第3章复杂直流电路

1、叙永职高王祥远复杂直流电路【项目描述】 在实际电路中，常常遇到由两个或两个以上电源组成的多回路电路，这类电路不能简化成一个简单的回路，必须用待定的分析方法进行计算。本章学习基尔霍夫定律、之路电流法和戴维宁定理等分析复杂直流电路的基本方法。其中，基尔霍夫定律是本章的重点，并通过实践训练来验证和强化该定律。【项目目标】应知1. 理解支路、节点、回路和网孔的概念及掌握其应用2. 理解基尔霍夫定律及掌握其应用3. 理解支路电流法及掌握其应用4. 了解戴维宁定理及掌握其应用5. 了解两种实际电源模型之间的等效变换方法 应会1.能运用基尔霍夫定律及支路电流法分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。

2、2.能运用戴维宁定理分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。【项目分配】任务一 基尔霍夫定律任务二 支路电流法任务三 戴维宁定律任务四 两种电源模型的等效变换 任务五 叠加定理（补充）任务一 基尔霍夫定律 【教学目标】知识目标 掌握节点、支路、回路、网孔的概念技能目标 熟练掌握基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。情感目标 养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。【教学重点】基尔霍夫电流和电压定律的应用【教学难点】基尔霍夫电流和电压定律的推广应用【教学过程】 （一）明确项目任务 基尔霍夫电流和电压定律的应用 （二）制定项目实施计划一、基本概念1复

3、杂直流电路：指由两个或两个以上有电源（直流电源）支路组成的多回路电路。2支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。3.节点：三条或三条以上的支路汇聚的点。4.回路：电路中任一闭合路径。5.网孔：没有支路的回路称为网孔。6举例说明上述概念。7提问：图3-1中有几个节点、几条支路、几条回路、几个网孔？8举例二、基尔霍夫电流定律（又称节点电流定律，简称KCL)1形式一：电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。å I入 = å I出形式二：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。å I = 0规定：若流入节点的电流为正，则流出节点的电

4、流为负。2 推广：应用于任意假定的封闭面。流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和；网络之间总是通过两根导线连接的，仍然可由节点电路定律判断。3 利用基尔霍夫电流定律分析电路时，通常需要预先设定某支路电流的参考方向，常用“”号标示。电流的实际方向可根据计算出的结果来判断，当I>0时，表明电流的实际方向与参考方向一致；当I<0时，则表明电流的实际方向与参考方向相反。4 对于含有n个节点的电路，能列出的独立的电流有（n-1)个。例：本节例题（p61例3-1-1）三、基尔霍夫电压定律（又称回路电压定律，简称KVL)1形式一：在任何时刻，从一点出发绕回路一周回到该点时，各端电压的代数和

5、等于零。å U = 0 形式二：在任何时刻，一个闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和。2注意：（1）确定并在电路中标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向（可以是顺时针方向绕行，也可以是逆时针方向绕行，但一经选定后不能中途改变）。（2）用例回路电压方程。确定公式中各段电阻电压降正负的方法是：当支路电流的参考方向和回路的绕行方向一致的时候，取正值，否则取负值；确定公式中电源电动势正负的方法是：当电动势的方向(从负端到正端）和回路的绕行方向相同时，取负值，否则取正值。（3）用例回路电压方程。确定公式中各段电阻电压降正负的方法是：当支路电流的参考方向和回路的绕行方

6、向一致的时候，取正值，否则取负值；确定公式中电源电动势正负的方法是：当电动势的方向（从负端到正端）和回路的绕行方向一致的时候，取正值，否则取负值。 (三）项目实施 学生分组计算(四）作业布置 1.思考与练习31（p62） 2.习题与考工训练3（p74）五）版书设计 基尔霍夫定律一 课前导入二 导入新知（1）基本概念（2）基尔霍夫电流定律（3）基尔霍夫电压定律三 学生讨论四 小结【课后反思】任务二 支路电流法【教学目标】知识目标 掌握支路电流法的概念技能目标 掌握支路电流法并能运用它解题。情感目标 养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。【教学重点】支路

7、电流法的应用【教学难点】支路电流法的应用【教学过程】 （一）明确项目任务 支路电流法的应用 （二）制定项目实施计划课前复习1电路的节点、支路、回路、网孔的概念。2基尔霍夫电流定律、电压定律的内容和表达式。一、支路电流法1以支路电流为未知量，应用基尔霍夫两定律列出联立方程，求出各支路电流的方法。2对于n条支路，m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤：（1）选定各支路电流为未知量，并标出各电流的参考方向，并标出各电阻上的正、负。（2）按基尔霍夫电流定律，列出（m - 1）个独立的节点电流方程式。（3）指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出n - ( m - 1 ) 个回路电压方程。（4）代

8、入已知数，解联立方程式，求各支路的电流。（5）确定各支路电流的实际方向。3举例例1：本节例题（例题3-2-1p66）例2：如图，已知E1 = E2 = 17 V，R1 = 1 W，R2 = 5 W，R3 = 2 W，用支路电流法求各支路的电流。 (三）项目实施 学生分组计算(四）作业布置 1.思考与练习32（p68） 2.习题与考工训练3计算题1,2（p74）五）版书设计 支路电流法一 课前导入二 导入新知（1）支路电流法的概念（2）支路电流法的解题步骤（3）支路电流法应用举例三 学生讨论四 小结【课后反思】任务三 戴维宁定律【教学目标】知识目标 知道戴维宁定理的内容技能目标 能正确运用戴维宁

