基尔霍夫定律直流电路课件

1、课题二 直流电路基尔霍夫定律acdISR2R1I2R31II3US1. 结点：两个或多个元件的电气连接点普通结点仅连接两个元件特殊结点连接三个或以上元件未来在分析计算电路时均考虑特殊结点1 电路结构中常用的术语babcdISR2R1I2R3I3US2.支路：电路中的每一个分支称为支路，支路中的电流称为支路电流。3.路径：从某结点到另一结点之间，由不同支路和不同结点依次连成的一条通路。1 电路结构中常用的术语I1abcdISR2R1I2R3I3US回路：电路中的任一闭合路径。图中共有3个回路，分别是acba、adba、acbda。网孔：未被其它支路分割的单孔回路（不包含其他回路的回路）。图中共有

2、2个网孔，分别是acba、abda。1 电路结构中常用的术语I12 欧姆定律2. （非关联参考方向）关联与非关联1. （关联参考方向）示例电路a）b）+-+ -+- +研究对象换成电源【例】电路如图所示，求电阻R。 I 1ARU5VI -1AU5V R(a)(b)【解】在图 (a)中电压U和电流I为关联参考方向，2 欧姆定律【解】在图 (b)中电压U和电流I为非关联参考方向，3 电功率单位：瓦（W）、KW、mW规定：电压、电流参考方向关联 P = UI 电压、电流参考方向非关联 P = -UI计算结果：P 0 元件耗能（吸收能量） P 0 元件供能（放出能量） 电阻元件是耗能元件 3 电功率已

3、知：US1=10V，R1=1，US2=5V，R2=2，R3=3，R4=4，试计算电路中各元件的功率。 解： 电阻上的功率 电压源的功率4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是由德国物理学家基尔霍夫建立的，是分析和计算较为复杂电路的基础，是电路理论的奠基石。包括基尔霍夫电流定律和电压定律电流定律用来确定连接在同一结点上各支路电流关系电压定律用来确定回路中各部分电压之间关系电路中任一时刻，一个结点上电流的代数和恒等于零。 基尔霍夫电流定律（简称KCL）：在任一时刻，流入某一结点的电流之和必定等于流出该结点的电流之和。对于结点a即4.1 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律（简称KCL）：在任一时刻，流入某一结

4、点的电流之和必定等于流出该结点的电流之和。对于结点a4.1 基尔霍夫电流定律kcl14.1 基尔霍夫电流定律 流入节点的电流 = 从该点流出的电流 则A处：4.1 基尔霍夫电流定律 规定：流入为“+” 流出为“-”即流入任一闭合面的电流之和等于从该闭合面流出的电流之和。4.1 基尔霍夫电流定律 KCL不仅适用于电路中的任一结点，也可推广应用于电路中任一假设的闭合面，也称广义结点。【例】综合应用，根据已知支路电流求出其他未知支路电流。【解】对于结点（1）应用KCL可得I1 1A 2A 3A对于结点（2）I2 I1 4 A 5 A 3A 4 A 5 A 12 AI3 11A 5 A 6 A对于结点

5、（3）对于结点（4）流入闭合面的电流代数和恒等于零I5 1A 11A 3A 9 AI4 I2 I3 3 12 A 6 A 3 A 15 A4.1 基尔霍夫电流定律4.1 基尔霍夫电流定律【P31：1-4】I1=0.1A，I2=0.3A，I3=0.9A，求电流I4、I5和I6。4.1 基尔霍夫电流定律【P31：1-4】4.1 基尔霍夫电流定律【P31：1-4】基尔霍夫电压定律沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。 基尔霍夫电压定律（简称KVL）：从回路中任意一点出发，沿回路绕行一周（顺时或逆时），电位升之和必定等于电位降之和。即4.2 基尔霍夫电压定律U1 U2 U SU1 U2

6、US 0沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零4.2 基尔霍夫电压定律KVL14.2 基尔霍夫电压定律 KVL不仅适用于回路，而且还可以推广应用于任一假想闭合的一段电路。求 Uab ？ 假想为回路，则可写出Uab + R1I = E1 假想为回路，则可写出Uab = E2 + R2 IKVL24.2 基尔霍夫电压定律【例】 已知R1=2，R2=4，R3=3， US1=9V，US2=36V。求：UAD和UBD。4.2 基尔霍夫电压定律【例】 求图所示电路中的未知电压。 【解】对于假想的闭合回路，应用KVL可得U1 + 4 V+ 6 V 0 U1=-10V对于闭合回路U2 U1 2 1

7、0 V 2 V 8 V对于假想的闭合回路U3 6 V 8 V 14 V对于闭合回路U4 +8 V U2 U4=-16V4.2 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律同样适用开口电路，需在开口处假设电压 。例已知：I1=2A，I2=5A，I3=7A，US1=10V，US2=20V，R1=4，R2=6，R3=10 ，求UCD。在CD两端标出UCD的参考方向，选取开口电路的绕行方向4.2 基尔霍夫电压定律求图所示电路的开口电压Uab电流I参考方向如图所示，在回路CDEFC中， 在回路ABEFA中，4.3 基尔霍夫定律综合应用（KCL&KVL）【例】电阻均为1，计算各支路电流ab44 5 1 I 3 04

