串联电路范文

串联电路篇1

并联电路：并联是元件之间的一种连接方式，其特点是将2个同类或不同类的元件、器件等首首相接，同时尾尾亦相连的一种连接方式。通常是用来指电路中电子元件的连接方式，即并联电路。

串联电路：几个电路元件沿着单一路径互相连接，每个节点最多只连接两个元件，此种连接方式称为串联。以串联方式连接的电路称为串联电路。串联电路中流过每个电阻的电流相等。因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的电流强度。

（来源：文章屋网 ）

串联电路篇2

关键词：串联并联 实验教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：C 文章编号：1672-1578（2015）06-0150-01

“串联电路和并联电路”是初中物理重要的教学内容之一，这部分内容和人们的生产、生活实践关系十分密切，可以说，它既是章节教学的重点也是教学难点。

从能力目标角度来说，这部分内容应教会学生连接简单电路，这也是初中学生应具备的基本能力；从知识目标层面来看，这又是学生理论联系实际的一个重要实验，有利于学生巩固、吸收电学理论知识。为了让学生更好地掌握本实验，除了做到课本要求的内容之外，笔者认为还应注意以下几个问题。

1 让学生认识到本实验的重要性，强化做好实验的意识

初中学生对电学知识大都有初步了解，在进行“组成串联电路和并联电路”分组实验时，他们既兴奋，又紧张，因为这毕竟是他们第一次做与电有关的分组实验。实验前，教师应告诉学生串、并联是最重要的也是最基本的电路连接方法，通过实验不仅可以掌握串联、并联电路的特点和区别，还可以通过实验，亲自动手，学会接线方法，更好地运用于生活实践当中。实验时，物理教师还可以通过实例告诉学生线路出错导致的危害，使学生进一步认识到电路连接方法的重要性，提高他们做好实验的意识。

2 教师要充分准备实验

“组成串联电路和并联电路”的实验和其它所有实验一样，具有可操作性，但实验过程又具有复杂性，实验结果具有不可预见性。为了有的放矢，更好地达成教学目标，在实验前，物理教师应从以下几方面做好准备工作：一是要求学生阅读教材，初步了解什么是串联电路，什么是并联电路，做好知识上的准备；二是教师在课前可亲自动手做几遍，在做的过程中进一步思考难点在哪里，重点在哪里，哪个环节容易出现问题，有预见性，同时还要记录好实验时间，以便在教学中合理分配教学时间。三是了解学生，研究学生，根据学生性格爱好、知识基础、学习习惯进行合理分组。如果考虑不到实验中可能出现的问题或者考虑不全面，对实验中出现的一些意外问题不能及时解决，就会耽搁实验时间，打乱整个实验计划，不能完成预期的实验任务。

3 实验教学中的三种组织形式

为了让实验教学在课堂上得以有效实施，除了增强实验意识、改进实验方法外，还要考虑采取何种形式来完成实验过程。一般来说，实验课教学的组织形式可分三种模式，即指令操作模式、主动操作模式、指令主动相结合操作模式。

指令操作模式以教师为主导，在实验过程中，学生根据实验步骤，在教师指导下分步进行。这种模式可以节省教学时间，也有利于教学管理，减少实验出错率。缺点是学生的主体地位不能得到彰显，他们学习的主体性、自主性得不到充分发挥。由于在实验中学生始终听从教师的指令，亦步亦趋，也不利于他们的创造性思维能力。此外，由于教师指令具有统一性，而学生是有差异的，会导致有的学生跟不上，有的学生等的很焦急，不利于贯彻因材施教原则。

主动操作模式是教师课前引导学生做好实验准备工作，如讨论实验步骤、构思实验过程等，然后按各小组讨论情况自由操作。实验时，物理教师检查指导，解答学生咨询的问题，指出学生试验中的不当之处。这种模式突出了学生的主体地位，有利于培养学生自主学习能力，学生参与的积极性和主动性更强。但缺点是由于时间的限制教师的指导、检查不一定能一一到位，另外，由于学生自主性强了，教学秩序也难以维持。

指令主动相结合操作模式融合了上述两种模式的优点，摈弃力其缺点。组成串联电路和并联电路”的实验宜采用这种模式。原因是：学生有一定的理论基础，独立操作具有知识支撑；另外，由于电学知识有一定风险，还离不开教师的巡回检查和指导。更主要的采用这种模式即可以发挥教师的主导作用，还可发挥学生的主体作用，使这个实验理论和实际联系起来。

4 该实验电路连接时应注意的几个问题

（1）由于实验中要用到220伏的交流电，实验过程中导线不能乱扔，以免线头掉入交流电源插孔内而发生触电事故。

（2）连接电路前要分析好各用电器的串、并联关系，以及每个开关的控制作用，导线尽量要少用。

（3）断开所有开关，从电源的一个极开始，按电流流经的路径逐个连接电路元件。在并联电路中逐条支路进行连接，切不可多条支路同时连接。

（4）把接线柱上的导线连接牢固。接线柱处的线头不要太长，避免两接线柱导线接触，形成短路。导线应顺时针绕在接线柱上，切不可绕反了。

（5）导线摆放尽量不要交叉，分布合理，以便于检查电路。

（6）连接电路完成后一定要先检查，然后试触，最后进行正确操作，切不可连接完成后立即实验。

5 正确分析实验现象，及时得出实验结论

对实验中出现的现象一定要及时分析，得出结论，这样才能达到预期的实验目的。例如，在研究并联电路实验中，有这样几个步骤：

第一步：电路检查无误后，干路、支路开关都闭合。

现 象：两灯都发光。

结 论：干路和支路开关都闭合时，电灯才都发光。

第二步：断开干路开关，闭合支路开关。

现 象：两灯都不亮。

结 论：干路开关能够控制所有用电器工作。

第三步：干路开关闭合，随意断开其中任一条支路开关。

现 象：断开哪一条支路上的开关哪一盏灯不亮。

结 论：支路开关只控制支路用电器工作。

这样，实验做完之后，实验目的也就自然达到了。有些同学只重视实验现象，而忽略了实验结论的及时归纳和总结，教师在实验时要注重引导，才能使学生达到从实践到理论的这一境界。

