3复杂直流电路 (2).ppt

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1、高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3 复杂直流电路复杂直流电路高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3 3复杂直流电路复杂直流电路 教学重点：教学重点：1掌握基尔霍夫定律及其应用。掌握基尔霍夫定律及其应用。 2学会应用支路电流法分析计算复杂直流电路。学会应用支路电流法分析计算复杂直流电路。高

2、 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿教学难点：教学难点：应用支路电流法分析计算复杂直流电路。应用支路电流法分析计算复杂直流电路。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3 3复杂直流电路复杂直流电路3.1基尔霍夫定律基尔霍夫定律3.2支路电流法支路电流法本章小结本章小结高 等 教 育高 等 教 育

3、 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3.1基尔霍夫定律基尔霍夫定律 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿图图 3-1常用电路名词的说明常用电路名词的说明 以图以图 3 - - 1 所示电路为例说明常用电路名词。所示电路为例说明常用电路名词。 1. .支路支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支：电路中具有两个端钮

4、且通过同一电流的无分支电路。如图电路。如图 3 - - 1 电路中的电路中的 ED、AB、FC 均为支路，该电路均为支路，该电路的支路数目的支路数目b = 3。2. .节点节点：电路中三条或三：电路中三条或三条以上支路的连接点。如图条以上支路的连接点。如图 3 - 1电路的节点为电路的节点为 A、B 两点，两点，该电路的节点数目该电路的节点数目n = 2 。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3回路回路：电路中任一闭合的路径。如图：电路中任一

5、闭合的路径。如图 3-1 电路中的电路中的 CDEFC、AFCBA、EABDE 路径均为回路，该电路的回路数目路径均为回路，该电路的回路数目 l = 3。 4网孔网孔：不含有分支的闭：不含有分支的闭合回路。如图合回路。如图 3-1 电路中的电路中的AFCBA、EABDE 回路均为网回路均为网孔，该电路的网孔数目孔，该电路的网孔数目 m = 2。 5网络网络：在电路分析范：在电路分析范围内，网络是指包含较多元件围内，网络是指包含较多元件的电路。的电路。图图 3-1常用电路名词的说明常用电路名词的说明 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressH

6、igher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律( (节点电流定律节点电流定律) ) 1. .基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律( (KCL) )内容内容 图图 3-2 3-2 基尔霍夫电流定律的基尔霍夫电流定律的举例说明举例说明 基尔霍夫电流定律的第一种基尔霍夫电流定律的第一种表述表述：在任何时刻，电路中流入：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，即从该节点流出的电流之和，即 I流入流入 I流出流出例如图例如图 3-2 中，在节点中，在节点 A

7、上：上： I1I3 I2I4I5高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿电流定律的第二种表述电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等各支路电流代数和恒等 于零，即于零，即 I 0。 一般可在流入节点的电流一般可在流入节点的电流前面取前面取“ ”号，在流出节点的电号，在流出节点的电流前面取流前面取“- -”号，反之亦可。例号，反之亦可。例如图如图 3-2 中，在节点中，在节点 A 上：

8、上：I1 - - I2 I3 - - I4 - - I5 0图图 3-2基尔霍夫电流定律的举基尔霍夫电流定律的举例说明例说明 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿在使用基尔霍夫电流定律时，必须注意：在使用基尔霍夫电流定律时，必须注意：( (1) ) 对于含有对于含有 n 个节点的电路，只能列出个节点的电路，只能列出 ( (n - - 1) ) 个独立的电个独立的电流方程。流方程。( (2) ) 列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再

9、带列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。入电流的数值。为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先为分析电路的方便，通常需要在所研究的一段电路中事先选选定定( (即即假定假定) )电流电流流动的方向，称为流动的方向，称为电流的参考方向电流的参考方向，通常用，通常用“”号表示。号表示。电流的电流的实际方向实际方向可根据数值的正、负来判断，当可根据数值的正、负来判断，当 I 0时，表时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当明电流的实际方向与所标定的参考方向一致；当 I 0 时，则表明时，则表明电流的实际方向与所标定的参考方向相反。电流的实际方向与所标定的参考

10、方向相反。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿( (3) )若两个网络之间只有一若两个网络之间只有一根导线相连根导线相连，那么这根导线中一那么这根导线中一定没有电流通过。定没有电流通过。( (4) )若一个网络只有一根导若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。定没有电流通过。【例【例3-1】如图】如图 3-5 所示电桥电路，已知所示电桥电路，已知 I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，

11、I4 = 12 mA，试求其余电阻中的电流，试求其余电阻中的电流 I2、 I5、I6。 图图 3-5例例 3-1 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿解：解：说明：电流说明：电流 I2 与与 I5 均为正数，表明它们的实际方向与图中均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，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为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。所标定的参考方向相反。在节点在节点 a 上：上：

12、I1 = I2 + I3，则，则 I2 = I1- - I3 = (25 - - 16) mA = 9 mA在节点在节点 d 上：上：I1 = I4 + I5，则，则 I5 = I1 - - I4 = (25 - - 12) mA = 13 mA在节点在节点 b 上：上：I2 = I6 + I5，则，则I 6 = I2 - - I5 = (9 - - 13) mA = - -4 mA高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿( (1) )对于电路中

