x105。
(通用版)高考物理一轮复习第八章第47课时闭合电路的欧姆定律(重点突破课)讲义(含解析)
第47课时 闭合电路的欧姆定律(重点突破课)[考点一 闭合电路的动态分析]动态分析问题是闭合电路欧姆定律的具体应用，这类问题由于形式多样、考法灵活，考生不能统筹系统地去想问题，而导致分析不够全面而失误。
1．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)公式：I ＝E R ＋r (只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式①电压表达式：E ＝U ＋Ir 。
②能量表达式：EI ＝UI ＋I 2r 。
2．路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：U ＝E －Ir ，当外电阻R 增大时，路端电压U 增大。
U I 图像如图。
(2)特殊情况①当外电路断路时，I ＝0，U ＝E 。
②当外电路短路时，I 短＝E r，U ＝0。
[典例] 如图所示电路，当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是( )A ．R 2的功率增大B ．R 3两端的电压减小C ．电流表的示数变大D ．R 1的电流增大[解析] 当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流I 减小，路端电压U 增大，R 3两端的电压等于路端电压，则R 3两端的电压增大，通过R 3的电流I 3增大，通过R 2的电流I 2＝I －I 3，I 减小，I 3增大，则I 2减小，故R 2的功率减小，电压U 2也减小；R 1、R 4的并联电压U 并＝U －U 2，U 增大，U 2减小，则U 并增大，故通过电流表的电流I A 增大，电流表的示数变大，通过R 1的电流I 1＝I 2－I A ，I 2减小，I A 增大，则I 1减小，故只有C 正确。
[答案] C[规律方法]闭合电路动态分析的三种方法1．程序法2．“串反并同”结论法 (1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。
2所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。
《反馈控制电路》课件
当前研究热点与发展动态
智能控制算法的应用
随着人工智能技术的不断发展，智能控制算法在反馈控制 电路中的应用越来越广泛，如模糊控制、神经网络控制等 。
嵌入式系统的集成
嵌入式系统在反馈控制电路中的应用越来越普遍，将传感 器、控制器和执行器集成在一个微小的芯片上，实现高效 、精准的控制。
无线通信技术的应用
人工智能技术的进一步发展
人工智能技术在反馈控制电路中具有巨大的潜力，未来将会有更多 的智能控制算法被应用到反馈控制电路中。
THANKS
无线通信技术在反馈控制电路中的应用逐渐兴起，可以实 现远程监控和控制，提高系统的灵活性和可靠性。
技术瓶颈与挑战
实时性要求高
反馈控制电路需要快速响应系统的变化，对控制算法的实时性要求 较高，需要解决算法复杂度和实时性之间的矛盾。
稳定性问题
在复杂的环境下，反馈控制电路的稳定性问题越来越突出，需要深 入研究系统的稳定性和鲁棒性。
使用示波器测量输入输出 信号，记录数据。
实验结果分析与讨论
分析输入输出信号的波形和幅值，判断 反馈控制电路的性能。
讨论实验中遇到的问题和解决方法，总 结实验经验教训。
比较不同参数下的控制效果，探究反馈 控制电路的规律。
分析反馈控制电路在实际应用中的优缺 点，探讨改进方案。
06
反馈控制电路的发展趋势 与展望
频域分析应用
用于分析系统的滤波特性、抗干扰 能力和稳定性等。
04
反馈控制电路的设计与优 化
设计原则与步骤
设计原则
稳定性、准确性、快速性
稳定性
系统在受到扰动后能恢复稳态。
准确性
系统输出与设定值的偏差要小。
设计原则与步骤
快速性
第8章反馈控制电路PPT课件
第8章 反馈控制电路
8.1 自动增益控制电路 8.2 自动频率控制电路 8.3 锁相环的基本原理 8.4 频率合成器
1
第8章 反馈控制电路
8.1 自动增益控制电路
参考信号 ur(t)
反馈 信号 uf(t)
比较器
误差信号 ue(t)
控制信号 发生器
输入信号
ui(t)
控制信号
输出信号
瞬时相差θe(t)趋向于一个固定值,并一直保持下去，则锁 相环进入锁定状态。
2. 因此,我们把环路能够继续维持锁定状态的最大固有 频差定义为环路的同步带。
3. 失锁状态就是瞬时频差(ωr-ωv)总不为零的状态。 4. 环路由失锁进入锁定的过程为捕获过程。环路能捕获 入锁的最大频差为捕获带。
12
第8章 反馈控制电路
1．简单AGC电路
在简单AGC电路里,参考电平Ur＝0。这样,只要输入 信号振幅Ui增加,AGC的作用就会使增益Kv减小,从而使输 出信号振幅Uo减小。图8―4为简单AGC的特性曲线。
➢ 线路简单，不需要
Uo
电压比较器；
➢ 缺点是：外来信号
一旦有，即开始AGC，
对接收机的灵敏度不
利，尤其是对小信号。
8.3.5 锁相环路的应用 由以上的讨论已知,锁相环路具有以下几个重要特性: (1)环路锁定后,没有剩余频差。压控振荡器的输出频
率严格等于输入信号的频率。 (2)跟踪特性。环路锁定后,当输入信号频率ωi稍有变
化时,VCO的频率立即发生相应的变化,最终使VCO输入 频率ωr=ωi。
(3)滤波特性。锁相环通过环路滤波器的作用,具有窄 带滤波特性,能够将混进输入信号中的噪声和杂散干扰滤 除。
图8―5 延迟AGC特性曲线
第八章 恒定电流(讲义)
第1节 电流 电阻 电功 电功率一、电流1．形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．2．电流是标量，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向．3．两个表达式：①定义式：I ＝q t ；②决定式：I ＝U R .二、电阻、电阻定律1．电阻：反映了导体对电流阻碍作用的大小．表达式为：R ＝U I .2．电阻定律：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．表达式为：R ＝ρl S .3．电阻率(1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性．(2)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小．三、部分电路欧姆定律及其应用1．内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．2．