基爾霍夫定律直流電路課件

1、課題二 直流電路基爾霍夫定律acdISR2R1I2R31II3US1. 結(jié)點：兩個或多個元件的電氣連接點普通結(jié)點僅連接兩個元件特殊結(jié)點連接三個或以上元件未來在分析計算電路時均考慮特殊結(jié)點1 電路結(jié)構(gòu)中常用的術(shù)語babcdISR2R1I2R3I3US2.支路：電路中的每一個分支稱為支路，支路中的電流稱為支路電流。3.路徑：從某結(jié)點到另一結(jié)點之間，由不同支路和不同結(jié)點依次連成的一條通路。1 電路結(jié)構(gòu)中常用的術(shù)語I1abcdISR2R1I2R3I3US回路：電路中的任一閉合路徑。圖中共有3個回路，分別是acba、adba、acbda。網(wǎng)孔：未被其它支路分割的單孔回路（不包含其他回路的回路）。圖中共有

2、2個網(wǎng)孔，分別是acba、abda。1 電路結(jié)構(gòu)中常用的術(shù)語I12 歐姆定律2. （非關(guān)聯(lián)參考方向）關(guān)聯(lián)與非關(guān)聯(lián)1. （關(guān)聯(lián)參考方向）示例電路a）b）+-+ -+- +研究對象換成電源【例】電路如圖所示，求電阻R。 I 1ARU5VI -1AU5V R(a)(b)【解】在圖 (a)中電壓U和電流I為關(guān)聯(lián)參考方向，2 歐姆定律【解】在圖 (b)中電壓U和電流I為非關(guān)聯(lián)參考方向，3 電功率單位：瓦（W）、KW、mW規(guī)定：電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián) P = UI 電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián) P = -UI計算結(jié)果：P 0 元件耗能（吸收能量） P 0 元件供能（放出能量） 電阻元件是耗能元件 3 電功率已

3、知：US1=10V，R1=1，US2=5V，R2=2，R3=3，R4=4，試計算電路中各元件的功率。 解： 電阻上的功率 電壓源的功率4 基爾霍夫定律基爾霍夫定律是由德國物理學(xué)家基爾霍夫建立的，是分析和計算較為復(fù)雜電路的基礎(chǔ)，是電路理論的奠基石。包括基爾霍夫電流定律和電壓定律電流定律用來確定連接在同一結(jié)點上各支路電流關(guān)系電壓定律用來確定回路中各部分電壓之間關(guān)系電路中任一時刻，一個結(jié)點上電流的代數(shù)和恒等于零。 基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）：在任一時刻，流入某一結(jié)點的電流之和必定等于流出該結(jié)點的電流之和。對于結(jié)點a即4.1 基爾霍夫電流定律 基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）：在任一時刻，流入某一結(jié)

4、點的電流之和必定等于流出該結(jié)點的電流之和。對于結(jié)點a4.1 基爾霍夫電流定律kcl14.1 基爾霍夫電流定律 流入節(jié)點的電流 = 從該點流出的電流 則A處：4.1 基爾霍夫電流定律 規(guī)定：流入為“+” 流出為“-”即流入任一閉合面的電流之和等于從該閉合面流出的電流之和。4.1 基爾霍夫電流定律 KCL不僅適用于電路中的任一結(jié)點，也可推廣應(yīng)用于電路中任一假設(shè)的閉合面，也稱廣義結(jié)點?！纠烤C合應(yīng)用，根據(jù)已知支路電流求出其他未知支路電流?！窘狻繉τ诮Y(jié)點（1）應(yīng)用KCL可得I1 1A 2A 3A對于結(jié)點（2）I2 I1 4 A 5 A 3A 4 A 5 A 12 AI3 11A 5 A 6 A對于結(jié)點

5、（3）對于結(jié)點（4）流入閉合面的電流代數(shù)和恒等于零I5 1A 11A 3A 9 AI4 I2 I3 3 12 A 6 A 3 A 15 A4.1 基爾霍夫電流定律4.1 基爾霍夫電流定律【P31：1-4】I1=0.1A，I2=0.3A，I3=0.9A，求電流I4、I5和I6。4.1 基爾霍夫電流定律【P31：1-4】4.1 基爾霍夫電流定律【P31：1-4】基爾霍夫電壓定律沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。 基爾霍夫電壓定律（簡稱KVL）：從回路中任意一點出發(fā)，沿回路繞行一周（順時或逆時），電位升之和必定等于電位降之和。即4.2 基爾霍夫電壓定律U1 U2 U SU1 U2

