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2电源等效变换及基尔霍夫定律
4、推广:
节点电流不仅适用于节点,还可推广于任意假设的封闭面来说,它仍然成立。下图电路中闭合面所包围的是一个三角形电路,有三个节点。
应用基尔霍夫第一定律可以列出:
IA= IABICA
IB= IBCIAB
IC=ICAIBC
上面三式相加可得:IA+IB+IC=0或
即,流入此闭合曲面的电流恒等于流出该曲面的电流。
(三)基尔霍夫第二定律
1、内容:在任一瞬间,对任一闭合回路,沿回路绕行方向上各段电压代数和恒等于零。
2、公式:
3、定律讨论的对象:回路上的电压(故基尔霍夫第二定律又称为回路电压定律)
【例2】用基尔霍夫第二定律列出下图回路电压方程。
综上所述,按标注方向循环一周,根据电压与电流的参考方向可得:
Uca+Uad+Udb+Ubc=0
让学生观察流过同一支路的电流有何特点
结论:同一支路中电流处处相等。
注:各电阻上电压和各电动势前正负号确定是教学的重点和难点,这里专门进行强调。以帮助学生理解。
着重要求学生掌握解题步骤,为解答习题作好准备
(3)输出电压由外电路决定
(4)不能开路,不能串联使用Fra bibliotek(5)本身不消耗电能
伏安特性曲线:
2、实际电流源
实际电流源在工作时,其内部也有电流流动,说明其存在内阻
伏安特性曲线:
二、电源等效变换
某些实际电源适宜用电压源模型劳表示,某些电源适宜用电流源模型来表示,但是对于外电路来说只要外特性相同,电源用哪一种模型表示都是一样的,即对外电路来说两种模型可以等效变换
或:UAB= UAUB
(四)基尔霍夫定律的应用——支路电流法
步骤:
1、确定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向。
2、用基尔霍夫电流定律列出独立节点电流方程,有n个节点,就可以列出n-1个独立电流方程。
3、用基尔霍夫电压定律列出独立回路电压方程。
4、代入已知数,解联立方程式,求出各支路的电流。
5、根据电路的要求,求出其它待求量。
实际电压源的端电压不再等于US,电源的内电阻Ri越大,在电流相同的情况下,电压源的端电压越低。同时电压源的端电压与负载电流有关,电流越大,内阻上电压降越大,端电压就越低,伏安特性是一条下降的直线。如图所示。
(二)电流源
定义:为电路提供一定电流的电源
1、理想电流源
特点:
(1)输出电流恒定
(2)内阻为无穷大
即:GB1I1R1+I2R2GB2=0
或: GB1GB2=I1R1I2R2
由此,得出基尔霍夫第二定律的另一种表达形式:
亦即:
上式表明:在任一回路循环方向中,回路中各电动势的代数和恒等于各电阻上电压降的代数和。
4、推广
基尔霍夫第二定律也可以推广应用于不完全由实际元件构成的假想回路。如下图所示:
由上图可得: = UAUBUAB= 0
本节学习了分析复杂电路时最重要的方法和定律——电源等效变换及基尔霍夫定律。
养成教育
学生回答
提问导课
复习电源的定义引出电压源
举例对比
说明电阻
器及电阻
元件的种
类及应用
举例说明
电阻串联
电路的性
质及应用。
对比说明
电阻并联
电路的性
质及应用。
思考练习结果与立体结果的关系,引导学生得出两种电源模型可以等效变换的结论
长春职业技术学院课程教案用纸
教学环节
教学内容
备注
组织教学
复习提问
导入
新课
新课
新课
新课
新课
新课
新课
小结
作业
师生互相问好、考勤
1、说明串联电路的特点。
2、说明并联电路的特点。
之前我们共同学习了利用电阻串并联及欧姆定律来化简和计算简单电路的方法,但是对于复杂电路使用上述方法就有些力不从心了。这节课我们就一起学习一下解决复杂电路的方法电源的等效变换及基尔霍夫定律。
2、节点:三条或三条以上支路的连接点。
3、回路:电路中任何一个闭合路径。
4、网孔:中间无任何支路穿过的回路。网孔是最简单的回路,或是不可再分的回路。
(二)基尔霍夫第一定律
1、内容:在任一瞬间,对电路中的任一节点,流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。
2、公式:
3、定律讨论的对象:节点电流(故基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律)
电压源模型
I= = -
电流源模型
I=IS-
比较以上两个公式,如果两电源模型的端口电压U和电流I都相等,则这两种电源模型即可等效。根据这一等效条件,有
— = IS—
IS=
= 所以Ri=RS
注意:电源的等效变换是对外等效,对内并不等效。
三、基尔霍夫定律
(一)几个有关名词
1、支路:由一个或几个元件首尾相接组成的无分支电路。
模块一直流电路
(复杂电路的连接与测量
电源等效变换及基尔霍夫定律)
一、电压源与电流源
(一)电压源
定义:具有恒定端电压的电源
1、理想电压源
特点:
(1)端电压恒定
(2)电源内阻为零
(3)电源中电流由外电路决定
(4)不能短路,不能并联使用
(5)本身不消耗电能
伏安特性曲线:
2、实际电压源
实际电压源在供给能量时,其内部本身也消耗能量,说明实际电压源存在内阻。