表达式：I ＝U R .3．适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件．4．导体的伏安特性曲线(I －U )图线(1)比较电阻的大小：图线的斜率k ＝tan θ＝I U ＝1R ，图中R 1＞R 2(填“＞”、“＜”或“＝”)．(2)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律．(3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用于欧姆定律．四、电功率、焦耳定律1．电功：电路中电场力移动电荷做的功．表达式为W ＝qU ＝UIt .2．电功率：单位时间内电流做的功．表示电流做功的快慢．表达式为P ＝W t ＝UI .3．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．表达式为Q＝I2Rt.4．热功率：单位时间内的发热量．表达式为P＝Q t.[自我诊断]1. 判断正误(1)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向．(×)(2)由R＝UI可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比．(×)(3)由ρ＝RSl知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比．(×)(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．(√)(5)电流I随时间t变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量．(√)(6)公式W＝UIt及Q＝I2Rt适用于任何电路．(√)(7)公式W＝U2R t＝I2Rt只适用于纯电阻电路．(√)2．(多选)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是() A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为1 4RC．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的UI比值不变D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大3．如图所示电路中，a、b两点与一个稳压直流电源相接，当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时，哪一个电路中的电流表读数会变小()4. 有一台标有“220 V,50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是()A．I＝PU＝522A，Q＝UIt＝3 000 J B．Q＝Pt＝3 000 JC．I＝PU＝522A，Q＝I2Rt＝1.24 J D．Q＝U2R t＝22020.4×60 J＝7.26×106 J考点一 对电流的理解和计算1. 应用I ＝q t计算时应注意：若导体为电解液，因为电解液里的正、负离子移动方向相反，但形成的电流方向相同，故q 为正、负离子带电荷量的绝对值之和．2．电流的微观本质如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体，长为l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ，AD 导体中自由电荷总数N ＝nlS ，总电荷量Q ＝Nq ＝nqlS ，所用时间t ＝l v ，所以导体AD 中的电流I ＝Q t ＝nlSq l /v ＝nqS v .1．如图所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，设棒单位长度内所含的电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒的运动而形成的等效电流大小为( )A ．v qB ．q vC ．q v S D.q v S2. (2017·山东济南质检)有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍，以下说法中正确的是( )A ．甲、乙两导体的电流相同B ．乙导体的电流是甲导体的两倍C ．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等3．(多选)截面直径为d 、长为l 的导线，两端电压为U ，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是( )A ．电压U 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍B ．导线长度l 加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C ．导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D ．导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍考点二 电阻 电阻定律1. 两个公式对比2.即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小．1．一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银的电流为0.1 A ．若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，那么通过水银的电流将是( )A ．0.4 AB ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A2. 用电器到发电场的距离为l ，线路上的电流为I ，已知输电线的电阻率为ρ.为使线路上的电压降不超过U .那么，输电线的横截面积的最小值为( )A.ρl RB.2ρlI UC.U ρlID.2Ul I ρ3．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )A ．1∶4B ．1∶8 C ．1∶16 D ．16∶1导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变．(2)导体的体积不变，由V ＝lS 可知l 与S 成反比．(3)在ρ、l 、S 都确定之后，应用电阻定律R ＝ρl S 求解．考点三 伏安特性曲线1. 