13、任意假设的封闭面来说对于电路中任意假设的封闭面来说,基尔霍夫基尔霍夫电流定律仍然电流定律仍然成立。如图成立。如图 3-3 中，对于封闭面中，对于封闭面 S 来说，有来说，有 I1 + I2 = I3 。 图图 3-4 基尔霍夫基尔霍夫电流定律的应用电流定律的应用举例举例( (2) ) 图图 3-3基尔霍夫基尔霍夫电流定律的应用电流定律的应用举例举例( (1) ) ( (2) )对于网络对于网络 ( (电路电路) )之间的电流关系，仍然可由基尔霍夫电流之间的电流关系，仍然可由基尔霍夫电流定律判定。如图定律判定。如图 3-4 中，流入电路中，流入电路 B 中的电流必等于从该电路中中的电流必等于从该

14、电路中流出的电流。流出的电流。2. KCL的应用举例的应用举例 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律( (回路电压定律回路电压定律) ) 1. 基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律( (KVL) )内容内容 在任何时刻，沿着电路中的在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即电压的代数和恒等于零，即 0 U如图如图 3-6 电路说明基尔霍电路说明基

15、尔霍夫夫电压定律。电压定律。图图 3-6基尔霍夫基尔霍夫电压定律的电压定律的举例说明举例说明 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿沿着回路沿着回路 abcdea 绕行方向，有绕行方向，有 Uac = Uab + Ubc = R1I1 + E1， Uce = Ucd + Ude = - -R2I2 - - E2， Uea = R3I3， 则则 Uac + Uce + Uea = 0即即 R1I1 + E1 - - R2I2 - - E2 + R

16、3I3 = 0上式也可写成上式也可写成R1I1 - - R2I2 + R3I3 = - - E1 + E2对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即 ERI高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿( (1) ) 标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向

17、( (既既可沿可沿着顺时针方向绕行，也可沿着逆时针方向绕行着顺时针方向绕行，也可沿着逆时针方向绕行) )。( (2) ) 电阻元件的端电压为电阻元件的端电压为 RI，当电流，当电流 I 的参考方向与回路的参考方向与回路绕行方向一致时，选取绕行方向一致时，选取“+”号；反之，选取号；反之，选取“- -”号。号。( (3) ) 电源电动势为电源电动势为 E，当电源电动势的标定方向与回路绕行，当电源电动势的标定方向与回路绕行方向一致时，选取方向一致时，选取“+”号，反之应选取号，反之应选取“- -”号。号。 2利用利用 RI = E 列回路电压方程的原则列回路电压方程的原则 高 等 教 育高 等 教

18、 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿3.23.2支路电流法支路电流法 以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路支路( (或或各元件各元件) )的的电压及功率，这种解决电路问题的方法称为电压及功率，这种解决电路问题的方法称为支路电流支路电流法法。对于具有对于具有 b 条支路、条支路、n 个节点的电路，可列出个节

19、点的电路，可列出( (n - - 1) )个独个独立的电流方程和立的电流方程和 b- -( (n - - 1) )个独立的电压方程。个独立的电压方程。 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿【例【例3-2】如图】如图 3-7 所示电路，已知：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，试求：各支路电流I1、I2、I3 。图图 3-7 例例 3-2 高 等 教 育高

20、等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿解：该电路支路数解：该电路支路数 b = 3、节点数、节点数 n = 2，所以应列出，所以应列出 1 个节点个节点电流方程和电流方程和 2 个回路电压方程，并按照个回路电压方程，并按照 RI = E 列回路电压方程列回路电压方程的方法的方法：( (1) ) I1 = I2 + I3( ( 任一节点任一节点 ) )( (2) ) R1I1 + R2I2 = E1 + E2( ( 网网孔孔 1 ) )(3) R3I3 - -R2

21、I2 = - -E2( ( 网网孔孔 2 ) )代入已知数据，解得：代入已知数据，解得：I1 = 4 A，I2 = 5 A，I3 = - -1 A。电流电流 I1 与与 I2 均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同，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。考方向相反。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿单元小结

22、单元小结一、基尔霍夫定律一、基尔霍夫定律二、支路电流法二、支路电流法高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿1基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律 基尔霍夫电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流基尔霍夫电流定律的第一种表述：在任何时刻，电路中流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流入任一节点中的电流之和，恒等于从该节点流出的电流之和，出的电流之和，即即 I流入流入= I流出流出基尔霍夫电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一基尔霍夫电流定律

23、的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的各支路电流代数和恒等于节点上的各支路电流代数和恒等于零，即零，即 I = 0一、基夫尔霍定律一、基夫尔霍定律高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿在使用基尔霍夫电流定律时，必须注意：在使用基尔霍夫电流定律时，必须注意：( (1) ) 对于含有对于含有 n 个节点的电路，只能列出个节点的电路，只能列出 (n - - 1) 个独立的个独立的电流方程。电流方程。( (2) ) 列节点电流方程时，只需考虑电流

24、的参考方向，然后再列节点电流方程时，只需考虑电流的参考方向，然后再带入电流的数值。带入电流的数值。2基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各在任何时刻，沿着电路中的任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零，即段电压的代数和恒等于零，即 U = 0。对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段对于电阻电路来说，任何时刻，在任一闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和，即 RI = E。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education Pre

25、ssHigher Education Press电工技术基础与技能电工技术基础与技能演示文稿演示文稿 以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路程和回路电压方程，解出各支路电流，从而可确定各支路( (或各或各元件元件) )的电压及功率，这种解决电路问题的方法称为支路电流法。的电压及功率，这种解决电路问题的方法称为支路电流法。对于具有对于具有 b 条支路、条支路、n 个节点的电路，可列出个节点的电路，可列出 ( (n - - 1) ) 个独个独立的电流方程和立的电流方程和 b - - ( (n - -1) ) 个独立的电压方程。个独立的电压方程。二、支路电流法二、支路电流法