参考文献：

[1]常峰瑞.新课标初中物理实验教学的方法探讨[J].中学时代，

2013-09.

串联电路篇3

一、 判断电路故障

例1 如图1是测定小灯泡电功率的实验电路，电路连接正确后闭合开关，发现灯不亮，电流表指针稍有偏转，电压表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是（ ）

A. 灯泡断路

B. 滑动变阻器短路

C. 灯丝电阻值过大

D. 滑动变阻器连入电路阻值过大

解析 如果灯泡断路，电压表电阻很大，电路中的电流极小，电流表的指针不会发生偏转，电压的分配与电阻成正比，此时电压表的示数应接近于电源电压，A错；如果滑动变阻器短路，电路中电流将会很大，B错；实际小灯泡灯丝的电阻不会太大，小灯泡灯丝的电阻不会造成电压表无示数，C错；滑动变阻器连入电路阻值过大，电路中电流很小，电流表指针稍有偏转，根据电压的分配关系可知，小灯泡的电阻较小，与它并联的电压表示数很小，D对.

答案 D

点拨 电流表指针稍有偏转，说明整个电路是通路，电压表指针几乎不动说明灯泡的电阻相对于整个电路的电阻很小，所以灯泡能够分得的电压很小，其原因是滑动变阻器连入电路阻值过大所致.

例2 （2011年・武汉）在如图2所示的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，发现两只电表中有一只电表的示数明显变小，另一只电表的示数明显变大.下列判断中正确的是（ ）

A． 可能是灯L断路

B． 一定是灯L短路

C． 可能是滑动变阻器R断路

D． 一定是滑动变阻器R的滑片向左滑动

解析 如果灯L断路，电压表、电流表以及滑动变阻器串联在电源两端，此时电流表示数几乎为零，根据电压的分配规律可知，电压表的示数很大，A正确；如果是灯L短路，那么电压表示数为零，B排除；如果是滑动变阻器R断路，两电表的示数均为零，C排除；如果滑动变阻器R的滑片向左滑动，则两电表示数同时变大，D排除.

答案 A

点拨 电路正常工作的情况下，两电表应该是同时变大或变小，显然本题电路在工作时出现了故障.解答时，需根据给定的选项，逐一排查，直至找出与题意相符的选项.

二、 判断电路存在的问题

例3 在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，电路如图3所示.电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样.在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，读出电流表的示数.当20Ω的电阻接入a、b间时，电压表示数始终无法达到1.5V，其原因可能是（ ）

A． 滑动变阻器阻值太小

B． 电源电压3V太高

C． 20Ω的阻值太小

D． 控制的电压1.5V太高

解析 把20Ω的电阻接入a、b间时，定值电阻的阻值比滑动变阻器的阻值大，根据电压的分配规律分析，电压表示数始终无法达到1.5V，是说定值电阻两端的电压始终比1.5V大，出现这个现象是滑动变阻器的阻值太小造成的.

答案 A

点拨 电压表测的是定值电阻两端的电压，20Ω的电阻接入a、b间时，电压表的示数始终无法达到1.5V，容易误认为电压表的示数比1.5V小，造成问题解决无从下手.而比较定值电阻与滑动变阻器的最大阻值，结合电压的分配规律，问题解决也就变得明朗.

三、 判断电表示数变化

例4 如图4所示，电源电压保持不变，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向右移动．电表的变化情况是（ ）

A． 电压表和电流表示数都变小

B． 电压表和电流表示数都变大

C． 电压表示数变大，电流表示数变小

D． 电压表示数变小，电流表示数变大

解析 小灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，电流表测量的是电路中的电流；滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，所以电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知此时电路中的电流变小；在串联电路中电阻越大，分得的电压就会越多，所以此时电压表的示数就会变大．

答案 C

点拨 根据串联电路电压的分配规律，知道滑动变阻器连入电路阻值的变化，也就知道了滑动变阻器两端电压的变化.当然，根据串联电路中电压的特点结合欧姆定律也能确定电压表的示数变化．

四、 探究电流与电阻的关系

例5 小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，设计了如图5甲所示的电路图（电源电压恒为6V）.

（1） 根据小明设计的甲图，用铅笔连线将乙图的实物图连接完整.

（2） 小明将第一次实验得到的数据填入了下边表格中，然后将E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω，调节滑动变阻器的滑片P向_____移动（选填“A”或“B”），直到_____为止.此时电流表的指针位置如图丙所示，请把测得的电流数值填入上表.