图甲为线性元件的伏安特性曲线，图乙为非线性元件的伏安特性曲线．2 图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故R a <R b ，图线c 的电阻减小，图线d的电阻增大．3．用I -U (或U -I )图线来描述导体和半导体的伏安特性时，曲线上每一点对应一组U 、I 值，U I为该状态下的电阻值，UI 为该状态下的电功率．在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数．1．小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示，P 为图线上一点，PN 为图线在P 点的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则下列说法中正确的是( )A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小B ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 1C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2－I 1D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积2. 某一导体的伏安特性曲线如图中AB (曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )A ．B 点的电阻为12 Ω B ．B 点的电阻为40 ΩC ．工作状态从A 变化到B 时，导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD ．工作状态从A 变化到B 时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω3. (多选)在如图甲所示的电路中，L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S 闭合时，电路中的总电流为0.25 A ，则此时( )A ．L 1上的电压为L 2上电压的2倍B ．L 1消耗的电功率为0.75 WC ．L 2的电阻为12 ΩD ．L 1、L 2消耗的电功率的比值大于4∶1I -U 图线求电阻应注意的问题伏安特性曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是该状态下导体的电阻，即曲线上各点切线的斜率的倒数不是该状态的电阻，但伏安特性曲线的斜率变小说明对应的电阻变大．考点四 电功、电功率及焦耳定律1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较(1)用电器在额定电压下正常工作，用电器的实际功率等于额定功率，即P 实＝P 额．(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率，若U 实＞U 额，则P 实＞P 额，用电器可能被烧坏．[典例] 有一个小型直流电动机，把它接入电压为U 1＝0.2 V 的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流I 1＝0.4 A ；若把电动机接入U 2＝2.0 V 的电路中，电动机正常工作，工作电流I 2＝1.0 A ．求：(1)电动机正常工作时的输出功率多大？(2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？解析(1)在非纯电阻电路中，U 2R t 既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立．(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U >IR ，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能．1．(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则( )A.电动机的输入功率为576 WB ．电动机的内电阻为4 ΩC ．该车获得的牵引力为104 ND ．该车受到的阻力为63 N2．在如图所示电路中，电源电动势为12 V ，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R 0为1.5 Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5 Ω.闭合开关S 后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A ．则以下判断中正确的是( )A ．电动机的输出功率为14 WB ．电动机两端的电压为7.0 VC ．电动机的发热功率为4.0 WD ．电源输出的电功率为24 W课时规范训练 [基础巩固题组]1．(多选)下列说法正确的是( )A ．据R ＝U I 可知，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B ．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C ．据ρ＝RS l 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比，与导体的长度l成反比D ．导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关2．一根长为L 、横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n ，电子的质量为m 、电荷量为e .在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v ，则金属棒内的电场强度大小为( )A.m v 22eL B ．m v 2Sn e C ．ρne v D.ρe v SL3．下列说法正确的是( )A ．电流通过导体的热功率与电流大小成正比B ．力对物体所做的功与力的作用时间成正比C ．电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比D ．弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比4．如图所示为一磁流体发电机示意图，A 、B 是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上，则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是( )A ．