基尔霍夫定律课件PPT课件

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和回路电压方程的方法 4 能运用基尔霍夫定律对一般复杂电路进行分析计算 复习旧知 1 什么叫全电路欧姆定律 其表达式是什么 2 电阻串联 并联电路有何特点 全电路电路欧姆定律的内容 表达式 全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 复习旧知 串联电路的特点 电路中各处的电流相等 电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和 总电阻等于各分电阻之和 串联电阻具有分压作用 阻值大的电阻分得的电压大 并联电路的特点 电路中各支路两端的电压相等 电路的总电流等于各支路的电流之和 总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和 并联电阻具有分流作用 阻值大的电阻分得的电流小 简单电路 一个电源和多个电阻组成的电路 可以用电阻的串 并联简化计算 复杂电路 两个以上的有电源的支路组成的多回路电路不能运用电阻的串 并联计算方法简化成一个单回路电路 知识回顾引入新课 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 一 复杂电路中的基本概念 2 节点 三条或三条以上支路的会聚的点 1 支路 由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路 右图中有条支路 E1和R1串联构成一条支路 上图中A和B为节点 下图中a为节点 E2和R2串联构成一条支路 R3单独构成另一条支路 3 思考 同一支路中的电流有什么关系 3 回路 电路中从任一点出发 经过一定路径又回到该点形成的闭合路径 考虑 图中共有个回路 分别是 ABDMA ANCBA 3 MNCDM 一 复杂电路中的基本概念 A B C D M N 4 网孔 内部不含有支路的回路 思考 网孔和回路有什么关系 上述的回路中哪些是网孔 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 I流入 I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 I5 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 基尔霍夫电流定律的应用 例 求电路中的电流I1和I2 I1 I2 分析 电路中有两个节点 为A B I1为节点A一支路电流 其它支路电流已知 I2为节点A一支路电流 其它支路电流已知 可以利用基尔霍夫电流定律求解 解 对节点A I1 3A 10A 5A 对节点B 5A I2 2A 10A 18A 整理 I2 5A 2A 10A 7A 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 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 可知 I1的方向与参考方向相同 I2的实际方向是向下的 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 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 反之取负值 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 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 试求 各支路电流I1 I2 I3 解 该电路支路数n 3 节点数m 2 所以应列出1个节点电流方程和2个网孔的电压方程 网孔均以顺时针方向绕行 列出方程 1 I1 I2 I3 任一节点 2 R1I1 R2I2 E1 E2 0 网孔1 3 R3I3 R2I2 E2 0 网孔2 代入已知数据 解得 I1 4A I2 5A I3 1A 电流I1与I2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 I3为负数 表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反