汽车电工电子基础 第2版 教学大纲 模块一 任务六 基尔霍夫定律

福建工业学校电子讲义第15页共15页项目一直流电路任务六 认知基尔霍夫定律任务四认知与运用欧姆定律【任务目标】知识目标：理解欧姆定律的定义，掌握欧姆定律在实际电路中的应用和计算。核心素养：通过认真细致的实践操作，养成认真读数、严谨记录、计算数值、验证结果、规范操作的学习态度。技能目标：熟悉测量电路中各物理量，并能运用欧姆定律验证测量的数据和结果。建议课时：2课时。【任务描述】本任务借助EWB仿真软件对复杂电路中支路电流和电压的测量，来介绍基尔霍夫电流和电压定律。【任务实施】利用EWB仿真软件测量图1-41所示电路的各支路电流和电压。图1-41一、器材安装有EWB仿真软件的PC机。二、步骤1）在PC机上打开EWB仿真软件；2）根据图1-41，选择电阻、电源和熔丝；3）选择电流表和电压表，再按图1-42所示的电路进行连接；4）电路连接完毕，运行EWB软件，观察电流表和电压表读数，并记录；5）实训完毕，退出EWB运行环境。图1-42【检测评价】检测评价如表1-17所示表1-17检测评价序号实操活动步骤评分细则分值得分1准备工作作业前准备准备实训相关器材仪表等102连接电路正确打开EWB仿真软件EWB仿真软件正确运行、新建文件正确10选择器材能够正确选出所需器材：电阻、熔丝、电源、电流表、电压表30连接电路动作规范合理，正确连接线路中各元件203通电测试正确运行测试动作规范合理，万用表有读数104安全文明生产安全文明生产按指导老师要求操作，操作完毕，保存文件、正确退出EWB软件105操作时间时间操作时间为25分钟，每超过1分钟扣1分10合计100说明：每项分都是扣完为止；【知识链接】一、基尔霍夫电流定律（）我们再观察图1-42的测量结果：A1的读数为1.5mA，表示流入节点a的电流为1.5mA，A2的读数为1.5mA，表示流入节点a的电流为1.5mA，A3的读数为3mA，表示流出节点a的电流为3mA。算一下，同样有流入节点a的电流3mA（1.5mA+1.5mA=3mA），与流出节点a的电流3mA(12mA+4mA+3mA=19mA)相等。图1-42中的电流关系可以用基尔霍夫电流定律来解释。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律，它的内容为：在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和，即：

（1）在直流的情况下，则有：

（2）

通常把式（1）、（2）称为节点电流方程，或称为方程。它的另一种表示为即对任一节点来说，流入、流出该节点电流的代数和等于零。我们再来观察图1-36a中电流表测量的数值，干路电流A为19mA，表示流入节点，三条支路的电流值分别为12mA，4mA，3mA，表示流出节点。于是有流入节点的电流19mA，与流出节点的电流和(12mA+4mA+3mA=19mA)相等，符合基尔霍夫电流定律。基尔霍夫电流定律应用的关键在列节点电流方程。在列电流方程时，各电流变量前的正、负号取决于各电流的参考方向选取，通常规定，参考方向背离（流出）节点的电流取正号，而参考方向指向（流入）节点的电流取负号。图1-43KCL应用图1-44KCL推广图1-43所示为某电路中的节点，连接在节点的支路共有五条，在所选定的参考方向下有：定律不仅适用于电路中的节点，还可以推广应用于电路中的任一假设的封闭面。即在任一瞬间，通过电路中任一假设封闭面的电流代数和为零。图1-44所示为某电路中的一部分，选择封闭面如图中虚线所示，在所选定的参考方向下有：已知、、、，计算图1-45所示电路中的电流及。解：对于节点，四条支路上的电流分别为流入节点，流出节点；对于节点，三条支路上的电流分别为均为流入节点，于是有对节点，根据定律可知：则：对节点，根据定律可知：则：例2已知、、、，试计算图1-46所示电路中的电流。解：在电路中选取一个封闭面，如图中虚线所示，根据定律可知：，则：。图1-45例1电路图图1-46例2电路图二、基尔霍夫电压定律（）我们再来观察图1-42的测量结果，V的读数为6v，V1的读数为3v，V3的读数为3v，有了V=V1+V3；同样，V2的读数为1.5v，V2+V3=4.5v=E2。图1-42中电压所存在的关系，可以用基尔霍夫电压定律来解释。基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律，因此又称为回路电压定律，它的内容为：在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和，即：（3）在直流的情况下，则有：

