教師面試試講課件--基爾霍夫定律

1、基爾霍夫定律基爾霍夫定律 電路電路 第第5 5版版 邱關(guān)源邱關(guān)源 主主 編編高等教育出版社高等教育出版社 授課人：授課人： 時(shí)時(shí) 間：間：2015.07.162015.07.16u基爾霍夫定律基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律包括基爾霍夫電流定律( KCL )( KCL )和基爾霍夫和基爾霍夫電壓定律電壓定律(KVL )(KVL )。它反映了電路中所有。它反映了電路中所有支路電壓和電流的支路電壓和電流的約束關(guān)系約束關(guān)系，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨?，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。律與元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。知識(shí)回顧知識(shí)回顧 引入新課引

2、入新課電流的定義及其表達(dá)式電流的定義及其表達(dá)式? I=U/R簡(jiǎn)單電路與復(fù)雜電路？簡(jiǎn)單電路與復(fù)雜電路？1.1.復(fù)雜電路的幾個(gè)名詞復(fù)雜電路的幾個(gè)名詞ab+_R1uS1+_uS2R2R3支路支路電路中每一個(gè)兩端元件就叫一條支路或電路中通過同一電流的分支。i3i2i1結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。b=3n=2由支路組成的閉合閉合路徑，兩結(jié)點(diǎn)間的一條通路,由支路構(gòu)成.對(duì)平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3123路徑路徑回路回路網(wǎng)孔網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意1.1.復(fù)雜電路的幾個(gè)名詞復(fù)雜電路的幾個(gè)名詞R1

3、R2LCR3 iSuSbadce廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)閉合面閉合面S僅僅關(guān)聯(lián)兩個(gè)支路的節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)僅僅關(guān)聯(lián)兩個(gè)支路的節(jié)點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)e可將關(guān)聯(lián)著簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)可將關(guān)聯(lián)著簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn) e 的相互串聯(lián)的電壓源和電阻元件作的相互串聯(lián)的電壓源和電阻元件作為一個(gè)支路看待為一個(gè)支路看待簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)：簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)：廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn) 幾個(gè)電路術(shù)語（名詞續(xù)）幾個(gè)電路術(shù)語（名詞續(xù)）由假想閉合面包圍著的節(jié)點(diǎn)和支由假想閉合面包圍著的節(jié)點(diǎn)和支路的集合路的集合如：由閉合面如：由閉合面S S包圍著的節(jié)點(diǎn)包圍著的節(jié)點(diǎn)b b、c c和電容元件支路和電容元件支路例：例：支路：支路：ab、bc、ca （共（共6條）條）回路：回路：abd、abcd （共（共7

4、 個(gè)）個(gè)）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)：a、 b、c、d (共共4個(gè)）個(gè)）bI6U5U6_+R6R3+R4R1R2acdI1I2I4I3I5-網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：abd、bcd （共（共3 個(gè)）個(gè)）基爾霍夫定律是分析和計(jì)算電路的基本依據(jù)基爾霍夫定律是分析和計(jì)算電路的基本依據(jù)基基爾爾霍霍夫夫定定律律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（Kirchhoffs Current Law)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( Kirchhoffs Voltage Law )反映任一回路中各支路反映任一回路中各支路電壓間相互約束的關(guān)系電壓間相互約束的關(guān)系適用于電路中的任適用于電路中的任一一 “ “回路回路” ” 適用于電路中的任適用于電路

5、中的任一一 “ “結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)” ” 反映任一節(jié)點(diǎn)的各支路反映任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流間相互約束的關(guān)系電流間相互約束的關(guān)系 2.2.基爾霍夫定律基爾霍夫定律 (KCL、KVL)2.2.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)令流出為令流出為“+”+”，有，有：例例定義：定義：在集總參數(shù)電路中，任意時(shí)刻任意時(shí)刻，對(duì)任意結(jié)點(diǎn)任意結(jié)點(diǎn)流出（或流入）該結(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。mti1b0)(出入ii or流進(jìn)流進(jìn)的電的電流等流等于流于流出的出的電流電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii KCL方程是方程是按電流參考方向按電流參考方向列列寫的，與電流實(shí)際方向無關(guān)寫的，與電流實(shí)際

