基尔霍夫电压定律ppt课件.ppt

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1、基尔霍夫定律教学目标:1.理解支路、节点、回路、网孔等基本概念;2.掌握基尔霍夫定律的内容、表达式;3.掌握应用基尔霍夫定律列节点电流方程的方法;新课导入是否所有的电路都可以用我们已学的欧姆定律、串并联电路的关系来分析和计算呢?你能求出电路中电流I1、I2、I3的大小吗?想一想?描述电路结构的术语I1I3aI2US1US2R1R2R3bcd1、支路:电路中的各个分支。右图中有条支路2、节点:电路中三条或三条以上支路的连接点。右图电路的节点为,即该电路的节点数。思考同一支路中的电流有什么关系?复杂电路:不能简单地用电阻串并联的计算方法化简的电路。3a、c两点2I1I3a

2、I2US1US2R1R2R3bcd3、回路:电路中任一闭合的路径。右图电路中有aR3cba、abcda、aR3cda三条回路。4、网孔:内部不含有支路的回路。右图电路中的aR3cba、abcda回路均为网孔,该电路的网孔数为2个。想一想?回路和网孔有何区别?回路和网孔都是由支路构成的闭合路径,回路内部可以含有支路,网孔内部不能含有支路,这是回路和网孔的区别。基尔霍夫电流定律(KCL)内容电路中任意一个节点上,流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。即ΣI流入ΣI流出例如图中,在节点A上:流入有:I1I3流出有:I2I4I5所以根据定律:I1+I3I2+I4+I

3、5变形得:I1+I3+(-I2)+(-I4)+(-I5)=0如果规定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负,则可得出下面的结论:∑I=0即电流定律的第二种表述:在任一时刻,连接在电路中任一节点上的各支路电流代数和等于零。注意:应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向(即假定电流流动的方向,叫做电流的参考方向,通常用“→”号表示),若求出电流为负值,则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。知识推广对于电路中任意假设的封闭面来说,电流定律仍然成立。如右图中,对于封闭面S来说,有I1+I2=I3。思考A电路B电路I1I21.电路中I1和I2的关系:I1=I22.若

4、一条导线断开I1=0生活常识:电工维修时,要与地面绝缘,且尽量单手操作如图所示电桥电路,已知I1=25mA,I3=16mA,I4=12mA,试求其余电阻中的电流I2、I5、I6。解:在节点a上:I1=I2+I3,则I2=I1I3=2516=9mA在节点d上:I1=I4+I5,则I5=I1I4=2512=13mA在节点b上:I2=I6+I5,则I6=I2I5=913=4mA电流I2与I5均为正数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同,I6为负数,表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。练一练:求封闭面的电流二、基尔霍夫电压定律(KVL)实验二:

5、(EWB仿真演示)1、按图连接电路,在三个支路中各电阻上并联一个电压表。2、读出3只电压表的读数,记入右表中。(注意电压的方向)US1US2UR1UR2UR3回路电压关系通过实验分析各回路电压之间有何关系?想一想?定律(KVL)内容:在任意回路中,从一点出发绕回路一周回到该点时,各段电压(电压降)的代数各等于零。公式:列回路电压方程的方法:(a)任意选定未知电流的参考方向;(b)任意选定回路的绕行方向;(c)确定电阻电压正负(若绕行方向与电流参考方向相同,电阻电压取正值;反之取负值);(d)确定电源电动势正负(若绕行方向与电动势方向(由负极指向正极)相反,电动势取正值

6、;反之取负值)。I1I3aI2US1US2R1R2R3bcd思考:右图abcda回路的电压方程如何写?按标注方向循环一周,根据电压与电流的参考方向可得:Uab+Ubc+Ucd+Uda=0由于Uab=-I2R2、Ubc=-Us2、Ucd=-Us1、Uda=I1R1,分别代入上式可得I1R1-I2R2+Us2-Us1=0知识推广aUS1US2R1R2R3bcdI1I2I3基尔霍夫定律可推广用于任一不闭合回路。想一想你知道怎样求出图中开路电压Uab?根据基尔霍夫电压定律可得Uab+I3R3+I1R1-Us1-I2R2+Us2=0即Uab=-I3R3-I1R1+Us1+I2R

7、2-Us2三、基尔霍夫定律的应用支路电流法:以各条支路电流为未知量,根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解各支路电流的分析方法。用基尔霍夫定律解题的步骤:(1)标出各支路的电流方向和网孔电压的绕向。(2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式(若电路有m个节点,只需列出任意(m1)个独立节点的电流方程)。(3)用基尔霍夫电压定律列出网孔的回路电压方程(条n支路列n-(m-1)个方程)。(4)联立方程求解支路的电流(n条支路列n个方程)。(5)确定各支路电流的实际方向。当支路电流计算结果为正值时,其实际方向与假设的参考方向相同,反之则相反。如图所示电路,试

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