I ＝ne t ，从上向下B ．I ＝2ne t ，从上向下C ．I ＝ne t ，从下向上D ．I ＝2ne t ，从下向上5．欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a 、b 、c ，且a ＞b ＞c .电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是( )6．某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内外半径分别为a 和b 的半球壳层形状(图中阴影部分)，半径为a 、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R .下面给出R 的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，R 的合理表达式应为( )A ．R ＝ρ(b ＋a ) 2πabB ．R ＝ρ(b －a ) 2πabC ．R ＝ρab 2π(b －a )D ．R ＝ρab 2π (b ＋a )7. (多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W 及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯．假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示．图象上A 点与原点的连线与横轴成α角，A 点的切线与横轴成β角，则( )A ．白炽灯的电阻随电压的增大而减小B ．在A 点，白炽灯的电阻可表示为tan βC ．在A 点，白炽灯的电功率可表示为U 0I 0D ．在A 点，白炽灯的电阻可表示为U 0I 0[综合应用题组]8．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V 的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A ，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A ，则下列说法中正确的是( )A ．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB ．电饭煲消耗的电功率为1 555 W ，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC ．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J ，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 JD ．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍9．一个用半导体材料制成的电阻器D ，其电流I 随它两端电压U 变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P ，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别是PD 、P 1、P 2，它们之间的关系为( )A ．P 1＝4P DB ．P D ＝P 4C ．PD ＝P 2 D ．P 1＜4P 210．下图中的四个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间函数关系的是( )11．如图所示为甲、乙两灯泡的I -U 图象，根据图象计算甲、乙两灯泡并联在电压为220 V 的电路中实际发光的功率分别为( )A ．15 W 30 WB ．30 W 40 WC ．40 W 60 WD ．60 W 100 W12．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M 和电热丝R 构成．当闭合开关S 1、S 2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220 V ，吹冷风时的功率为120 W ，吹热风时的功率为1 000 W ．关于该电吹风，下列说法正确的是( )A ．电热丝的电阻为55 ΩB ．电动机线圈的电阻为1 2103 ΩC ．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 JD ．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J13．(多选)如图所示，定值电阻R 1＝20 Ω，电动机绕线电阻R 2＝10 Ω，当开关S 断开时，电流表的示数是I 1＝0.5 A ，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是( )A ．I ＝1.5 AB ．I <1.5 AC ．P ＝15 WD ．P <15 W14．(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s ，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs ，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪击前云地之间的电势差约为1.0×109 V ，云地间距离约为1 km ；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C ，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是( )A ．闪电电流的瞬时值可达到1×105AB ．整个闪电过程的平均功率约为1×1014WC ．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD ．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J第2节 电路 闭合电路欧姆定律一、电阻的串、并联1．电动势(1)电源：电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置．(2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E ＝W q .(3)电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．