中職2.1基爾霍夫定律教案教學設計

PAGE2.1基爾霍夫定律及應用一、教學目標 1.理解節(jié)點、支路、回路和網孔的概念。2.理解基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。3.會應用基爾霍夫定律計算實際電路中的電流和電壓。二、教學重點、難點分析 重點：理解基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。難點： 會應用基爾霍夫定律計算實際電路中的電流和電壓。三、教具 略。四、教學方法 講授法，多媒體課件。五、教學過程 Ⅰ.導入 分析與計算電路的基本定律，除歐姆定律外，還有基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫珊突鶢柣舴螂妷憾桑堑聡锢韺W家G·基爾霍夫教授在1847年發(fā)表的一篇電路理論論文中提出來的。基爾霍夫電流定律應用于節(jié)點，電壓定律應用于回路。圖1.70復雜電路圖1.70所示電路，如果已知電路參數、、，要求解電流和電壓，顯然使用歐姆定律已無法求解。能夠利用歐姆定律求解的電路稱為簡單電路，而不能夠利用歐姆定律求解的電路，則稱為復雜電路。對于復雜電路的分析與計算，必須借助于基爾霍夫定律。圖1.70復雜電路今天我們就來學習基爾霍夫定律。 II.新課一、復雜電路相關名詞（一）節(jié)點：三個或三個以上元件的聯(lián)接點稱為節(jié)點。如圖1.70中的a點和b點。（二）支路：連接于兩個節(jié)點之間的一段電路稱為支路。如圖1.70中的acb、adb、aeb都是支路。在同一支路中，流過各元件上的電流相等。根據支路中是否含有電源，又分為有源支路和無源支路，顯然圖1.70中的acb、adb是有源支路，而aeb則是無源支路。（三）回路：由支路構成的閉合路徑稱為回路。圖1.70中共有三個回路：acbda、adbea、acbea。（四）網孔：內部不包含支路的回路稱為網孔。圖1.70中只有兩個網孔：acbda和adbea，而acbea則不是網孔。二、基爾霍夫電流定律（KCL）基爾霍夫電流定律簡稱KCL，它是用來確定聯(lián)接在電路中同一節(jié)點上各支路電流間關系的。根據電流的連續(xù)性原理，電路中任一點（包括節(jié)點在內）均不能堆積電荷。因此，在任一瞬間，流入某一節(jié)點的電流之和應該等于流出該節(jié)點的電流之和，即（1-6-1）式（1-6-1）中，－表示流入節(jié)點的電流之和；－表示流出節(jié)點的電流之和。在圖1.71中，對于節(jié)點A，可以列出將上式移相得即圖1.71電路的一個節(jié)點A圖1.71電路的一個節(jié)點A式（1-6-2）是基爾霍夫電流定律的另一種形式，它可以表述為：任一時刻，流過電路中任一節(jié)點所聯(lián)接的各支路電流的代數和恒等于零。通常規(guī)定流入節(jié)點的電流前取“+”號，流出節(jié)點的電流前取“－”號。例題講解，鞏固練習：例1-6-1】圖1.71所示電路，已知。試求。解：根據KCL得代入數據解得為正值，說明實際方向與參考方向一致，為流入節(jié)點A。KCL不僅適用于電路中的一個節(jié)點，而且對于包圍n個節(jié)點的閉合面也適用。如圖1.72所示，閉合面包圍了A、B、C三個節(jié)點。則對閉合面S而言，可以看成一個廣義節(jié)點，列寫節(jié)點電流方程為若已知,則圖1.72KCL的推廣圖1.72KCL的推廣相反。【例1-6-2】晶體三極管共有三個電極，即集電極，基極和發(fā)射極，如圖1.73所示。通過三個極的電流的參考方向已標出，已知，，求圖1.723例[1-6-2]電路圖1.74KCL的應用圖1.723例[1-6-2]電路圖1.74KCL的應用解：選擇三極管為一個閉合面S，根據KCL的推廣，得即基爾霍夫電流定律說明了電流在電路中任一處都是連續(xù)的，電流只能在閉合電路中流動，當一個電路與另一個電路僅有一條支路相連時，該支路中就沒有電流。如圖1.74所示電路中，支路中就沒有電流通過。三、基爾霍夫電壓定律（KVL）基爾霍夫電壓定律簡稱KVL，它是用來確定回路中各段電壓間關系的。KVL的內容是：任一時刻，沿任一回路繞行（順時針方向或逆時針方向）一周，各元件上電壓的代數和恒為零，即（1-6-3）規(guī)定沿繞行方向若電位升高，則元件電壓前取“＋”號；否則，元件電壓前取“－”號。對于圖1.75電路，列出KVL方程為移相得即圖1.75電路的一個回路圖1.75電路的一個回路式（1-6-4）是基爾霍夫電壓定律的另一種形式，它可以表述為：任一時刻，沿任一回路的繞行方向，回路中各電動勢的代數和恒等于各電阻上電壓降的代數和。在此，若電動勢的方向與回路的繞向一致，則電動勢取“＋”號；否則，取“－”號。若電流的參考方向與回路的繞行方向一致，則該電流在電阻上產生的電壓降取“＋”號，否則，取“－”號。例題講解，鞏固練習：【例1-6-3】圖1.76所示電路，各支路的元件是任意的。已知電壓，，求。解：（1）由及其符號法則，得代入數據有解得為負值，說明其實際方向與圖示電路的參考方向相反。圖圖1.76例[1-6-3]電路圖1.77例[1-6-4]電路【例1-6-4】圖1.77所示電路，電路參數均已知。試列出節(jié)點a的KCL方程和網孔Ⅰ、Ⅱ的KVL方程。解：對于節(jié)點a，由及其符號法則，得………①對于網孔Ⅰ、Ⅱ，由及其符號法則，得………②………③將方程①、②、③聯(lián)立，代入電動勢和電阻值，就可以求解出電流的值。1.78假想的閉合回路基爾霍夫電壓定律不僅適用于電路中的任一閉合回路，還可以推廣到任一假想的閉合回路中。但是，列方程時必須將開口處的電壓列入方程中。如圖1.78所示電路中，a、b兩點間是斷開的，假設a、b兩點間的電壓為，則整個電路可以看成是一個閉合回路。選擇回路的繞行方向為逆時針，根據KVL得1.78假想的閉合回路即=3\*ROMANIIIKCL的幾種形式第一種形式：－表示流入節(jié)點的電流之和；－表示流出節(jié)點的電流之和。第二種形式：KCL的幾種形式第一種形式：－表示流入節(jié)點的電流之和；－表示流出節(jié)點的電流之和。第二種形式：符號法則：流入節(jié)點的電流取“＋”，流出取“－”。KCL的推廣：通過電路中任一閉合面的電流的代數和也恒等于零，即。符號法則：流入閉合面的電流取“＋”，流出取“－”。 KVL的幾種形式KVL的幾種形式第一種形式：符號法則：沿繞行方向若電位升高，則元件電壓前取“＋”號；否則，