《电工基础》理实一体化教案1

临沂电力学校理实一体化教案

任课老师程晟教研室主任

编写日期2014年9月审批日期

授课日期2014年9月班级13级机电班

课程名称电工基础章节名称基尔霍夫定律

教具学具

课型理实一体化课时4pc机；课件；任务书

电教设施

①理解支路、节点、回路、网孔的基本概念

知识

②掌握基尔霍夫定律的内容

教学点

③了解基尔霍夫定律的适用场合

教

①能够通过简单电路和复杂电路的对比，提高观察和分析能力

学能力

②能够通过仿真数据分析，认识到基尔霍夫定律，培养逻辑思维能力

目培养点

标③能够运用基尔霍夫定律对电路进行计算，提高分析和解决问题的能力

①能够透过实验现象归纳事物本质

德育

②培养学生对本专业的职业认同感

渗透点

③培养学生科学探索的兴趣、严谨扎实的工作作风和团结协作精神

教①基尔霍夫定律的内容

重点

学②基尔霍夫定律表达式

重

难①通过实验现象总结出定律内容

难点

点②熟练列出基尔霍夫回路电压方程

学法引导实验探究、课件讲解

教学内容

增加了简单电路和复杂电路的概念

更新、补

增加了一些具有针对性的小练习

充、删节

《实例讲解Multisim10电路仿真》，程勇，人民邮电出版社

参考资料《电工技术基础与技能》，俞艳，人民邮电出版社

《电工与电子技术》（少学时），林平勇，高等教育出版社

学生在任务的驱动下，利用仿真电路自主探究电路规律，结合教师对

课后分析相关知识点的讲授，达到对所学知识的掌握。这个思路带来了很好的教学

效果，但增加的实验部分会使得教学时数稍显紧张，这一点还需日后改进。

教与学互动设计

教师活动内容学生活动内容时间

1

2

【一】组织教学

【二】复习导入

复习

1、电阻串联、并联电路的特点？回忆旧的知识5

2、电压与电动势正方向的规定？回答问题

3、欧姆定律的内容和表达式？

导入

多媒体显示下面两个电路：

（a）（b）

简单电路和复杂电路

提问：利用什么方法可以求出（a）图中流过电阻R3的电流？请大家讨论

思考讨论5

回答问题

学生根据已有的知识基础可能给出的方法：利用欧姆定律和电阻串并联特点

可以求解。

教师给以肯定和鼓励

教师提问：利用欧姆定律和电阻串并联特点可以求出（b）图中流过电阻R3思考

的电流吗？回答问题5

学生无法求解，教师引出简单电路和复杂电路的概念：

前面我们学习了运用欧姆定律及电阻串并联能进行化简和计算的直流电

路，这种电路成为简单电路；但有些电路是不能单纯运用欧姆定律及电阻串并

联进行求解的，这种电路就称为复杂电路。

【三】新课讲授

基尔霍夫定律

任务描述：本次课需要学生完成两个任务

任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路

任务二：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路

介绍基尔霍夫定律的发现背景和重大意义：

19世纪40年代，电气技术发展十分迅速，电路变得愈来愈复杂。

这种复杂电路不是串、并联电路的公式所能解决的，刚从德国哥尼斯堡

教与学互动设计

2

教师活动内容学生活动内容时间

大学毕业，年仅21岁的基尔霍夫在他的第1篇论文中提出了适用于这种

复杂电路计算的两个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地1

求解任何复杂电路，从而成功地解决了这个阻碍电气技术发展的难题。

一、任务1：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路

1任务描述

探究基尔霍夫电流定律，并利用定律求解支路电流

2任务分析

（1）利用“multisim”软件构建仿真电路，测量支路电流数据，并对数据

进行分析，导出结论，探究基尔霍夫电流定律；

（2）利用基尔霍夫电流定律列表达式，求解支路电流。

3相关知识

3.1支路、节点、回路和网孔

1、（1）基本概念

①支路：就是电路中流过同一电流的分支路。

动画演示图中的支路

②节点：三条或三条以上支路的连接点。

动画演示图中的节点

③回路：就是电路中任一闭合的路径。观察教师演示

10

动画演示图中的回路

④网孔：中间无任何分支穿过的回路

动画演示图中的网孔

支路、节点、回路、网孔的演示

要求学生在任务书上写下上图中的支路、节点、回路和网孔。独立思考完成任4

务书上相应问题

（2）学生练习的回答

教师多媒体显示下图，并设疑：支路、节点、回路、网孔有哪些？

3

教与学互动设计

教师活动内容学生活动内容时间

4

讨论

图3电桥电路回答问题

教师提请四位学生分别指出电路中的支路、节点、回路、网孔完成任务书上相6

应问题的回答

（3）思考讨论

教师提问：回路和网孔是一回事吗？它俩有着怎样的关系？讨论

答：每两个相邻的网孔就可以构成一个回路；回路的个数一定是多于网孔回答问题5

的。

判断节点电流流入和流出的方法

3.2

观察电路

教师提问：电阻R、R、R、R的串并联关系？独立思考

1234

学生回答：R、R相并联，R、R相并联，两部分再串联回答问题

1234

教师提问：现在大家根据已掌握的电阻串并联电路的特点讨论分析电流讨论

I、I、I、I有什么关系？

1234

学生回答：I+I=I+I回答问题