2．内阻：电源内部导体的电阻．三、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比．(2)公式：I ＝E R ＋r(只适用于纯电阻电路)． (3)其他表达形式 ①电势降落表达式：E ＝U 外＋U 内或E ＝U 外＋Ir . ②能量表达式：EI ＝UI ＋I 2r .2．路端电压与外电阻的关系[自我诊断]1. 判断正误(1)电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．(√)(2)电动势就等于电源两极间的电压．(×)(3)闭合电路中外电阻越大，路端电压越小．(×)(4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．(×)(5)电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×)2. 某电路如图所示，已知电池组的总内阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝5 Ω，理想电压表的示数U＝3.0 V，则电池组的电动势E等于()A．3.0 V B．3.6 VC．4.0 V D．4.2 V3．将一电源电动势为E，内电阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是()A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大C．由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小D．由P＝IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大考点一电阻的串并联1．串、并联电路的几个常用结论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时，R串＝nR0，R并＝1n R0.(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻．(3)在电路中，某个电阻增大(或减小)，则总电阻增大(或减小)．(4)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和．2．电压表、电流表的改装1. (多选)一个T 形电路如图所示，电路中的电阻R 1＝10 Ω，R 2＝120 Ω，R 3＝40 Ω.另有一测试电源，电动势为100 V ，内阻忽略不计．则( )A ．当cd 端短路时，ab 之间的等效电阻是40 ΩB ．当ab 端短路时，cd 之间的等效电阻是40 ΩC ．当ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为80 VD ．当cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为80 V2．如图所示，电路两端的电压U 保持不变，电阻R 1、R 2、R 3消耗的电功率一样大，则电阻之比R 1∶R 2∶R 3是( )A ．1∶1∶1B ．4∶1∶1C ．1∶4∶4D ．1∶2∶23．(多选)如图所示，甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表G 和一个变阻器R 组成的，下列说法正确的是( )A ．甲表是电流表，R 增大时量程增大B ．甲表是电流表，R 增大时量程减小C ．乙表是电压表，R 增大时量程增大D ．乙表是电压表，R 增大时量程减小考点二 闭合电路的欧姆定律考向1：闭合电路的功率及效率问题由P 出与外电阻R 的关系图象可以看出：①当R ＝r 时，电源的输出功率最大为P m ＝E 24r .②当R ＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小．③当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大．＜P m时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2.④当P出1．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和2.0 V．重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V．则这台电动机正常运转时输出功率为()A．32 W B．44 W C．47 W D．48 W2．如图所示，电源电动势E＝12 V，内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω，当调节滑动变阻器R1时可使甲电路输出功率最大，调节R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，则R1和R2的值分别为() A．2 Ω，2 Ω B．2 Ω，1.5 ΩC．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω，2 Ω考向2：电路故障的分析与判断(1)故障特点①断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．(2)检查方法①电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．②电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．③欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．3. 如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1、L2都不亮，用电压表＝6 V，U ad＝0 V，U cd＝6 V，由此可判定()测得各部分的电压是UA．L1和L2的灯丝都烧断了B．L1的灯丝烧断了C．L2的灯丝烧断了D．变阻器R断路4．(多选)在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是( )A ．R 1短路B ．R 2断路C ．R 3断路D ．R 4短路考点三 电路的动态变化考向1：不含电容器电路(1)判定总电阻变化情况的规律①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．②若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．