（3）小明根据实验数据得到如下结论：电流与电阻成反比.请你对以上的探究过程做出评价，并写出两点评价意见：_______________ ；

_______________ .

解析 （1） 电压表与定值电阻并联，应选0～15V量程，滑动变阻器选C、D接线柱都可.（2）假设滑动变阻器连入电路的阻值一定，E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω时，电路中的电阻变大，电流变小，滑动变阻器两端的电压就会变小，定值电阻两端的电压就会变大.要控制电压不变，就要减小定值电阻两端的电压U.要减小U，需通过增加滑动变阻器两端的电压U来实现，电路串联，有I=I，=，=，电压的分配与电阻成正比，可知滑动变阻器连入电路的电阻应该变大，根据电路连接，可知滑片应向B移动，直到电压表的示数为4V为止.（3）小明做实验时，收集的数据较少，叙述结论时，缺少前提条件.

答案 （1） 如图6所示 （2）B 电压表的示数为4V 0.2 （3）实验次数太少（没有进行多次实验） 结论缺少“电压一定”的前提.

点拨 更换电阻、收集数据、探究电流与电阻的关系，实验好做，但是书面判断滑片P的滑动方向一度是学习的难点.更换电阻、推导分析时，先假定滑动变阻器连入电路的阻值一定，再借助于串联电路电压的分配规律解答.

五、 探究影响电阻大小的因素

例6 某物理兴趣小组的同学为探究导体电阻与导体长度和横截面积之间的定量关系，设计了如图7所示的电路．实验时他们将所选的两种金属丝接入电路1和2的位置，通过比较电压表的示数来比较电阻丝的大小．现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如下表所示：

（1） 在探究导体电阻与导体长度之间的定量关系时，他们将编号为_____两根金属丝对应接入电路1和2的位置，当发现电压表示数U：U接近_____时，可以初步判定：在导体的材料和横截面积相同的条件下，导体的电阻与其长度成正比．

（2） 在探究过程中，如果将编号为A和C两根金属丝接入电路1和2的位置，则他们想探究的是导体电阻与_____之间的定量关系．

（3） 在“交流与合作”时，有位同学提出：用如图乙所示的电路，将所选的金属丝分别接入电路M、N之间，读出电流，然后利用电流跟电阻之间的反比关系，也能探究导体电阻与导体长度和横截面积之间的定量关系．你认为他的实验方法合理吗？请说明理由．

解析 （1） 要探究导体电阻与导体长度之间的定量关系，应该选用材料、横截面积相同，长度不同的导体，符合条件的是A、B（或B、A）.把A、B（或B、A）导体对应接入电路1和2的位置，因为在导体的材料和横截面积相同的条件下，导体的电阻与其长度成正比，所以电压表的示数U：U应接近1：2（或2：1）.（2） A和C两根金属丝材料相同、长度相同，横截面积不同，显然这是探究导体电阻与横截面积之间的定量关系.（3）如果把导体接入图乙M、N之间，探究导体电阻与导体长度和横截面积之间的定量关系，因为电路中还连有定值电阻，所以这种接法无法保持导体两端的电压不变，因此也就无法探究.

答案 （1）A、B（或B、A） 1：2（2：1） （2）横截面积 （3）不合理 要使通过导体的电流跟电阻成反比，则要使导体两端的电压保持不变.将不同金属丝接入电路M、N之间，M、N两端的电压不能保持不变 点拨：（113.（1）A、B（或B、A） 1：2（2：1） （2）横截面积 （3）不合理 要使通过导体的电流跟电阻成反比，则要使导体两端的电压保持不变.将不同金属丝接入电路M、N之间，M、N两端的电压不能保持不变.

串联电路篇4

串联电路中电流从正极流入，负极流出，多个电源串联正负依次相接即可。

电路在电路中电源外部电流只能从“电源”正极流向“电源”负极。元件首尾顺次连接，电源正极接第一个元件正极，第一个元件负极接第二个元件正极，第二个元件负极接电源负极。

几个电路元件沿着单一路径互相连接，每个节点最多只连接两个元件，此种连接方式称为串联。以串联方式连接的电路称为串联电路。

（来源：文章屋网 ）

串联电路篇5

关键词：串联电抗器；短路电流；电网设计；电网运行；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM713 文章编号：1009-2374（2015）32-0142-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.23.076

随着电网规模的快速发展以及发电厂的集中建设，电网的短路电流日益增大，将会严重影响电网的安全稳定运行，对于电力系统设备的可靠性也提出更高挑战。

1 问题的提出

以某发电厂较为集中的地区为例，该地区煤炭资源极为丰富，是重要的火电基地和化工、冶金工业区。该地区拥有较多公用电厂和企业自备电厂，由于工业发展，需新建用户a、b及自备电厂a、b，如图1所示：

图1 用户a、b建设方案示意图

图1中变电站、电厂及线路均为220kV电压等级。由于新建用户及自备电厂的接入，导致公用站A的三相及单相220kV短路电流急剧上升，已超过220kV设备额定电流（50kA），需提出相应措施解决短路问题。

2 限制短路电流措施分析

目前设计及运行中最常用的限制短路电流的方式有以下七种：

2.1 提高电压等级，次级电网解环运行

这是目前最常用也是最直接有效的限制短路电流的措施。但是针对本项目，由于周边尚无高一电压等级的变电站，因此不具备220kV电网解环运行的条件，本方案不予采纳。

2.2 变电站母线分段运行

此方法简单方便，但是会降低系统的安全性和运行灵活性。针对本项目，若将公用站A的220kV母线分段运行，则如图2所示：

图2 站A母线分段运行后电网接线图

公用站A母线分段运行后，公用站A北段母线及所接变电站B、d、电厂C、d仅通过A（北段）-用户a-A（南段）的线路与主网相连接，一旦发生故障，北部地区将面临停电风险，安全可靠性大为降低，本方案不予