12348

教师提问：I、I对于A点来讲有什么相似之处吗？独立思考

12

学生回答：都是流进A点的电流回答问题

教师提问：I、I对于A点来讲有什么相似之处吗？独立思考

34

学生回答：都是流出A点的电流回答问题

学生总结结论：对于A点来讲，流入电流之和等于流出电流之和

教师提问：怎样判断某个电流对于某节点是流入还是流出呢？讨论

学生回答：箭头指进为流入，箭头背离为流出回答问题

练习：分别指出下面两个电路中三个节点电流是流入还是流出

I

I2

1

I

3

A

独立思考2

完成任务书上相

I

5I应内容的填写

4

流入电流有：I、I流出电流有：I、I、I

13245

所以

I+I+I+I=0

abcd

教与学互动设计

5

教师活动内容学生活动内容时间

。

对于节点a来讲流入电流有：I流出电流有：I、I

123独立思考

对于节点b来讲流入电流有：I流出电流有：I、I5

256完成任务书上相

对于节点c来讲流入电流有：I、I流出电流有：I

364应内容的填写

对于节点d来讲流入电流有：I、I流出电流有：I

451

4、任务实施

步骤1：构建电路和测量电流

要求学生根据任务书的引导构建仿真电路，测量电流，并将数据填入数据

表

完成任务书任务10

一步骤1

II

1I3

2

基尔霍夫电流定律探究电路

步骤2：数据分析和结论导出

要求学生根据任务书的引导，分析流入电流数据和流出电流数据间的关完成任务书任务5

系，很容易得到以下结论：流入电流数据之和等于流出电流数据之和。一步骤2

步骤3：讲授基尔霍夫电流定律的内容及推广应用

（1）基尔霍夫电流定律的内容

在任一瞬间流入任一节点的电流之和等于7A10A

ii

流出该节点的电流之和。•1•2

4A

（2）基尔霍夫电流定律的推广应用：闭合面-12A

听讲5

如图对虚线所包围的闭合面可视为一个结点，而面外五条支路的电流关系

可应用KCL得：

i2=10+7+(-12)-4=1A

（3）练习：如图所示电路，已知I=1mA，I=10mA，I=2mA，求电流I？

abCd

6

教与学互动设计

教师活动内容学生活动内容时间

7

独立思考

应用基尔霍夫电5

流定律的推广应

用分析电路

【解】根据基尔霍夫电流定律的推广应用，流入图示的闭合回路的电流代数和

为零，即

I=－(I+I+I)=－(1+10+2)=－13mA

dabc

步骤4：应用基尔霍夫电流定律分析电路

要求学生应用定律求解支路电流大小

（1）计算电路中I的大小

I

-4A

独立思考4

-10V+应用基尔霍夫电

流定律的推广应

a

用分析电路求解

5Ω支路电流

2A-3A

解：假设取流过5电阻电流I，的参考方向与电压相同，则对节点a来讲

Ω

流入的电流为2A、-3A、I，，流出的电流为-4A、I，所以

2A+-3A+I，=-4A+I

而I，=10/5=2A，所以I，=5A

（2）如图所示电桥电路，已知I=25mA，I=16mA，I=12A，针对I、

1342

I、I，进行理论分析计算。

56

独立思考

应用基尔霍夫电

流定律的推广应8

用分析电路求解

支路电流

解：在节点a上：I=I+I，则I=II=2516=9mA

123213

在节点d上：I=I+I，则I=II=2512=13mA

145514

在节点b上：I=I+I，则I=II=913=4mA

265625

提问：电流I与I均为正数，说明什么？

25

学生回答：表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同

提问：I为负数，说明什么？

6

学生回答：表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反

教与学互动设计

8

教师活动内容学生活动内容时间

二、任务2：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路

1任务描述

探究基尔霍夫电压定律，并利用定律求解支路电压或电流

2任务分析

（）利用“”软件构建仿真电路，测量支路电压数据，并对数据

1multisim

进行分析，导出结论，探究基尔霍夫电压定律；

（2）利用基尔霍夫电压定律列表达式，求解支路电压或电流，并利用仿

真软件验证理论分析结果。

3任务实施

步骤1：构建电路和测量电压

要求学生根据任务书引导构建电路，测量各元件端电压，并将数据填入数完成任务二步骤10

1

据表

基尔霍夫电压定律探究电路

步骤2：数据分析

完成任务二步骤10

要求学生根据任务书引导分析数据，得到各回路的电压方程2

步骤3：结论导出

学生总结各回路电压方程，用自己的语言可以得到类似的结论：完成任务二步骤5

3

回路中各段支路电压相加减总为零

步骤4：思考与讨论

教师提问：为什么各段支路电压有加有减？让学生猜测并讨论。

完成任务二步骤

学生根据已经掌握的知识，容易猜到应该与“参考方向”有关系。48

教师引导：如果给回路设定顺时针的绕行方向作为参考方向，要求学生分析回

路电压方程中，各元件端电压正负与绕行方向的关系。

学生根据分析可以发现：当支路电压与回路的绕行方向相同时就取正，相反时

就取负。

步骤5：讲授基尔霍夫电压定律的内容

