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基尔霍夫定律教学设计

基尔霍夫定律教学设计
(显然,我们前面学过的知识无法解决复杂电路的分析计算问题,那么我们就要寻找可以分析和解决复杂电路的方法,这就是这次课我们要探究的内容——基尔霍夫定律。


图1.1.28
回路:电路中的任意一个闭合路径。

(如图1.1.28中,aR3cba、abcda、aR3cda三条回路)
网孔:内部不含支路的回路。

(如图1.1.28
aR3cba、和abcda是网孔,而回路aR3cda不是网孔)想一想?回路和网孔有何区别?
讲授] 流入有:I1、I3
流出有:I2、I4、I5
所以根据定律:I1+I3=I2+
注意:应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电
图1.1.30
(2)对于网络 (电路)之间的电流关系,仍然可由电流定律判定。

如图1.1.31中,流入电路
电流必等于从该电路中流出的电流。

图1.1.31
若两个网络之间只有一根导线相连,那么这根导线中一定没有电流通过。

若一个网络只有一根导线与地相连,那么这根导线中一定没有电流通过。

生活常识:电工维修时,要与地面绝缘,且尽量单手操作。

【例1】如图所示电桥电路,已知I1 = 25 mA,I3 = 16 mA,I4 = 12 A,试求其余电阻中的电流I2、I5、I6。

解:在节点a上:I1 = I2 + I3,则I2 = I1 I3 = 25 16 = 9 mA
在节点d上:I1 = I4 + I5,则I5 = I1 I4 = 25 12 = 13 mA
在节点b上:I2 = I6 + I5,则I6 = I2 I5 = 9 13 = 4 mA
电流I2与I5均为正数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同,I6为负数,表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。

课堂练习:求封闭面的电流
三、基尔霍夫电压定律(KVL)
实验二:(EWB仿真演示)
1、按图连接电路,在三个支路中各电阻上并联一个电压表。

U S1U S2U R1UR2 U R3回路电压关系
图1.1.32
三、基尔霍夫定律的应用
支路电流法是分析复杂电路最基本的一种方法。

以各条支路电流为未知量,根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解各支路电流的分析方法。

其分析步骤如下:
(1)标出各支路的电流方向和网孔电压的绕向。

(2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式(若电路有m个节点,只需列出任意(m 1)个独立节点的电流方程)。

(3)用基尔霍夫电压定律列出网孔的回路电压方程(条n支路列n-(m-1)个方程)
(4)联立方程求解支路的电流(n条支路列n个方程)。

(5)确定各支路电流的实际方向。

当支路电流计算结果为正值时,其实际方向与假设的参考方向相同,反之则相反。

【例2】如图1.1.33所示电路,已知E1 = 42 V,E2 = 21 V,R1 = 12 ,R2 = 3 ,R3 = 6 ,试求:各支路电流I1、I2、I3 。

解:该电路支路数n= 3、节点数m = 2,所以应列出1 个节点电流方程和2个网孔的电压方程,网孔均以顺时针方向绕行。

并按照RI= E列回路电压方程的方法:
(1) I1 = I2 + I3 (任一节点)
(2) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (网孔1)
(3) R3I3 R2I2 = E2(网孔2)
代入已知数据,解得:I1 = 4 A,I2 = 5 A,I3 = 1 A。

思考:根据上述计算结果,你能说出电流I1 、I2 、 I3的实际方向吗?
(电流I1与I2均为正数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同,I3为负数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。


图a
、求图b电路中的各支路电流。

已知
117V,Rc1=1KΩ,Rc2=0.6KΩ
图b
归纳小结本次任务学习内容;
布置课外作业和知识拓展思考题。

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