采纳。

2.3 变压器加装中性点小电抗接地

此方法可以有效地降低单相短路电流，但不能降低三相短路电流，本方案不予采纳。

2.4 采用高阻抗的变压器

目前很多地区在设计阶段已经考虑采用高阻抗变压器来预防短路电流未来可能过高的问题，但是此种方式对于系统的动态稳定有一定影响，需要综合考虑。本项目中已经采用高阻抗变压器，但依然无法有效降低短路电流。

2.5 采用直流技术

直流输电的应用可以有效地降低短路电流，但由于成本较高，目前主要应用于高电压长距离的输电情况，本方案不予采纳。

2.6 提高断路器遮断容量

提高断路器遮断容量，导致造价随之提高很多，本方案不予采纳。

2.7 串联电抗器

本项目采纳此方案，具体分析见下文。

3 本工程解决方案

考虑到建设成本和周边电网情况，本项目选择加装串联电抗器来降低短路电流。

加装串联电抗器可以有效地增加系统阻抗，从而降低短路电流，目前在华东地区尤其是上海等短路电流水平较高的地区已经得到实际应用，主要应用于500kV电压等级。本项目考虑在220kV电压等级加装串联电

抗器。

经过调试与对比计算，最终选择在用户a及用户b至公用站A的四条线路上各加装20Ω的串抗，短路电流计算结果见表2。加装串抗后，公用站A的三相及单相220kV短路电流均降至50kA以下，满足设备运行条件。

此外，通过潮流计算与稳定分析，本项目加装串抗后不会影响电网的安全稳定运行。

然而也应当注意到采用串联电抗器所产生的问题：（1）电抗器串接至系统后，会导致电压下降，若有必要，应注意及时补充电容器，减小串抗对电压水平的影响。本项目中由于用户侧均有自备电厂，可以提供容性无功，从而维持电压运行水平；（2）由于串抗增加系统阻抗，会导致系统网损的增加，串接电抗器的线路潮流越重，损耗越高。本项目中由于用户a、b由各自的自备电厂供电，与公用站A的连接线路潮流较轻，可以有效地减少串抗对网损的影响；（3）投资较高。由于串联电抗器单个容量有限，串联使用时价格比较昂贵。

4 结语

目前电网设计和运行中，短路电流偏高的问题日益凸显。在今后的设计和运行中，还是应当优先采用电网解环、母线分段、加装小电抗、高阻抗变压器等方法来降低短路电流，但是当以上方法受到限制或无法有效降低短路电流时，可以考虑串联电抗器来解决问题，但应深入研究如何减小这种方案实施所带来的负面影响，制定合理、有效的短路电流限制方案。

参考文献

[1] 庄侃沁，陶荣明，尹凡.采用串联电抗器限制500kV

短路电流在华东电网的应用[J].华东电力，2009，37

（3）.

[2] 电力工业部电力规划总院.电力系统设计手册[M].

北京：中国电力出版社，2007.

串联电路篇6

关键词：Multisim 直流稳压电源

中图分类号：G719.21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0181-04

Study of Circuit Design with Multisim Based on the Series

DC Regulated Power Supply

Li Yuelan

（Ningxia Vocational Technical College of Industry and Commerce，Yinchuan Ningxia，750001，China）

Abstract：This article is to analyse the series DC regulated power supply with multisim，there are lot of advantages with multisim，The first，quick and easy to build the circuit；The second，it can make theory touch with practice and make students improved comprehension greatly to theory.The third， it can make teaching steps be had the working process of the complete，the same to say， designing―welding―assembling―debugging，it is important basis for students to design circuit.

Key Words：Multisim；Series DC Regulated Power Supply

本文撰写的背景是，《电子产品组装与调试》是《电子技术》这门课程在工学结合课程模式下所产生的一门新课程，在新模式下所产生的《电子产品组装与调试》课程与以往的《电子技术》课程相比优点在于：瓦解以前学科式章节模式，重新组合教学内容，使得教学内容以工作过程为导向，项目为载体；整个课程内容重点体现能力训练、工作经历相结合的教育模式；注重角色的变化，体现了学生为主体，教师为指导的角色扮演。高等职业教育开设《电子产品组装与调试》课程培养的学生应该具备改造、设计电路；焊接、组装电子产品；调试、维护产品的能力。现如今《电子产品组装与调试》课程内容设计和组织课堂过程发现，这门专业核心课程整个内容注重学生组装与调试能力突出，而改造、设计电路能力欠缺，甚至没有。对于大专层次的学生，如果改造、设计电路能力不加重视，从而培养出来的学生与中专层次的学生就没有了区别。为此，在《电子产品组装与调试》课程中采用Multisim软件，对每一电子产品原理图的仿真分析可以提高学生对电路原理的理解，开拓学生电路设计的思路及其培养学生对电子产品设计的能力。

1 Multisim简介

Multisim源于加拿大后期被美国NI公司（美国国家仪器公司）收购，其具有数千种电路元器件供实验选用，虚拟测试仪器仪表种类齐全，可以设计、测试和演示各种电子电路。实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与试验方法比较，具有设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；实验中不消耗实际元器件，实验成本低，实验速度快，效率高，设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用等特点。其解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题，并很好的将设计环节展现在教学中。