③在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R 串与并联部分串联．A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致．(2)分析思路1．如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S 闭合后，在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中( )A ．电压表与电流表的示数都减小B ．电压表与电流表的示数都增大C ．电压表的示数增大，电流表的示数减小D ．电压表的示数减小，电流表的示数增大2．如图所示，E 为内阻不能忽略的电池，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，与Ⓐ分别为电压表与电流表．初始时S 0与S 均闭合，现将S 断开，则( )A ．的读数变大，Ⓐ的读数变小B ．的读数变大，Ⓐ的读数变大 C ．的读数变小，Ⓐ的读数变小 D ．的读数变小，Ⓐ的读数变大考向2：含电容器电路(1)电路的简化不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．(2)电路稳定时电容器的处理方法电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等．(3)电压变化带来的电容器变化电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ ＝C ΔU 计算电容器上电荷量的变化量．3．(2017·辽宁沈阳质检)如图所示，R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，电键S 闭合时，间距为d 的平行板电容器C 的正中间有一质量为m 、电荷量为q 的小球恰好处于静止状态；电键S 断开时，则小球的运动情况为( )A ．不动B ．向上运动C ．向下运动D ．不能确定4．(2017·东北三校联考)(多选)如图所示，C 1＝6 μF ，C 2＝3 μF ，R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω，电源电动势E ＝18 V ，内阻不计．下列说法正确的是( )A ．开关S 断开时，a 、b 两点电势相等B ．开关S 闭合后，a 、b 两点间的电流是2AC ．开关S 断开时，C 1带的电荷量比开关S 闭合后C 1带的电荷量大D ．不论开关S 断开还是闭合，C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大分析此类问题要注意以下三点(1)闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir (E 、r 不变)和部分电路欧姆定律U ＝IR 联合使用．(2)局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增．(3)两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和．考点四 两种U -I 图线的比较及应用[线Ⅱ为某一电阻R 的U -I 图线．用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路，由图象可知( )A ．电源的电动势为3 V ，内阻为0.5 ΩB ．电阻R 的阻值为1 ΩC ．电源的输出功率为4 WD ．电源的效率为50%电源的U -I 图线与电阻的U -I 图线的交点表示电源的路端电压与用电器两端的电压相等，通过电源的电流与通过用电器的电流相等，故交点表示该电源单独对该用电器供电的电压和电流．1. (2017·上海青浦质检)(多选)如图所示，直线A 、B 分别为电源a 、b 的路端电压与电流的关系图线，设两个电源的内阻分别为r a 和r b ，若将一定值电阻R 0分别接到a 、b 两电源上，通过R 0的电流分别为I a 和I b ，则( )A ．r a ＞r bB ．I a ＞I bC ．R 0接到a 电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低D ．R 0接到b 电源上，电源的输出功率较小，电源的效率较低2．(多选)如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是( )A ．电源的电动势为50 VB ．电源的内阻为253 ΩC ．电流为2.5 A 时，外电路的电阻为15 ΩD ．输出功率为120 W 时，输出电压是30 V课时规范训练 [基础巩固题组]1．电阻R 1与R 2并联在电路中，通过R 1与R 2的电流之比为1∶2，则当R 1与R 2串联后接入电路中时，R 1与R 2两端电压之比U 1∶U2为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶4D ．4∶12．电子式互感器是数字变电站的关键设备之一．如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为。
反馈控制电路(共162张PPT)
第8章 反馈控制电路
8．３自动增益控制电路
在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率大小、 收发距离远 近、电波传播衰落等各种因素的影响, 接收机所接收的信号强弱变化范围 很大, 信号最强时与最弱时可相差几十分贝。如果接收机增益不变, 则信号 太强时会造成接收机饱和或阻塞, 而信号太弱时又可能被丢失。因此, 必须 采用自动增益控制电路, 使接收机的增益随输入信号强弱而变化。 这是接 收机中几乎不可缺少的辅助电路。在发射机或其它电子设备中, 自动增益 控制电路也有广泛的应用。
第8章 反馈控制电路
8.3.1工作原理
自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情况下, 通过调节可控增益放大器的增益, 使输出信号幅值基本恒定或仅 在较小范围内变化的一种电路, 其组成方框图如图8．3．1所示。
设输入信号振幅为Ux, 输出信号振幅为Uy, 可控增益放大器增 益为Ａg（uc）, 即其是控制信号uc的函数, 则有：
第8章 反馈控制电路
２. 跟踪特性
利用误差传递函数Ｔe（ｓ）, 在给定参考信号Ｒ（ｓ）作用 下, 求出其误差函数Ｅ（ｓ）, 然后作拉氏反变换, 即可求得误差 信号ｅ（ｔ）, 这就是跟踪特性。也可利用拉氏变换的终值定理 求得稳态误差值:
es= lim e(t)lim sE (s)
i
i
３.