6、方向無關(guān)注意7A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)=0 i2=1A 47i1= 0 i1= 3A 例：例：求電流求電流i i1 1和和i i2 210(12)=i1i2 i2=1A 或：或：7i1= 4 i1= 3A 2.2.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)0641iii例：例：0542iii0653iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)結(jié)點(diǎn)的任一閉合面(包含廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn)的回路)。1 3 25i6i4i1i3i2i表明2.2.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)KCLKCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)是電荷

7、守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任意結(jié)點(diǎn)處的反映點(diǎn)處的反映; ;KCLKCL是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路上接的是對(duì)結(jié)點(diǎn)處支路電流加的約束，與支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；KCLKCL方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí)際方方程是按電流參考方向列寫的，與電流實(shí)際方向無關(guān)。向無關(guān)。明確2.2.基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 (KCL)3.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)mtu1b0)(升降uuor 解題步奏：解題步奏：標(biāo)定各元件電壓參考方向.選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針.元件電壓方向與路徑繞行方向一致(即指

8、向電位降)時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。 定義：定義：在集總參數(shù)電路中，任一時(shí)刻，沿任一回路，所有支 路電壓的代數(shù)和恒等于零。 U1US1+U2-U3+U4+US4= 0 U2+U4+US4=U1+US1 +U3或：或： R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無關(guān)方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無關(guān)3.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U2U4U1例：例：注意例：例：I3U4U3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-回路回路1 1： I I1 1

9、R R1 1+I+I2 2R R2 2+I+I3 3R R3 3-U-U3 3= = 0 0 回路回路2 2： I I4 4R R4 4+I+I1 1R R1 1-I-I6 6R R6 6 -U-U4 4 =0回路回路3 3： I I2 2R R2 2+I+I5 5R R5 5+I+I6 6R R6 6=03.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)推論推論：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑經(jīng)過的電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑經(jīng)過的各元件電壓的代數(shù)和。元件電壓方向與路徑繞行方向一各元件電壓的代數(shù)和。元件電壓方向與路徑繞行方向一致致 ( (即指向電位降即指向電位降)

10、 )時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。時(shí)取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。AB l1l2UAB (沿l1)=UAB (沿l2）電位的單值性I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4AB3.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)例例SbaUUUU21KVL的實(shí)質(zhì)反映了電路遵從能量守恒定律;KVL是對(duì)回路中的支路電壓加的約束，與回路各支路上接的是什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實(shí)際方向無關(guān)明確aUsb_-+U2U13.3.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 (KVL)4. 4. 基爾霍夫定律（基爾霍夫定律（KCL、KVL)小結(jié)：小結(jié)： KCL

11、是對(duì)支路電流的線性約束，是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)回路電壓的線是對(duì)回路電壓的線性約束。性約束。 KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。 KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是能量守恒是能量守恒的具體體現(xiàn)的具體體現(xiàn)( (電壓與路徑無關(guān)電壓與路徑無關(guān)) )。 KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。只適用于集總參數(shù)的電路。i1=i2?UA =UB?思考I = 01.？AB+_13V+_2V2.i111111i2A5)2(3iV1510520uV5 ?uV10V20例例1A3A2?i51433求電流求電流 i i解解例

12、例2解解求電壓求電壓 u uA3 543iiV1275u+-4V5Vi =?3+-4V5V1A+-u =?3例例3求電流求電流 i例例4求電壓求電壓 u u解解解解要求能熟練求解含源支路的電壓和電流。0)10(10101I解解A21IA31211 III1-10V10V+-1AI =?10例例5求電流求電流 I例例6求電壓求電壓 U解解A7310I024IUV1041442 IU4V+-10AU =?2+-3AI解解A155102IV2225532222IIIIU10V+-3I2U=?I =055-+2I2 I25+-例例7求開路電壓求開路電壓 U U解解12 IRU111 RUIIS)1 (11RUIS)1 ( 12RURUS)1 (121RUIUPSSS221222o)1 (RURPS)1 (12RRUUS)1 (2120RRPPS選擇參數(shù)可以得到電壓和功率放大。+- -I1U=?R2 I1R1US例例8求求I I1 1