2 串联直流稳压电源电路整体设计分析

串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电路放大作用，增加负载电流；在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定；并且通过改变的反馈网络参数使输出电压可调。本文以具有放大环节串联型稳压电路为例进行分析，如图1所示。

2.1 稳压设计原理

当由于某种原因（如电网电压波动或负载电阻的变化等）使输出电压U0升高（降低）时，取样电路将这一变化趋势送到集成运放的反向输入端，并与同相输入端电位UZ进行比较放大；集成运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；因为电路采用的射极输出形式，所以输出电压UO必然降低（升高），从而使UO得到稳定。

2.2 输出电压的可调范围

在理想运放条件下，净输入电压为零，即，则电位器滑到最上端时，输出电压最小，为：

，则电位器滑到最下端时，输出电压最大，为：

2.3 调整管的选择

根据电路中元件选择，变压器二次侧电压有效值39.239 V，桥式整流及电容滤波电路得到V。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数，

，

。

3 串联直流稳压电源电路模块设计分析

串联直流稳压电源电路如图1所示，电路主要由整流滤波模块，同相比例运算电路模块，电压串联负反馈电路模块，射极输出器模块组成。

3.1 桥式整流电容滤波电路

桥式整流电路工作原理如图2所示，设变压器二次侧电压为当为正半周时，电流由2点流出经1点到R1，再经4点到达3点，负载R1上的电压当为负半周时，电流由3点流出经1点到R1，再经4点到达2点，负载R1的电压。输出电压的平均值为。

桥式整流电容滤波电路工作原理如图3所示，当二次侧电压处于正半周并且数值大于电容两端电压时，电流一路经负载R1，另一路对电容C充电，理想情况下，当上升到峰值后开始下降，电容通过负载R1放电，其电压开始下降，趋势与基本相同，但由于电容按指数规律放电，所以当下降到一定数值后，的下降速度小于，使得大于，从而导致二极管截止，电容C继续通过R1放电，按指数规律缓慢下降。当的负半周与以上原理相同。由图3中波形图可以看出，经滤波后的输出电压不仅变得平滑，而且平均值也得到提高。为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足的条件，此时电容的耐压值应大于。

3.2 同相比例运算电路

同相比例运算电路工作原理如图4所示，左图中根据理想集成运放工作在线性区时，满足“虚短”和“虚断”的概念，

，

右图中，由基本原理可推到出

3.3 电压串联负反馈电路

同相比例运算电路和电压串联负反馈电路是一体，但此电路承担两种功能，工作原理如图4所示，左图中由于R1是输入端与输出端的连接元件，所以R1是反馈网络。其是从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电压，然后与输入电压相比较，求得差值作为净输入电压进行放大，故此反馈类型是电压串联负反馈。由可得此反馈类型仅仅决定于，而与负载电阻无关，因此，可以将电路的输出看成为电压控制的电压源，且输出电阻为零。右图中电阻是反馈电阻并且类型是电压串联负反馈，由：

可得是控制的电压源，稳定输出电压。

3.4 射极输出器电路

共集电极放大电路工作原理如图5所示，共集电极放大电路是从发射极输出的，所以简称射极输出器，此电路的电压放大倍数。

因此，小于1但近似等于1，即略小于，电路没有电压放大作用，此外，跟随变化，故电路又称为射极跟随器。

3.5 采样-电压比较-稳压-放大电路

采样-电压比较-稳压-放大模块也就是以上同相比例运算电路构成的电压串联负反馈电路、射极输出器电路综合体模块。主要采用集成运放构成了深度电压负反馈，输出电阻趋近于零，因而输出电压相当稳定。输出电压如图6所示，输出电压通过三极管构成的射极输出器将其稳定，其稳压电源可通过电阻R3调节其输出电压范围，最大约为30 V，最小10 V。

4 结语

由上述仿真结果可知，先是具有放大环节的可调稳压电源电路整体设计思路作以分析，然后对电路的每一模块进行详细的分析，电路的元器件其取值都将影响稳压电源性能，从变压、整流、滤波、电压比较、稳压到最终输出电压的可调，体现了电路整个设计思想和工作原理，结论与理论相一致。

现如今各高职院校在教学中，仿真软件应用有两种形式：Multisim以一门单独EDA即电子自动化设计课程展开教学；《电子技术》课程在实验部分有所应用，（教材中以独立实验的特点编写，但真正很少实现）。问题所在：软件和实体没有有效的结合起来，理论中电路原理教学没有应用到仿真软件，不能快速有效提高学生理解能力；Multisim实验教学形同虚设，在理论教学和实验教学中由于软件的配备、时间的分配等问题的存在不能够实现仿真教学；《电子产品组装与调试》作为一门基于工学结合的课程，现还是试探和完善阶段，Multisim的应用还是个空白。

如果在教学中采用Multisim软件，如以上串联直流稳压电源电路的分析过程，可以解决以上的问题。仿真软件Multisim的引入，能够快捷方便的搭建电路，预测电路的结果；大大缩减理论知识的教学时间，较短的时间将理论融会贯通，提高学生对电路工作原理的认识与理解的能力；使整个教学环节有一个完整的工作过程，即设计―焊接―组装―调试的过程，更加完善工了学结合课程模式；为电路的改造和设计奠定基础，为学生将来的可持续发展奠定基础。

参考文献

[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 张新喜，许军.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 戴树春.电子产品装配与调试[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4] 刘晓书，.电子产品装配与调试[M].北京：科学出版社，2011.