利用拉氏变换与傅氏变换的关系, 将闭环传递函数Ｔ（ｓ） 和误差传递函数Ｔe（ｓ）变换为Ｔ（jω）和Ｔe（jω）, 即为闭 环频率响应特性和误差频率响应特性。
由此可见, 反馈控制电路在这种工作情况下, 可以使输出信号y(t)稳定 在一个预先规定的参数上。
第8章 反馈控制电路
２. 参考信号ｒ（ｔ）
由于ｒ（ｔ）变化, 无论输入信号ｘ（ｔ）或可控器件本身特性 有无变化, 输出信号ｙ（ｔ）一般均要发生变化。从ｙ（ｔ）中提 取所需分量并经反馈后与ｒ（ｔ）比较, 如果二者变化规律不一致 或不满足预先设置的规律, 则将产生误差信号, 使 ｙ（ｔ）向减小误 差信号的方向变化, 最后使ｙ（ｔ）和ｒ（ｔ）的变化趋于一致或 满足预先设置的规律。
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特别是在航空航天电子系统中, 由于收、发设备 是装在不同的运载体上, 二者之间存在相对运动, 必然 产生多卜勒效应, 因此引入随机频差。所以, 为了提高 通信和电子系统的性能指标, 或者实现某些特定的要 求, 必须采用自动控制方式。 由此, 各种类型的反馈 控制电路便应运而生了。
根据控制对象参量的不同, 反馈控制电路可分为以 下三类： 自动增益控制（简称ＡＧＣ）, 自动频率控 制（简称ＡＦＣ）和自动相位控制（简称ＡＰＣ）。 其中自动相位控制电路又称为锁相环路（简称ＰＬ Ｌ）, 是应用最广的一种反馈控制电路。
Uy=KV(uc)Ux
12高频电Βιβλιοθήκη 线路２ 比较过程KV
在ＡＧＣ电路里, 比较参量是信号电平, 所以采用电压比较器。 反馈网络由电平检测器、低通滤波器和直流放大器组成。 反馈网络检测出输出信号振幅电平（平均电平或峰值电平）, 滤去不需要的较高频率分量, 然后进行适当放大后与恒定的 参考电平UR比较, 产生一个误差信号。
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一、工作原理
自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情 况下, 通过调节可控增益放大器的增益, 使输出信号幅值基本 恒定或仅在较小范围内变化的一种电路, 其组成方框图如下图 所示。
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KV
设输入信号振幅为Ux, 输出信号振幅为Uy, 可控增 益放大器增益为KV（uc）, 即其是控制信号uc的函 数, 则有：
现由于输入信号ｘ(ｔ) 或可控器件本身的特性发生变化, 导致输出信号ｙ(ｔ)发生变化, 产生一个增量Δｙ, 从而产生一 个新的反馈信号ｆ(ｔ), 经与恒定的参考信号ｒ0比较, 必然使 误差信号发生变化, 产生一个增量Δｅ。误差信号的变化将使可 控器件的特性发生变化, 从而使ｙ(ｔ)变化的方向与原来变化的 方向相反, 也就是使Δｙ减小。经过不断地循环反馈, 最后环路 达到新的稳定状态, 输出ｙ(ｔ)趋近于原稳定状态ｙ0。
由此可见, 这种反馈控制电路可使输出信号ｙ(ｔ)跟踪参考信 号ｒ(ｔ)的变化。
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第一节 自动增益控制电路
在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率 大小、 收发距离远近、电波传播衰落等各种因素的影 响, 接收机所接收的信号强弱变化范围很大, 信号最强 时与最弱时可相差几十分贝。如果接收机增益不变, 则 信号太强时会造成接收机饱和或阻塞, 而信号太弱时又 可能被丢失。因此, 必须采用自动增益控制电路, 使接 收机的增益随输入信号强弱而变化。这是接收机中不 可缺少的辅助电路。在发射机或其它电子设备中, 自动 增益控制电路也有广泛的应用。
精品
第八章反馈控制电路
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第8章 反馈控制电路
概述
以上各章分别介绍了放大电路、 振荡电路、 调制电路和 解调电路。由这些功能电路可以组成一个完整的通信系统或其 它电子系统, 但是这样组成的系统其性能不一定完善。例如, 在调幅接收机中, 天线上感生的有用信号的强度往往由于电波 传播衰落等原因会有较大的起伏变化, 导致放大器输出信号时 强时弱不规则变化, 有时还会造成阻塞。又如, 在通信系统中, 收发两地的载频应保持严格同步, 使输出中频稳定, 而要做到 这一点也比较困难。
