(3)--1.3电路定律电路分析电路分析.ppt

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1、电路分析简明教程电路分析简明教程 1-3 电路定律电路定律 任何一个电路都是由若干元件连接而成，具有一定的几何结构形式，电路中的电压、电流应受到连接方式的约束，将这类约束称为“拓扑”约束或“几何”约束，基尔霍夫定律概括了这类约束关系。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，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本依据。古斯塔夫罗伯特基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff，1824-1887)，德国物理学家、化学家和天文学家，主要从事光谱、辐射和电学等方面的研究，均有卓越的建树。基尔霍夫的两条电路定律发展了欧姆定律,对电路理论有重大贡

2、献，是基尔霍夫于1845年发表的研究成果，当时他是一位年仅21岁的大学生。电路分析简明教程电路分析简明教程n 1-3 一、几个名词一、几个名词 1、支路：为简便计算，常把流过同一电流的各个元件的串联组合称为一条支路。根据这一定义，右图所示电路中只有3条支路。2、节点：为简便起见，通常把3条或3条以上支路的联接点称为节点。根据这一定义，右上图所示电路中有2、5两个节点。3、回路：电路中任意闭合路径称为回路。在右图所示电路中，共有3条回路，分别由元件1、2、5、6，元件3、4、5、6 元件1、2、3、4构成。4、网孔：没有被其它支路穿过的回路称为网孔。在右上图所示电路中共有2个网孔，分别由元件1、

3、2、5、6和元件3、4、5、6构成。电路分析简明教程电路分析简明教程 二、基尔霍夫电流定律(KCL)n 1-3在应用该定律列写方程式时，应首先标出每条支路电流的参考方向。一般规定：当支路电流的参考方向离开节点时，该支路电流的前面取“+”号；反之取“”号。基尔霍夫电流定律描述了集总电路中与任一节点相连各支路电流之间的约束关系，它的物理本质是电荷守恒，可表述为：对于集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出（或流入）该节点的电流代数和等于零。其数学表达式为或流进节点电流=流出节点电流列写KCL方程时，需要注意两套符号电路分析简明教程电路分析简明教程 例例 在右图中，1点是电路中的一个节点，已知I1=8

4、A，I2=3A，I3=-3A，其参考方向如图所示，求通过N元件的电流。n 1-3 I1+I2+I3IN=0 故 IN=I1+I2+I3=8A+3A+（3）A=8A IN为负值说明其实际方向与参考方向相反。在列写KCL方程时，需要注意两套符号：一是列写 KCL方程时各项前面的“+”、“”号，二是各支路电流本身数值的“+”、“”号。由KCL得 解解 设通过N元件的电流为IN，参 考方向如图所示。电路分析简明教程电路分析简明教程KCL还可以推广应用于电路中任意包围几个节点的假想闭合面，即流出（或流入）闭合面的电流代数和等于零。例如，在右图中，以虚线标记的假想闭合面中包含1、2、3三个节点，分别应用K

5、CL可得 i1+i4+i6=0 i2i4+i5=0 i3i5i6=0 上述三式相加，则有 i1+i2i3=0n 1-3可见，流出该闭合面的电流代数和等于零。假想闭合面电路分析简明教程电路分析简明教程 三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律(KVL)n 1-3 基尔霍夫电压定律描述了集总电路中一个回路中各部分电压间的约束关系，它的物理本质是能量守恒，可表述为：在应用该定律列写方程式时，应首先选定回路的绕行方向(可顺时针方向，也可逆时针方向)。一般规定：当支路(元件)电压的参考方向与回路的绕行方向一致时，该电压的前面取“+”号；反之取“”号。对于集总电路中的任一回路，在任一时刻，沿该回路的所有支

6、路(元件)电压的代数等于零。其数学表达式为列写KVL方程时，亦需要注意两套符号电路分析简明教程电路分析简明教程 将已知数据代入上式中，得 例例 已知右图所示电路中各元件的电压u1=2V，u2=-3V，u3=4V，u4=8V，u5=-6V，试求u6。n 1-3 解解 可以根据KVL求u6。选定回路的绕行方向如图。-2V+(3V)4V+8V(6V)+u6=0在列写KVL方程时，亦需要注意两套符号：一是列写KVL方程时各项前面的“+”、“”号，二是各支路（元件)电压本身数值的“+”、“”号。电路的KVL方程为 u1+u2u3+u4u5+u6=0则 u6=（2+3+486）V=5V电路分析简明教程电路

7、分析简明教程 基尔霍夫电压定律还可以推广应用于开口的假想回路。例例 已知右图所示路中各元件电压 u1=5V，u2=3V，u3=2V，u4=6V，u5=10V，试求a、d两点间的电压uad。uadu3u4+u5=0 解解 右图所示电路为开口电路，若选路径acd，构成一个假想回路。设回路绕行方向为顺时针方向，则列写的KVL方程为 由上式可得 uad=u3+u4u5 将已知数据代入，得 uad=2V+6V10V=2V n 1-3假想回路电路分析简明教程电路分析简明教程 代入已知数据得 若选路径abcd，则构成另一个假想回路，亦设回路绕行方向为顺时针方向，则列方程的KVL方程为 由上式可得 uad+u1+u2u4+u5=0 uad=u1u2+u4u5n 1-3 可见，沿两条不同路径所求得的uad是相同的。用KVL求电路中任意两点间的电压时，与计算时所选的路径无关，它等于该两点间任意路径各支路（元件）电压的代数和。uad=(5)V3V6V10V=2V电路分析简明教程电路分析简明教程 四、四、KCL、KVL小结小结：KCL是对集总电路中与任一节点相连各支路电流之间的约束；KVL是是对集总电路中一个回路的各部分电压间的约束。KCL、KVL只适用于集总参数的电路。n 1-3 KCL、KVL与构成电路的元件性质无关。在列写KCL方程和列写KVL方程时，需要注意两 套符号。