[5] 罗国强，罗伟.实用模拟电子技术项目教程[M].北京：科学出版社，2009.

[6] 朱向阳，罗国强.实用数字电子技术项目教程[M].北京：科学出版社，2009.

[7] 王国玉，李中显.电子产品设计与制作[M].北京：科学出版社，2010.

[8] 朱晶波.MultiSim在电工与电子技术实验教学中的应用[J].数字技术与应用，2010（2）.

串联电路篇7

关键词：串联；并联；电压；误差；实验

一、背景分析

在八年级上册的科学课本中，有许多不同的实验，在这些实验的操作过程中，我们会发现许多问题，而如何在课余时间科学合理地探究在实验操作过程中所遇到的问题，也成为我们在课后自主学习与探究的重点与难点。

探究串并联电路电压特点的实验是八年级上学期科学电学部分的一个较为重要的实验，此实验所得的结论与欧姆定律相结合的题目是此学期科学电学部分的一个难点。而当学生在学校的实验室中按课本上的指示进行此实验、记录实验所得数据时，发现在串联电路实验时U1+U2

二、实验探究

我们知道误差是测量值与真值之差异。在物理实验中离不开对物理量的测量，在不考虑温度因素的情况下，由于仪器、实验条件、环境等因素的限制，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会不可能避免地存在着一定的差异。当前中学物理实验室所用的直流电表大部分都是磁电式电表，由于自身制造存在着较大的误差，根据技术标准为2.5级的电表，每次测量电表自身允许误差不超过量程的2.5%，即允许的最大误差≤量程×2.5%。超过这一误差就是误差比较大了，如用一个量程为3V的电压表，其允许的最大误差是3×2.5%=0.075V，在实验时在两个量程都能选择的情况下，我们往往要选择小量程，因为当指针越靠近量程时，测出来的值越精确。而我们在做串、并联电路的实验过程中，由实验数据发现存在误差，得到以下数据（如表一、表二所示）

表一 串联电路实验数据

■

表二 并联电路实验所测得的数据

■

根据表一中实验三测得的数据U1=1.5V，U2=1.3V，即使再加每次电表允许产生的最大误差0.075V，U1+U2+误差值=2.95V，与U电源3.5V比仍然小0.55V，这个值也远远超过了允许的最大误差，对比这五组实验数据，我们不难发现都存在着与实验一相类似的规律，而由表二并联电路所测得的实验数据中，也存在U1不等于U2不等于U电源，且误差很大的现象。在实验中发现，当用电器为灯泡时的实验误差值普遍要比用电器为电阻时的误差值要大得多，而使用有夹子的铜导线做实验时的误差值普遍要比使用无夹子的铜导线要大得多。为此，我们对探究串、并联电路电压特点的实验存在的巨大误差展开了深入、全面的研究。我们做出了以下几种猜测：

（1）串、并联电路中造成电压特点与理论存在误差的原因可能是与导线的长短有关。

（2）串、并联电路中造成电压特点与理论存在误差的原因可能是开关承担了一部分电压。

（3）串、并联电路中造成各用电压特点与理论存在误差的原因可能是导线承担了一部分电压。

（4）串、并联电路中造成各用电压特点与理论存在误差的原因可能与导线接线柱线头所拧得松紧有关。

1.串联电路实验

串联电路的电源电压以及各用电器电压的测量。

【实验器材】：电压表1只、小灯座2个、小灯泡2个、10Ω电阻2个、干电池3节、开关1只、导线若干。

【改进后的实验过程】

注：（以下实验电源电压都是由电压表测量所得的数值，为保持实验的一致性，电压表正负接线柱的两根导线始终为带夹子的铜导线。）

（1）将电压表接在开关两端，闭合开关，两小灯泡均发光，观察此时电压表的示数。

（2）选用长度为30cm及60cm的两种无夹子的铜导线记下U1，U2及电源电压的值。

（3）将电压表依次接在电源负极到L1、L1到L2、L2到开关、开关到电源正极这四条导线上，闭合开关，两小灯泡均发光，观察这四种情况下各电压表的示数。

（4）更换不同类型的导线，再次重复以上步骤，记录数据。

（5）将小灯泡更换为10Ω定值电阻，重复步骤（2）（3），记录数据。

实验数据如表三、表四所示：

表三

■

表四

■

数据分析：

由表三数据可知，当连接线路中的导线长度全都由30cm变成60cm时，U1+U2的值与电源电压之间的误差由0.05V提高到了0.1V，说明误差值在偏大，可得到的结论一：导线的长度会影响U1+U2的数值与电源电压间的误差，且导线越长，U1+U2的值越小，误差也就越大。证得猜想一是正确的。在表四实验一中，只有开关到电源正极用的是两端有夹子的导线，其余都是无夹子导线连接，而根据实验一的数据，我们发现无夹子导线两端的电压都为0V，而有夹子导线两端的电压为0.5V。而这个0.5V也正好是实验中电源电压与U1+U2之和的误差值，说明导线分到了电压。对比表四中的这五组实验数据，当连接导线用的是无夹子导线时，导线两端的电压基本上都为0，只有实验五有两组测得的是0.05V，而测开关两端的电压有三组为0，两组为0.05V。据数据分析，这个0.05V，也可以说是相当小的电压值。而有夹子导线两端的电压与此相比却要大得多。根据这五组的实验每一组的合计电压与我们测得的U1+U2与电源电压值的误差进行比较，不难发现，实验误差的存在，确实是因为导线与开关会分到电压，对于有夹子的导线分到的电压则会更多。由表四可得结论二：串联电路中，除了用电器分到电压外，导线或开关也会分到电压，而且导线电阻越大，分到的电压也就越大，所以实际的U1+U2