6、US 0沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零4.2 基爾霍夫電壓定律KVL14.2 基爾霍夫電壓定律 KVL不僅適用于回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任一假想閉合的一段電路。求 Uab ？ 假想為回路，則可寫出Uab + R1I = E1 假想為回路，則可寫出Uab = E2 + R2 IKVL24.2 基爾霍夫電壓定律【例】 已知R1=2，R2=4，R3=3， US1=9V，US2=36V。求：UAD和UBD。4.2 基爾霍夫電壓定律【例】 求圖所示電路中的未知電壓。 【解】對于假想的閉合回路，應(yīng)用KVL可得U1 + 4 V+ 6 V 0 U1=-10V對于閉合回路U2 U1 2 1

7、0 V 2 V 8 V對于假想的閉合回路U3 6 V 8 V 14 V對于閉合回路U4 +8 V U2 U4=-16V4.2 基爾霍夫電壓定律 基爾霍夫電壓定律同樣適用開口電路，需在開口處假設(shè)電壓 。例已知：I1=2A，I2=5A，I3=7A，US1=10V，US2=20V，R1=4，R2=6，R3=10 ，求UCD。在CD兩端標出UCD的參考方向，選取開口電路的繞行方向4.2 基爾霍夫電壓定律求圖所示電路的開口電壓Uab電流I參考方向如圖所示，在回路CDEFC中， 在回路ABEFA中，4.3 基爾霍夫定律綜合應(yīng)用（KCL&KVL）【例】電阻均為1，計算各支路電流ab44 5 1 I 3 04

8、1 3V 4 V 5 V 6 AI54 1 I 3 051 3 V 4 V 1AI（結(jié)點a）（結(jié)點b）應(yīng)用KCLI3 I4 I5 6 A1A 7 AI1 I2 I3 3A 7 A 4 A應(yīng)用KVL21I 3 V 3 A(歐姆定律)【解】4.3 基爾霍夫定律綜合應(yīng)用（KCL&KVL）【例】電路如圖所示，仿真各支路電流abKCL&KVL基爾霍夫電壓定律支路電流法4.4 基爾霍夫定律支路電流法獨立電流方程（2-1=1）I1 I2 I3獨立回路電壓方程（3-1=2）R1I1 R2 I2 E U S R3 I3 R2 I24.4 基爾霍夫定律支路電流法 應(yīng)用KCL、KVL求解電路電流，有五條支路，5個待

9、求電流，列五個方程。 列KCL方程，標參考方向（3選2）對A節(jié)點對B節(jié)點 對C節(jié)點 列KCL方程，選網(wǎng)孔繞行方向?qū)W(wǎng)孔對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔4.4 基爾霍夫定律支路電流法【例】用支路電流法計算圖中各支路上的電流。4.4 基爾霍夫定律支路電流法【解】先選定各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔回路方向I1 I 2 I3I3 I 4 I5( 結(jié)點a )( 結(jié)點b )應(yīng)用KVL列回路電壓方程（網(wǎng)孔)（網(wǎng)孔)3I1 3I2 12 1.5I3 2I4 3I22I4 8+2I5 （網(wǎng)孔）3I1 2.25 AI2 1.75 AI 0.5 AI4 2.25 AI5 1.75 A解5元一次方程組，可得應(yīng)用KCL列結(jié)點電流方程4.4

10、基爾霍夫定律支路電流法仿真此電路進行驗證（支路電流法1）3I1 2.25 AI2 1.75 AI 0.5 AI4 2.25 AI5 1.75 A解5元一次方程組，可得4.4 基爾霍夫定律支路電流法各元件的數(shù)據(jù)已知：US1=60V，US2=20V，R1=10，R2=4，R3=20，用支路電流法求各支路電流。對節(jié)點A 對網(wǎng)孔 對網(wǎng)孔 代入數(shù)字經(jīng)整理后得4.4 基爾霍夫定律支路電流法各元件的數(shù)據(jù)已知：US1=60V，US2=20V，R1=10，R2=4，R3=20，用仿真軟件求各支路電流。（支路電流法2）4.4 基爾霍夫定律支路電流法課堂作業(yè)：書本P31題1-6，如有時間可自行軟件仿真驗證。US1=

