教师面试试讲课件--基尔霍夫定律

基尔霍夫定律《电路》第5版邱关源主编高等教育出版社授课人：时间：2015.07.16基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。知识回顾引入新课电流的定义及其表达式?I=U/R简单电路与复杂电路？1.复杂电路的几个名词ab+_R1uS1+_uS2R2R3①支路电路中每一个两端元件就叫一条支路或电路中通过同一电流的分支。i3i2i1②结点三条或三条以上支路的连接点称为结点。b=3n=2由支路组成的闭合路径，两结点间的一条通路,由支路构成.对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。l=3123③路径④回路⑤网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意1.复杂电路的几个名词R1R2LCR3＋－iSuSbadce广义节点闭合面S仅仅关联两个支路的节点，如节点e●可将关联着简单节点e的相互串联的电压源和电阻元件作为一个支路看待简单节点：广义节点•几个电路术语（名词续）由假想闭合面包围着的节点和支路的集合如：由闭合面S包围着的节点b、c和电容元件支路例：支路：ab、bc、ca…（共6条）回路：abd、abcd…（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）bI6U6_+R6R3acdI1I2I4I3I5网孔：abd、bcd…（共3个）基尔霍夫定律是分析和计算电路的基本依据基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律（Kirchhoff’sCurrentLaw)基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’sVoltageLaw)反映任一回路中各支路电压间相互约束的关系适用于电路中的任一“回路”适用于电路中的任一“结点”反映任一节点的各支路电流间相互约束的关系2.基尔霍夫定律(KCL、KVL)2.基尔霍夫电流定律(KCL)令流出为“+”，有：例定义：在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出（或流入）该结点电流的代数和等于零。mti1b0)(出入＝iior流进的电流等于流出的电流1i5i4i3i2i054321iiiii54321iiiiiKCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关注意••7A4Ai110A-12Ai2i1+i2–10–(–12)=0i2=1A4–7–i1=0i1=–3A例：求电流i1和i210＋(–12)=i1＋i2i2=1A或：7＋i1=4i1=–3A2.基尔霍夫电流定律(KCL)0641iii例：0542iii0653iii三式相加得：0321iiiKCL可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面(包含广义节点的回路)。1325i6i4i1i3i2i表明2.基尔霍夫电流定律(KCL)①KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映;②KCL是对结点处支路电流加的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；③KCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。明确2.基尔霍夫电流定律(KCL)3.基尔霍夫电压定律(KVL)mtu1b0)(升降＝uuor解题步奏：①标定各元件电压参考方向.②选定回路绕行方向，顺时针或逆时针.③元件电压方向与路径绕行方向一致(即指向电位降)时取正号，相反取负号。定义：在集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。–U1–US1+U2-U3+U4+US4=0U2+U4+US4=U1+US1+U3或：–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关3.基尔霍夫电压定律(KVL)I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U2U4U1例：注意例：I3U3_+R3R6abcdI1I2I5I6I4回路1：I1R1+I2R2+I3R3-U3=0回路2：I4R4+I1R1-I6R6-U4=0回路3：I2R2+I5R5+I6R6=03.基尔霍夫电压定律(KVL)推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致(即指向电位降)时取正号，相反取负号。ABl1l2UAB(沿l1)=UAB(沿l2）电位的单值性I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4AB3.基尔霍夫电压定律(KVL)例SbaUUUU21①KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律;②KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；③KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关明确aUsb-+++U2U13.基尔霍夫电压定律(KVL)4.基尔霍夫定律（KCL、KVL)小结：①KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对回路电压的线性约束。②KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。③KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒的具体体现(电压与路径无关)。④KCL、KVL只适用于集总参数的电路。i1=i2?UA=UB?思考I=01.？AB+_13V+_2V2.i111111i2A5)2(3iV1510520uV5?uV10V20例1A3A2?iΩ5Ω1Ω4Ω3Ω3求电流i解例2解求电压uA3543iiV1275u++--4V5Vi=?3++--4V5V1A+-u=?3例3求电流i例4求电压u解解要求能熟练求解含源支路的电压和电流。0)10(10101I解A21IA31211III1-10V10V++--1AI=?10例5求电流I例6求电压U解A7310I024IUV1041442IU4V+-10AU=?2+-3AI解A155102IV2225532222IIIIU10V++--3I2U=?I=055-+2I2I25+-例7求开路电压U解12IRU111RUIIS)1(11RUIS)1(12RURUS)1(121RUIUPSSS221222o)1(RURPS)1(12RRUUS)1(2120RRPPS●选择参数可以得到电压和功率放大。++-－I1U=?R2I1R1US例8求I1、输出电压U已知：us=10V，i1=2A，R1=4.5，R2=1，求：i2u1=us–R1i1=10–4.5×2=1V－＋usi1R2＋－R1＋－3u1i2u1i2=—————R1i1–3u1R2=——————=6A4.5×2–3×11解：12u1+R1i1–us=0习题：1–18(b)i2R2+3u1–R1i1=0