结论三：在实验中我们还发现，接线柱的线头连接得松紧也会影响U1+U2的大小，造成实验的误差的存在。而我们平时用的学生电源及干电池不能直接根据旋钮显示数值或干电池节数乘1.5V来做电源电压。

结论：在串联电路中，造成串联电路各用电器电压和小于电源电压的原因是由于导线与开关会分到电压，接线柱的线头连接得松紧的影响，及做实验时用的学生电源按显示数值读数，干电池直接用1.5V电压计算造成电源电压不精确。

为了进一步证实猜想，对并联电路也进行了误差探究实验：

2.并联电路实验

【实验器材】

电压表1只、小灯座2个、小灯泡2个、电阻为10Ω2个，3节干电池、开关1个、导线若干。

【实验过程】

（1）选用大量程，用试触法来估测电压的大小，然后确定合适的量程。

（2）根据电路图，连接完成电路。先用灯泡并联。

（3）分别三次把电压表并联接入线路中：

①测灯L1的电压；②测灯L2的电压；③测电源电压。

（4）换不同类型的导线，再次重复第3步骤，并记下数据。

（5）更换为10Ω的定值电阻，再重复（3）（4）步骤，并记下数据。

（6）重复实验，得出结论。

实验数据如下表五所示：

表五

■

数据分析及结论：

根据表五数据，我们发现在实验中，开关两端的电压只有实验一与实验四为0V，其余三组都分到电压。而且明显地发现，使用无夹子导线时，导线两端的电压为0V的有8组数据，有夹子导线两端的电压为0的有两组，因为我们的实验器材及人为读数方面的局限，在误差允许的范围内；在实验四出现的有夹子导线电压为0V，可能是我们实验器材及误读所造成。

并联电路结论：由实验数据可得出分到电压确实与导线的电阻大小及开关的接线柱的电阻有关，电阻越大，分到的电压也就越多，造成用电器两端的实际电压小于电源电压。但用电器两端电压与导线两端电压及开关两端电压加起来还是等于电源电压，这与串联电路的研究结果一致。

根据以上的实验，我们大致得出了结论：实验所用的导线、开关并非是我们所假想的0电阻，导线存在较大的电阻，分走了一部分电压，而且我们实验所使用的电压表也并非我们所假象的那样0电阻，电压表也分走了一定的电压。比较实验所得出的数据，我们发现，使用小灯泡实验所得出的数据比使用定值电阻实验所得出的数据误差更大。我们对此也展开了讨论与研究。根据八年级上册科学课本上4.4影响导体电阻因素的内容和实验得出的数据，我们意识到：因为小灯泡发光的同时也发热，小灯泡温度升高，导致小灯泡电阻变大，分走了一定的电压，加大了误差。除此之外，我们实验所得的数据仍存在一定的小误差，对这误差的存在有些是无法避免的。但通过实验我们也得到了几种产生误差的原因和对今后实验改进的设想：

1.误差产生原因的几种分类

（1）学生电源直接读数电压与实际测出的电压间存在误差，新干电池也不能都以1.5V读数，它们的理论值与测量值之间都存在着一定的误差。

（2）由于导线本身存在电阻，或由于导线两端焊锡夹子电阻增大，分走了少量电压。

（3）电键（开关）会分走少量电压。

（4）在连接线路时，由于线头的松紧而造成的误差。

（5）初中阶段实验器材本身局限造成的误差。

（6）学生在测量过程中读数所造成的误差。

（7）电表自身也有电阻造成误差。

2.实验后的体会

在初中科学的物理实验中，有些误差在实验中我们是没法避免的，如（5）（6）两种误差，但有些是我们可以通过实验过程中改进器材，或完善操作过程，在以后的实验中尽可能地设法减小。减小误差的几个方面：

（1）在连接电路时尽量用不带夹子的导线，且导线不能过长，现实生活中导线电阻不可避免，我们只能让它尽量地减小，而带夹子的导线由于经过焊锡会产生比较大的电阻，而我们初中阶段都默认为导线电阻为0，这样会影响实验的结果。

（2）在连接导线时，要注意接线头要拧紧，以减小实验误差。

（3）测量电源电压时，不能直接从学生电源或干电池的节数读电压，必须进行测量。

（4）读数时，眼睛正视，要读到估计位，以减小误差。

（5）做好正确的数据统计与分析。

（6）选择适当的电表量程，不能选得太大。

串联电路篇8

关键词：串联电容补偿；过电压；潜供电流；次同步谐振（SSR）；暂态恢复电压（TRV）；电力系统

1、引言

采用串联电容补偿技术可提高超高压远距离输电线路的输电能力和系统稳定性，且对输电通道上的潮流分布具有一定的调节作用。采用可控串补还可抑制系统低频功率振荡及优化系统潮流分布；