11、130V，US2=120V，R1=2，R2=2，R3=4，用支路電流法求各支路電流。（支路電流法3）I1I2I3基爾霍夫定律戴維寧定理4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理 求解復(fù)雜電路中的一條支路電流時，將所求支路劃出，余下的電路是一個具有兩個接線端的含源電路，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。將有源二端網(wǎng)絡(luò)化簡為等效電源的方法稱為等效電源定理。4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理戴維寧定理 ：任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以等效為電壓源模型E =有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 ; R0 =無源網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理已知US=10V，R1=5，IS=2A，R2=15。試求流過電阻R2的電流I。（戴維寧定理1）

12、把R2支路斷開，求開路電壓將電壓源短路、電流源開路，求等效電阻 簡化為等效電壓源，將R2接入等效電路4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理E1 = 7 V，E2 = 6.2 V，R1 = R2 = 0.2，R = 3.2 ，試應(yīng)用戴維南定理求電阻R中的電流I，并進行仿真驗證。（戴維寧定理2）把支路斷開，求開路電壓將電壓源短路、電流源開路，求等效電阻 簡化為等效電壓源，將R2接入等效電路4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理已知E=8 V，R1=3，R2=5，R3=R4= 4 ，R5=0.125，求電阻R5中的電流I，并進行仿真驗證。（戴維寧定理3） 把支路斷開，求開路電壓將電壓源短路、電流源開路，求等效電阻

13、簡化為等效電壓源，將R2接入等效電路4.5 基爾霍夫定律戴維寧定理課堂作業(yè)：書本P32題1-10，電路中，U=20V,R1=R2=500，求負載電阻R=750時的負載電流（戴維寧定理4）基爾霍夫定律習(xí)題課 基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）：在任一時刻，流入某一結(jié)點的電流之和必定等于流出該結(jié)點的電流之和。對于結(jié)點a基爾霍夫電流定律即流入任一閉合面的電流之和等于從該閉合面流出的電流之和。基爾霍夫電流定律 KCL不僅適用于電路中的任一結(jié)點，也可推廣應(yīng)用于電路中任一假設(shè)的閉合面，也稱廣義結(jié)點?；鶢柣舴螂娏鞫扇鐖D所示，試計算電流I1基爾霍夫電流定律對于電路中任意假設(shè)的封閉面來說,電流定律仍然成立。 I1

14、=2A+3A I1=5A 基爾霍夫電壓定律（簡稱KVL）：從回路中任意一點出發(fā)，沿回路繞行一周（順時或逆時），電位升之和必定等于電位降之和?；鶢柣舴螂妷憾蒛1 U2 U S基爾霍夫電壓定律 KVL不僅適用于回路，而且還可以推廣應(yīng)用于任一假象閉合的一段電路。求 Uab ？ 假想為回路，則可寫出Uab + R1I = E1 假想為回路，則可寫出Uab = E2 + R2 IKVC2基爾霍夫定律綜合應(yīng)用（KCL&KVL）【例】電阻均為1，計算各支路電流ab44 5 1 I 341 3V 4 V 5 V 6 AI54 1 I 3 51 3 V 4 V 1AI（結(jié)點a）（結(jié)點b）應(yīng)用KCLI3 I4 I5 6 A1A 7 AI1 I2 I3 3A 7 A 4 A應(yīng)用KVL21I 3 V 3 A(歐姆定律)【解】基爾霍夫定律綜合應(yīng)用（KCL&KVL）【例】電路如圖所示，仿真各支路電流abKCL&KVL基爾霍夫電壓定律I1I2I3abcd對于adcba回路R1R2E1E2R3對于abcea回路e對于adcea回路基爾霍夫定律綜合應(yīng)用（KCL&KVL）下圖電路中，求（1）K打開時，Uab、Ubc、I ?（2）K合上后，Uab、Ubc、I ?解