（4）通常把式（3）、（4）称为回路电压方程，简称为方程。定律是描述电路中组成任一回路上各支路（或各元件）电压之间的约束关系，沿选定的回路方向绕行所经过的电路电位的升高之和等于电路电位的下降之和。回路的“绕行方向”是任意选定的，一般以虚线表示。在列写回路电压方程时通常规定，对于电压或电流的参考方向与回路“绕行方向”相同时，取正号，参考方向与回路“绕行方向”相反时取负号。图1-47所示为某电路中的一个回路，各支路的电压在所选择的参考方向下为、、、，因此，在选定的回路“绕行方向”下有：。定律不仅适用于电路中的具体回路，还可以推广应用于电路中的任一假想的回路。即在任一瞬间，沿回路绕行方向，电路中假想的回路中各段电压的代数和为零。图1-48所示为某电路中的一部分，路径、、、并未构成回路，选定图中所示的回路“绕行方向”，对假象的回路列写方程有：，则：。图1-47KVL应用图1-48KVL推广由此可见：电路中、两点的电压，等于以为原点、以为终点，沿任一路径绕行方向上各段电压的代数和。其中，、可以是某一元件或一条支路的两端，也可以是电路中的任意两点。有兴趣的读者，可以根据KCL和KVL，通过列方程，验算一下图1-41中，各支路电流和各元件的电压值是否同图中的测量结果一致？并试着计算图1-49中各支路电流和各元件的电压值各位多少？图1-49电路图课后测评课后测评一、填空题1．测量直流电压时，红表笔应接被测电路的，黑表笔接被测电路的。2．测量电压时，应将万用表在电路两端，测量电流时，应将电流表在电路中。3．测量温度时，档位选择置于，探针线插头端插入万用表，探针端接触被测物体，显示屏即显示被测温度。4．电路由、、三部分组成。5．用电器单位时间内耗电量的大小称为。其计算公式为。6．敏感电阻器在受到外界影响时自身阻值会发生变化，有：、、光敏电阻、和湿敏电阻等。7．在下图中，已知蓄电池电压为12V，灯泡电阻值为6Ω，通过灯泡的电流为。8．在下面图中，求出未知量的数值a图中I1=，I=b图中I=，UR=a）b）二、选择题1．电源的三种状态，不允许出现的是（）。A．开路状态B．短路状态C．通路状态D．不存在2．已知A点到B点的电流大小为2A，AB间的电阻是5Ω，则AB之间的电压是（）。A．10VB．7VC．-10VD．-7V3．习惯上规定电流的实际方向为运动的方向（）。A．负电荷B．正电荷C．带电粒子D．带负电离子4．有两根相同材料的电阻丝，长度之比为1:2，横截面积之比为2:3，则它们的电阻值之比为（）。A．1:2B．2:3C．3:4D．4:55．用万用表进行电压测量时，当量程选择太大时，屏幕显示为，选择太小时，屏幕显示为（）。A．0，1B．1，0C．0，0D．1，1三、判断题1．测量电阻时，先断开回路，可以双手握表笔同时触及元件裸露的两端。（）2．测试高电压时应单手操作，即把黑表笔预先固定，再用一只手持红表笔去触试另一端。（）3．当负载开路时，流过负载中的电流为0，负载两端的电压也为0。（）4．在电路中A、B两点间的电压等于A、B两点间的电位差。（）5．导体的长度和截面积都增大一倍，其电阻值也增大一倍。（）6．可以根据蜂鸣器是否鸣叫而迅速的判断电路中是否有短路。（）7．连接电源和负载的部分统称为中间环节，起传输和分配电能的作用。（）8．代表的是熔断器的符号。（）9．严格意义上说，所有的导体都有电阻。（）10．负载在额定功率下的工作状态叫空载。（）四、简答题1．用数字万用表测电阻