8、1 3V 4 V 5 V 6 AI54 1 I 3 051 3 V 4 V 1AI（结点a）（结点b）应用KCLI3 I4 I5 6 A1A 7 AI1 I2 I3 3A 7 A 4 A应用KVL21I 3 V 3 A(欧姆定律)【解】4.3 基尔霍夫定律综合应用（KCL&KVL）【例】电路如图所示，仿真各支路电流abKCL&KVL基尔霍夫电压定律支路电流法4.4 基尔霍夫定律支路电流法独立电流方程（2-1=1）I1 I2 I3独立回路电压方程（3-1=2）R1I1 R2 I2 E U S R3 I3 R2 I24.4 基尔霍夫定律支路电流法 应用KCL、KVL求解电路电流，有五条支路，5个待

9、求电流，列五个方程。 列KCL方程，标参考方向（3选2）对A节点对B节点 对C节点 列KCL方程，选网孔绕行方向对网孔对网孔对网孔4.4 基尔霍夫定律支路电流法【例】用支路电流法计算图中各支路上的电流。4.4 基尔霍夫定律支路电流法【解】先选定各支路电流的参考方向和网孔回路方向I1 I 2 I3I3 I 4 I5( 结点a )( 结点b )应用KVL列回路电压方程（网孔)（网孔)3I1 3I2 12 1.5I3 2I4 3I22I4 8+2I5 （网孔）3I1 2.25 AI2 1.75 AI 0.5 AI4 2.25 AI5 1.75 A解5元一次方程组，可得应用KCL列结点电流方程4.4

10、基尔霍夫定律支路电流法仿真此电路进行验证（支路电流法1）3I1 2.25 AI2 1.75 AI 0.5 AI4 2.25 AI5 1.75 A解5元一次方程组，可得4.4 基尔霍夫定律支路电流法各元件的数据已知：US1=60V，US2=20V，R1=10，R2=4，R3=20，用支路电流法求各支路电流。对节点A 对网孔 对网孔 代入数字经整理后得4.4 基尔霍夫定律支路电流法各元件的数据已知：US1=60V，US2=20V，R1=10，R2=4，R3=20，用仿真软件求各支路电流。（支路电流法2）4.4 基尔霍夫定律支路电流法课堂作业：书本P31题1-6，如有时间可自行软件仿真验证。US1=

11、130V，US2=120V，R1=2，R2=2，R3=4，用支路电流法求各支路电流。（支路电流法3）I1I2I3基尔霍夫定律戴维宁定理4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理 求解复杂电路中的一条支路电流时，将所求支路划出，余下的电路是一个具有两个接线端的含源电路，称为有源二端网络。将有源二端网络化简为等效电源的方法称为等效电源定理。4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理戴维宁定理 ：任何一个有源二端网络，都可以等效为电压源模型E =有源二端网络的开路电压 ; R0 =无源网络的等效电阻。4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理已知US=10V，R1=5，IS=2A，R2=15。试求流过电阻R2的电流I。（戴维宁定理1）

12、把R2支路断开，求开路电压将电压源短路、电流源开路，求等效电阻 简化为等效电压源，将R2接入等效电路4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理E1 = 7 V，E2 = 6.2 V，R1 = R2 = 0.2，R = 3.2 ，试应用戴维南定理求电阻R中的电流I，并进行仿真验证。（戴维宁定理2）把支路断开，求开路电压将电压源短路、电流源开路，求等效电阻 简化为等效电压源，将R2接入等效电路4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理已知E=8 V，R1=3，R2=5，R3=R4= 4 ，R5=0.125，求电阻R5中的电流I，并进行仿真验证。（戴维宁定理3） 把支路断开，求开路电压将电压源短路、电流源开路，求等效电阻

13、简化为等效电压源，将R2接入等效电路4.5 基尔霍夫定律戴维宁定理课堂作业：书本P32题1-10，电路中，U=20V,R1=R2=500，求负载电阻R=750时的负载电流（戴维宁定理4）基尔霍夫定律习题课 基尔霍夫电流定律（简称KCL）：在任一时刻，流入某一结点的电流之和必定等于流出该结点的电流之和。对于结点a基尔霍夫电流定律即流入任一闭合面的电流之和等于从该闭合面流出的电流之和。基尔霍夫电流定律 KCL不仅适用于电路中的任一结点，也可推广应用于电路中任一假设的闭合面，也称广义结点。基尔霍夫电流定律如图所示，试计算电流I1基尔霍夫电流定律对于电路中任意假设的封闭面来说,电流定律仍然成立。 I1

14、=2A+3A I1=5A 基尔霍夫电压定律（简称KVL）：从回路中任意一点出发，沿回路绕行一周（顺时或逆时），电位升之和必定等于电位降之和。基尔霍夫电压定律U1 U2 U S基尔霍夫电压定律 KVL不仅适用于回路，而且还可以推广应用于任一假象闭合的一段电路。求 Uab ？ 假想为回路，则可写出Uab + R1I = E1 假想为回路，则可写出Uab = E2 + R2 IKVC2基尔霍夫定律综合应用（KCL&KVL）【例】电阻均为1，计算各支路电流ab44 5 1 I 341 3V 4 V 5 V 6 AI54 1 I 3 51 3 V 4 V 1AI（结点a）（结点b）应用KCLI3 I4 I5 6 A1A 7 AI1 I2 I3 3A 7 A 4 A应用KVL21I 3 V 3 A(欧姆定律)【解】基尔霍夫定律综合应用（KCL&KVL）【例】电路如图所示，仿真各支路电流abKCL&KVL基尔霍夫电压定律I1I2I3abcd对于adcba回路R1R2E1E2R3对于abcea回路e对于adcea回路基尔霍夫定律综合应用（KCL&KVL）下图电路中，求（1）K打开时，Uab、Ubc、I ?（2）K合上后，Uab、Ubc、I ?解