在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中所有支路电压的代数和恒等于零完成任务二步骤2

5

9

教与学互动设计

教师活动内容学生活动内容时间

步骤6：练习列回路电压方程

完成任务二步骤10

6

U1+U2-U3-U4=0+I1R1-E1+I2R2+E2-I3R3=0

步骤7：应用基尔霍夫电压定律求解支路电流并利用软件验证计算结果

如图所示电路，已知i2A，针对支路电流i和i分别进行理论计算和

213

仿真验证

8Ω4Ω完成任务二步骤10

a

7

ii

1i3

+2+

8V10V

–I2ΩII–

（1）理论计算

解：由KVL列方程

1

回路I8i4-80可得iA

11

2

3

回路II44i100可得i-A

332

（2）仿真验证

1R1R26

2

8Ω4Ω

U1U3U2

++

0.500A2.000A-1.500A

+

DC1e-0095DC1e-0098DC1e-0097

10

V1R3V2

8V10V

2Ω

0

仿真验证电路

步骤8：总结基尔霍夫电压定律解题步骤

①选择一个回路的绕行方向（顺时针方向或逆时针方向均可）作参考

完成任务二步骤

②电阻元件的端电压为±RI，当电流I的参考方向与回路绕行方向一致时，

86

10

选取“+”号；反之，选取“”号；电源电动势为E，当电源电动势的标定

教与学互动设计

教师活动内容学生活动内容时间

方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号，反之应选取“”号。

③列ΣU＝0表达式。

三、任务展示

每组选一名学生展示自己构建的三个仿真电路并运行程序，教师通过凌波

5

多媒体进行屏幕发布

四、任务评价

学生完成自评互评表完成自评

互评表1

【四】课堂小结

师：同学们，本次课中你学到了什么解决了哪些问题讨论并发言

??

学生发言时，教师实时的进行引导和总结

师：你认为最难以解决的问题是什么？讨论并发言

5

学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿

师：你比较佩服谁？你与他差距在哪儿？发言

学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短

师：你想对老师说点什么？有什么意见？讨论并发言

学生发言时，教师及时记录，以便改进

师：你有哪些收获有哪些进步？发言

?

学生发言时，教师结合学生专业给予学生赞赏

11

【五】布置作业

多媒体布置作业：

1、试用基尔霍夫定律，列出下图所示电路中的各结点和回路的电流方程式、

电压方程式。

3

2、如图所示电路中,Us1=130V、R=1Ω为直流发电机的模型,电阻负载R=24

13

Ω,U=117V、R=0.6Ω为蓄电池组的模型。试求各支路电流。

s22

3、预习下次课内容

任务书

本次课需要完成的任务

任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路

任务二：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路

任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路

1、相关知识

（1）支路、节点、回路和网孔

分别指出上图所示两个电路的支路、节点、回路和网孔

12

左图

支路：

节点：

回路：

网孔：

右图

支路：

节点：

回路：

网孔：

拓展讨论：回路和网孔是一回事吗？它俩有着怎样的关系？请讨论并写下你们的想法：

（2）节点电流的流入和流出

①电阻R、R、R、R的串并联关系？

1234

答：

②根据已掌握的电阻串并联电路的特点讨论分析电流I、I、I、I有什么关系？

1234

答：

③I、I对于A点来讲有什么相似之处吗？

12

答：

④I、I对于A点来讲有什么相似之处吗？

34

答：

总结结论：对于A点来讲

⑤你们是怎样判断电流的流入和流出的？

答：

⑥练习：下图所示两个电路，请指出对于节点A、节点a和节点b，流入电路和流出电流分别是哪几个：

I

I2

1

I

3

A

I

5I

4

节点a：

13

（1）流入：

（2）流出：

节点b：

（1）流入：

（2）流出：

2、任务实施

E=17VE=17V

12I

II3

12

R=2R=1R=5

1Ω2Ω3Ω

步骤1：构建电路，测量数据

构建上图所示电路的仿真模型，调用虚拟电流表测量三个电流的大小，填入数据表

参数设置E1=17V，E2=17V，R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω

I1（A）I2（A）I3（A）

节点a电流方程

节点b电流方程

U1（V）U2（V）U3（V）

回路1电压方程

回路2电压方程

回路3电压方程

步骤2：数据分析和结论导出

请同学们分别针对节点a和b，看看流入电流数据和流出电流数据间有没有某种联系？请讨论并写下你们

的结论：

步骤3：基尔霍夫电流定律的推广应用

练习：如图所示电路，已知I=1mA，I=10mA，I=2mA，求电流I？