教师面试试讲课件--基尔霍夫定律

1、基尔霍夫定律基尔霍夫定律 电路电路 第第5 5版版 邱关源邱关源 主主 编编高等教育出版社高等教育出版社 授课人：授课人： 时时 间：间：2015.07.162015.07.16u基尔霍夫定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律包括基尔霍夫电流定律( KCL )( KCL )和基尔霍夫和基尔霍夫电压定律电压定律(KVL )(KVL )。它反映了电路中所有。它反映了电路中所有支路电压和电流的支路电压和电流的约束关系约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定，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。律与元件特性构成了电路分析的基础。知识回顾知识回顾 引入新课引

2、入新课电流的定义及其表达式电流的定义及其表达式? I=U/R简单电路与复杂电路？简单电路与复杂电路？1.1.复杂电路的几个名词复杂电路的几个名词ab+_R1uS1+_uS2R2R3支路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。i3i2i1结点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=3123路径路径回路回路网孔网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意1.1.复杂电路的几个名词复杂电路的几个名词R1

3、R2LCR3 iSuSbadce广义节点广义节点闭合面闭合面S仅仅关联两个支路的节点，如节点仅仅关联两个支路的节点，如节点e可将关联着简单节点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的相互串联的电压源和电阻元件作为一个支路看待为一个支路看待简单节点：简单节点：广义节点广义节点 几个电路术语（名词续）几个电路术语（名词续）由假想闭合面包围着的节点和支由假想闭合面包围着的节点和支路的集合路的集合如：由闭合面如：由闭合面S S包围着的节点包围着的节点b b、c c和电容元件支路和电容元件支路例：例：支路：支路：ab、bc、ca （共（共6条）条）回路：回路：abd、abcd （共（共7

4、 个）个）结点结点：a、 b、c、d (共共4个）个）bI6U5U6_+R6R3+R4R1R2acdI1I2I4I3I5-网孔：网孔：abd、bcd （共（共3 个）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是分析和计算电路的基本依据基基尔尔霍霍夫夫定定律律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（Kirchhoffs Current Law)基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律( Kirchhoffs Voltage Law )反映任一回路中各支路反映任一回路中各支路电压间相互约束的关系电压间相互约束的关系适用于电路中的任适用于电路中的任一一 “ “回路回路” ” 适用于电路中的任适用于电路

5、中的任一一 “ “结点结点” ” 反映任一节点的各支路反映任一节点的各支路电流间相互约束的关系电流间相互约束的关系 2.2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律 (KCL、KVL)2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)令流出为令流出为“+”+”，有，有：例例定义：定义：在集总参数电路中，任意时刻任意时刻，对任意结点任意结点流出（或流入）该结点电流的代数和等于零。mti1b0)(出入ii or流进流进的电的电流等流等于流于流出的出的电流电流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii KCL方程是方程是按电流参考方向按电流参考方向列列写的，与电流实际方向无关写的，与电流实际

6、方向无关注意7A4Ai110A-12Ai2i1+i210(12)=0 i2=1A 47i1= 0 i1= 3A 例：例：求电流求电流i i1 1和和i i2 210(12)=i1i2 i2=1A 或：或：7i1= 4 i1= 3A 2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)0641iii例：例：0542iii0653iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKCL可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面(包含广义节点广义节点的回路)。1 3 25i6i4i1i3i2i表明2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)KCLKCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结是电荷

7、守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映点处的反映; ;KCLKCL是对结点处支路电流加的约束，与支路上接的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；是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；KCLKCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。向无关。明确2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)3.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)mtu1b0)(升降uuor 解题步奏：解题步奏：标定各元件电压参考方向.选定回路绕行方向，顺时针或逆时针.元件电压方向与路径绕行方向一致(即指

8、向电位降)时取正号，相反取负号。 定义：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。 U1US1+U2-U3+U4+US4= 0 U2+U4+US4=U1+US1 +U3或：或： R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关3.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U2U4U1例：例：注意例：例：I3U4U3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-回路回路1 1： I I1 1

9、R R1 1+I+I2 2R R2 2+I+I3 3R R3 3-U-U3 3= = 0 0 回路回路2 2： I I4 4R R4 4+I+I1 1R R1 1-I-I6 6R R6 6 -U-U4 4 =0回路回路3 3： I I2 2R R2 2+I+I5 5R R5 5+I+I6 6R R6 6=03.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)推论推论：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各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致致 ( (即指向电位降即指向电位降)

10、 )时取正号，相反取负号。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_U3U1U2U4AB3.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)例例SbaUUUU21KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律;KVL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；KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关明确aUsb_-+U2U13.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)4. 4. 基尔霍夫定律（基尔霍夫定律（KCL、KVL)小结：小结： KCL

11、是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对回路电压的线是对回路电压的线性约束。性约束。 KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。 KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒是能量守恒的具体体现的具体体现( (电压与路径无关电压与路径无关) )。 KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。i1=i2?UA =UB?思考I = 01.？AB+_13V+_2V2.i111111i2A5)2(3iV1510520uV5 ?uV10V20例例1A3A2?i51433求电流求电流 i i解解例

12、例2解解求电压求电压 u uA3 543iiV1275u+-4V5Vi =?3+-4V5V1A+-u =?3例例3求电流求电流 i例例4求电压求电压 u u解解解解要求能熟练求解含源支路的电压和电流。0)10(10101I解解A21IA31211 III1-10V10V+-1AI =?10例例5求电流求电流 I例例6求电压求电压 U解解A7310I024IUV1041442 IU4V+-10AU =?2+-3AI解解A155102IV2225532222IIIIU10V+-3I2U=?I =055-+2I2 I25+-例例7求开路电压求开路电压 U U解解12 IRU111 RUIIS)1 (11RUIS)1 ( 12RURUS)1 (121RUIUPSSS221222o)1 (RURPS)1 (12RRUUS)1 (2120RRPPS选择参数可以得到电压和功率放大。+- -I1U=?R2 I1R1US例例8求求I I1 1