基尔霍夫定律教案

1、基尔霍夫定律教案学 校：广西科技大学授课教师：课程名称：基尔霍夫定律授课课时：1学时教材名称：电路出 版社：高等教育出版社 版 次：第5版 主编：邱关源一、授课章节 :第一章第8节(P20-P24)二、教学目的：(1) .知识目标a、使学生理解并掌握基尔霍夫定律的基本内容。b、使学生能运用所学的基尔霍夫定律来求解复杂直流电路的一般步骤。(2) .能力目标a、培养学生利用所学知识分析计算复杂电路的能力。b、培养学生分析问题、解决问题的能力及逻辑思维能力。c、培养学生养成良好的作图习惯和解题能力。(3) .情感目标a、培养学生用心观察、认真思考良好思维习惯。b、培养学生在学习过程讨论交流的良好学习

2、风气。三、教学重点：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。四、教学难点：基尔霍夫定律的在电路分析中的综合应用。五、教学手段：教学采用黑板板书教学，以电路图作为提问的方式，以图为主，文字为辅。六、教学方法首先提出本次课应该本次课应解决的问题，让学生确立学习内容，课堂先讲解理论，后 讲解例题，适当采用互动、讨论，提高学生的学习积极性。七、考核方法：课后作业教学过程(一)知识回顾引入新课知识回顾(复习提问)1、电流的定义及其表达式？ I=U/R2、简单电路与复杂电路？简单电路:由电源、用电设备、导线和开关组成的电路是最简单的电路。复杂电路:电路中有串联、并联、用并混合电路等。知识延伸:身边的简单电路与

3、复杂电路，简单电路如手电筒，复杂电路如小到教室里 的照明灯、家庭的各种用电设备，大到一个城市、一个区域的电路网络。抛出问题简单电路我们用欧姆定律分析，那如何分析计算复杂电路呢？知识铺垫在分析复杂电路时，务必掌握 复杂电路的一些基本名词支路 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。结点 三条或三条以上支路的连接点称为结点。路径 两结点间的一条通路，由支路构成回路-由支路组成的闭合路径网孔-对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。广义节点由假想闭合面包围着的节点和支路的集合。（简单节点）【思考】1、网孔和回路的关系？ 2、找出如下图的支路（b=3）、结点（n=2）、回路（1

4、=3）、网孔（m=2引入新课分析复杂电路，考虑电路中元件的相互连接给支路电流之间或者电压之间带来的几何约 束，这类约束由基尔霍夫定律来体现,因此可用基尔霍夫定律来分析复杂电路。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，即本节课的新内容。（二）基尔霍夫电流定律（KCD【定义】在集总电路中，任意时刻，对任一结点，所有流出（或流入）结点的支路电流的代 数和恒等于零。令流出为“ +”一 ii 一 i2 i3 i4 i5 = 0i1 i2 = i3 i4 i5【注意】KCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关教材P21.基尔霍夫电流定律不仅适用于单个节点，还适用于任意假定的闭合曲面。

5、对图 1-14所示 电路：图 1-14 KCL用虚线表示的比河面S内有3个结点，即结点 、 和。对这些结点分别有i1 i4 - i6 = 0_ i2 _ i4 _ i5 =°i3 i5 i6 = 0一L - icic = 0 L L 、以上3式相加后，得对闭合面S的电流代数和i1 i2i30 ,其中1和3流出闭合面，i2流入闭合面。【延伸】通过一个闭合面的支路电流的代数和总是等于零，也就是 流入闭合面的电流等于 流出该闭合面的电流。KCL是电荷守恒的体现。【注意】KCL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；KCL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

6、电路是线性还是 非线性无关；KCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。讨论一我们生活中用电（电网）是否也遵循基尔霍夫电流定律呢？节约用电？地球一小时活动对电网的影响？- 解答强调发电用电实时平衡 .（三）基尔霍夫电压定律（KVL）【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。% u（t）= 0b 1或工4条=£ u升解题步骤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（即指向电位降）时取正号，相反时取负号举例说明-有助于更好理解KVL的定义-Ui -Usi U2 -U3 U4 Us4 =0Ui U

7、si U3 =U2 U4 Us4或：-即1 R2I2 -R3l3 R4I4 =Usi -Us4【提醒】：KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。教材P22.图i-i5所示电路为例,对支路（i,2,3,4）构成的回路列写KVL方程图 i-i5根据KVL,对指定的回路有ui u2 - u3 u4 = 0由上式可得u3 二 u1 . u2 ' u4即结点、 之间电压U3是单值的，不论沿支路3或者沿支路1、2、4构成的路径, 电压值相等。KVL是电压与路径无关这一性质的反映。【注意】KVL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

8、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。讨论二电网也同样可用基尔霍夫电压定律来分析，怎样实现？解答由调度部门来完成。（四）教材例题【例1-2】 较简单，请学生们根据刚才老师所讲的知识自己审题，独立完成。提醒学生做电路类的题目，时间充足情况下审题完后在草稿纸上自己画一遍电路图，加深对题目的理解。暗示学生：运用基尔霍夫定律，做此类题目是不是感觉简单很多，是不是很有趣？结论学好基础理论，会在将来的学习、工作中大有用处，这就是知识的魅力所在。【例 1-3】图 1-17 所示电路中，电阻 Rl =位，R2=2。，R2=10C, Us1 =3V ,Us2

9、=W。求电阻R1两端的电压U1 。图 1-17解 求解本题时，须同时应用 KCL、KVL以及元件的VCR。各支路电压与电流的参考 方向如图1-17所示。 现将支路电流I1、I2与I3都以求解的未知量5来表示。有,U1 U1I1U 1_R11 拼根据I、R回路由KVL可得U1 =US1-R3I3与U1=US2 R2I2,从而 Us1 -U1 3-U1U1 -Us2 U1 -1I 3 = = I2 =得到R310与R22在结点使用KCL,有I341.12,即3-U1U1 -11 =U11102解得U1 -0.5V【例1-4】图1-18所示电路中，已知R=2kQR2 =500CR3 =200CUs=

10、12V? ? ?,电流控制电流源的激励电流id =5i1。求电阻R3两端的电压u3图 1-18解：这是一个有受控源的电路，宜选择控制量i1作为未知量先求解，解得i1后再通过id求u3。可分以下步骤进行：(1)在结点 使用KCL,可知流过R2的电流i2 = i1 + id = i1 *5i1 = 6i1 o(2)在回路I中使用KVL ,得us = R1i1 R2i2 =(R1 6R2)i1代入us、R1、R2的数值，可得i1 -2.4mAR3两端的电压u3为U3 = -Rid =-R*5i1 =-2何以上立体说明KCL与KVL在求解电路中的应用。(五)基尔霍夫定律(KCL KVD小结(1) KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对回路电压的线性约束。(2) KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。(3) KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒的体现(电压与路径无关)(4) KCL、KVL只适用于集总参数的电路(六)课外习题(1 )求电流