9、定理进行解题情感目标 养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。【教学重点】运用戴维宁定理进行解题【教学难点】运用戴维宁定理进行解题【教学过程】 （一）明确项目任务 运用戴维宁定理进行解题 （二）制定项目实施计划当有一个复杂电路，并不需要把所有支路电流都求出来，只要求出某一支路的电流，在这种情况下，用前面的方法来计算就很复杂，应用戴维宁定理求解就较方便。一、二端网络1网络：电路也称为电网络或网络。2二端网络：任何具有两个引出端与外电路相连的电路。(1)无源二端网络：内部不含有电源的二端网络 （2）有源二端网络：内部含有电源的二端网络3输入电阻：由若干个电

10、阻组成的无源二端网络，可以等效成的电阻。4开路电压：有源二端网络两端点之间开路时的电压。二、戴维宁定理1内容：对外电路来说，一个含源二端线性网络可以用一个电源来代替。该电源的电动势E0等于二端网络的开路电压，其内阻R0等于含源二端网络内所有电动势为零，仅保留其内阻时，网络两端的等效电阻（输入电阻）。2步骤：（1）把电路分为待求支路和含源二端网络两部分。（2）把待求支路移开，求出含源二端网络的开路电压Uab。（3）将网络内各电源除去，仅保留电源内阻，求出网络二端的等效电阻Rab。（4）画出含源二端网络的等效电路，并接上代求支路电流。3注意：代替含源二端网络的电源极性应与开路电压Uab的极性一致。

11、三、举例 例3-3-1、 例3-3-2（p68）(三）项目实施 学生分组计算(四）作业布置 1.思考与练习33（p70） 2.习题与考工训练3计算题3,4（p74）五）版书设计1戴维宁定理的内容。2应用戴维宁定理解题的步骤。3注意事项。【课后反思】任务四 两种电源模型的等效变换【教学目标】知识目标 建立电压源和电流源的概念技能目标 掌握电压源与电流源的等效变换情感目标 养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。【教学重点】电压源与电流源的等效变换条件和应用场合【教学难点】应用电压源与电流源的等效变换解题【教学过程】 （一）明确项目任务 电压源与电流源的等

12、效变换 （二）制定项目实施计划课前复习戴维宁定理的内容。两种电源模型的等效变换一、电压源1电压源：为电路提供一定电压的电源。2恒压源：电源内阻为零，电源提供恒定不变的电压。3恒压源的特点（1）它的电压恒定不变。（2）通过它的电流可以是任意的，且决定于与它连接的外电路负载的大小。4符号5.理想的电压源是不存在的，实际电压源都可以看成是理想电压源E与内阻R0的串联组合。二、电流源1电流源：为电路提供一定电流的电源。2恒流源：电源内阻为无穷大，电源将提供恒定不变的电流。3恒流源的特点（1）它提供的电流恒定不变，不随外电路而改变。（2）电源端电压是任意的，且决定于外电路。4符号5.理想电流源也是不存在

13、的。实际电流源都可以看成是理想电流源Is与内阻Rs的并联组合。三、电压源与电流源的等效变换1电压源 = 理想电压源串联内阻R0 电流源 = 理想电流源并联内阻R02电压源U = US - I R0I = 电流源I = IS - 对外等效 = IS - 所以IS = = ，R0 = RS3结论（1）一个电压源与电阻的串联组合，可用一个电流源与电阻的并联组合来等效代替。条件：IS = US / R0，RS = R0，如下图（2）一个电流源与电阻的并联组合，可用一个电压源与电阻的串联组合来等效代替。条件：US = IS RS，R0 = RS如下图。四、举例例1：例3-4-1（p71）例2：例3-4-

14、2（p71）注意：（1）IS与US的方向一致。（2）等效变换对外电路等效，对电源内部不等效。（3）恒压源和恒流源之间不能等效。五、电源等效变换及化简原则1注意点（3）2两个并联的电压源不能直接合并成一个电压源，但两个并联的电流源可以直接合并成一个电流源。3两个串联的电流源不能直接合并成一个电流源，但两个串联的电压源可以直接合并成一个电压源。4与恒压源并联的电流源或电阻均可去除；与恒流源串联的电压源或电阻均可去除。(三）项目实施 学生分组计算(四）作业布置 思考与练习34（p72）五）版书设计1电压源和电流源的概念。2恒压源和恒流源的特点。3电压源与电流源等效变换的条件。4电源等效变换及化简原则

15、。【课后反思】任务五 叠加定理（补充）【教学目标】知识目标 知道叠加定理的内容技能目标 正确应用叠加定理计算两个网孔的电路情感目标 养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。【教学重点】应用叠加定理解题及几个注意点【教学难点】不能应用叠加定理计算功率【教学过程】 （一）明确项目任务 正确应用叠加定理计算 （二）制定项目实施计划一、叠加原理1运用叠加定理可以将一个复杂的电路分为几个比较简单的电路，然后对这些比较简单的电路进行分析计算，再把结果合成，就可以求出原有电路中的电压、电流，避免了对联立方程的求解。2内容：在线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各电源单独作用时，在此支路中产生的电流（或电压）的代数和。3步骤：（1）分别作出由一个电源单独作用的分图，其余电源只保留其内阻。（对恒压源，该处用短路替代，对恒流源，该处用开路替代）。（2）按电阻串、并联的计算方法，分别计算