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比较器的作用是将外加参考信号ｒ(ｔ)和反馈信号ｆ (ｔ)进行比较, 输出二者的差值即误差信号ｅ(ｔ),
然后经过控制信号发生器送出控制信号ｃ(ｔ), 对可 控器件的某一特性进行控制。
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对于可控器件, 或者是其输入输出特性受控制信号 ｃ(ｔ)的控制（如可控增益放大器）, 或者是在不加 输入的情况下, 本身输出信号的某一参量受控制信号 ｃ(ｔ)的控制（如压控振荡器）。
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环路中的低通滤波器是非常重要的。 由于发射功率变化, 距离远近变化, 电波传播衰落等引起信号强度的变化是比较缓 慢的, 所以整个环路应具有低通传输特性, 这样才能保证仅对信 号电平的缓慢变化有控制作用。尤其当输入为调幅信号时, 为 了使调幅波的有用幅值变化不会被自动增益控制电路的控制作 用所抵消（此现象称为反调制）, 必须恰当选择环路的频率响 应特性, 使对高于某一频率的调制信号的变化无响应, 而仅对低 于这一频率的缓慢变化才有控制作用。这就主要取决于低通滤 波器的截止频率。
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KV
控制信号发生器在这里可看作是一个比例环节, 增益为ｋ1。 若Ux减小而使Uy减小时, 环路产生的控制信号uc将使增益KV 增大, 从而使Uy趋于增大。
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KV
若Ux增大而使Uy增大时, 环路产生的控制信号uc将使增益KV 减小, 从而使Uy趋于减小。无论何种情况, 通过环路不断地 循环反馈, 都应该使输出信号振幅Uy保持基本不变或仅在较 小范围内变化。
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２. 参考信号ｒ（ｔ） 由于ｒ(ｔ)变化, 无论输入信号ｘ(ｔ)或可控器件本身特性
有无变化, 输出信号ｙ(ｔ)一般均要发生变化。从ｙ(ｔ)中提取 所需分量并经反馈后与ｒ(ｔ)比较, 如果二者变化规律不一致或 不满足预先设置的规律, 则将产生误差信号, 使ｙ(ｔ)向减小误 差信号的方向变化, 最后使ｙ(ｔ)和ｒ(ｔ)的变化趋于一致或满 足预先设置的规律。
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三、主要性能指标
ＡＧＣ电路的主要性能指标有两个: 一是动态范围, 二是响应 时间。
１. 动态范围
ＡＧＣ电路是利用电压误差信号ue去消除输出信号振幅Uy 与理想电压振幅Uy0之间电压误差的自动控制电路。所以, 当电 路达到平衡状态后, 仍会有电压误差存在, 从对ＡＧＣ电路的实 际要求考虑, 一方面希望输出信号振幅的变化越小越好, 即与理 想电压振幅Ｕy0的误差越小越好；另一方面也希望容许输入信 号振幅Ｕx的变化越大越好, 也就是说, 在给定输出信号幅值变化 范围内, 容许输入信号振幅的变化越大, 则表明ＡＧＣ电路的动 态范围越宽, 性能越好。
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反馈网络的作用是在输出信号ｙ(ｔ)中提取所需要 进行比较的分量, 并送入比较器。
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误差信号ｅ(ｔ)和控制信号ｃ(ｔ)一般是电压。 可控 器件的可控制特性一般是增益或频率, 所以输出信号 ｙ(ｔ)的量纲是电压、频率或相位。
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１ 参考信号ｒ(ｔ)不变
参考信号ｒ(ｔ)恒定为ｒ0假定电路已处于稳定状态, 输 入信号ｘ(ｔ)恒定为ｘ0, 输出信号ｙ(ｔ)恒定为ｙ0, 误差信号 恒定为ｅ0。