但在系统中增加的串联电容补偿设备改变了系统之间原有的电气距离，尤其是串补度较高时，可能引起一系列系统问题，因此在串补工程前期研究阶段应对这种可能性进行认真研究，并提出解决问题的相应方案及措施。我国南方电网是以贵州、云南和天生桥电网为送端、通过天生桥至广东的三回500kV交流输电线路及一回500kV直流输电线路与受端广东电网相联的跨省（区）电网，2003年6月贵州—广东的双回500kV交流输电线路建成投运，南方电网形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三个西电东送大通道。随着南方电网西电东送规模的进一步扩大，为提高这些输电通道的输送能力和全网的安全稳定水平及抑制系统低频振荡，经研究决定分别在平果与河池变电所装设可控串补（TCSC）及固定串补装置（FSC）。通过对南方电网平果可控串补工程及河池固定串补工程进行的系统研究工作，作者对超高压远距离输电系统中，采用串联电容补偿技术可能引起的系统问题获得了比较全面的了解，并总结了解决这些问题的措施及方案。

研究结果表明，超高压输电线路加装串补后所引发的系统问题主要有过电压、潜供电流、断路器暂态恢复电压（TRV）及次同步谐振（SSR）等问题。

2、串补装置结构及其原理

目前在电力系统中应用的串联电容补偿装置按其过电压保护方式可分为单间隙保护、双间隙保护、金属氧化物限压器（MOV）保护和带并联间隙的MOV保护四种串补装置。带并联间隙的MOV保护方式的串补装置具有串补再次接入时间快、减少MOV容量及提供后备保护等优势，相对而言更有利于提高系统暂态稳定水平，因此目前在电力系统的串补工程中得到了比较广泛的应用。

（1）MOV是串联补偿电容器的主保护。串补所在线路上出现较大故障电流时，串联补偿电容器上将出现较高的过电压，MOV可利用其自身电压–电流的强非线性特性将电容器电压限制在设计值以下，从而确保电容器的安全运行。

（2）火花间隙是MOV和串联补偿电容器的后备保护，当MOV分担的电流超过其启动电流整定值或MOV吸收的能量超过其启动能耗时，控制系统会触发间隙，旁路掉MOV及串联补偿电容器。

（3）旁路断路器是系统检修和调度的必要装置，串补站控制系统在触发火花间隙的同时命令旁路断路器合闸，为间隙灭弧及去游离提供必要条件。

（4）阻尼装置可限制电容器放电电流，防止串联补偿电容器、间隙、旁路断路器在放电过程中被损坏。3串补装置引起的过电压问题串补装置虽可提高线路的输送能力，但也影响了系统及装设串补装置的输电线路沿线的电压特性。如线路电流的无功分量为感性，该电流将在线路电感上产生一定的电压降，而在电容器上产生一定的电压升；如线路电流的无功分量为容性，该电流将在线路电感上产生一定的电压升，而在电容器上产生一定的电压降。电容器在一般情况下可以改善系统的电压分布特性；但串补度较高、线路负荷较重时，可能使沿线电压超过额定的允许值。河池及平果串补工程的线路高抗与串补的相对位置不同时，输电线路某些地点的运行电压可能超过运行要求。

例如，惠河线或天平线一回线故障时，如将高抗安装在串补的线路侧，则串补线路侧电压可达到561kV或560kV以上[2]，均超过高抗允许的长期运行电压，因此在两工程中均建议将线路高抗安装在串补的母线侧以避免系统运行电压超标的问题。在输电线路装设了串联电容补偿装置后，线路断路器出现非全相操作时，带电相电压将通过相间电容耦合到断开相。河池FSC及平果TCSC工程中的惠（水）—河（池）及天（生桥）—平（果）线路上均已装设并联电抗器，如新增加的电容器容抗与已安装的高压并联电抗器的感抗之间参数配合不当，则可能引发电气谐振，从而在断开相上出现较高的工频谐振过电压[3].因此在这两个工程的系统研究工作中对串联电容器参数进行了多方案比选以避免工频谐振过电压的产生。对这两个串补工程进行的过电压研究表明，由于惠河线及天平线两侧均接有大系统，无论惠河线或天平线有无串补，在线路发生甩负荷故障时，河池及平果母线侧工频过电压基本相同；仅在发生单相接地甩负荷故障时，串联电容补偿的加入使得单相接地系数增大，从而使线路侧工频过电压略有提高，但均未超过规程的允许值，不会影响电网的安全稳定运行。

4、串补装置对潜供电流的影响

线路发生单相接地故障时，线路两端故障相的断路器相继跳开后，由于健全相的静电耦合和电磁耦合，弧道中仍将流过一定的感应电流（即潜供电流）[4]，该电流如过大，将难以自熄，从而影响断路器的自动重合闸。在超高压输电线路上装设串联电容补偿装置后，单相接地故障过程中，如串补装置中的旁路断路器和火花间隙均未动作，电容器上的残余电荷可能通过短路点及高抗组成的回路放电，从而在稳态的潜供电流上叠加一个相当大的暂态分量。该暂态分量衰减较慢，可能影响潜供电流自灭，对单相重合闸不利；单相瞬时故障消失后，恢复电压上也将叠加电容器的残压，恢复电压有所升高，影响单相重合闸的成功。根据对河池串补工程进行的研究：惠河线的惠水侧单相接地时，潜供电流波形是一个低频（f≈7Hz）、衰减的放电电流，电流幅值高达250-390A[5]（见图2）。断路器分闸0.5s后，该电流幅值仍可达200-300A，它将导致潜供电弧难以熄灭；如单相接地后旁路开关动作短接串联电容，潜供电流中将无此低频放电暂态分量[5]

5、串补装置引起的次同步谐振问题