基爾霍夫定律、支路電流PPT課件[通用]

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1、,單擊以編輯母版標(biāo)題樣式,單擊以編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,2.1,基爾霍夫定律,2.2,支路電流法,2.3,等效電路分析,第,2,章電路的分析方法,2.4,疊加定理,2.5,結(jié)點(diǎn)電壓法,2.6,含受控電源電路的分析,1,電路中各支路的電流和電壓受到兩類約束：,元件的特性造成的約束。,如：歐姆定律,稱為元件的組成關(guān)系。,電路的結(jié)構(gòu)造成的約束。,稱為“拓?fù)洹奔s束。,2.1,基爾霍夫定律,2,歐姆定律,R,U,I,注意,（,1,）,用,歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中 標(biāo)明正方向。,（,2,）定律只適用于線性電阻。,R,U,I,3,基爾霍夫,電流定律,(Kirchhoffs

2、 Current Law,KCL,),基爾霍夫,電壓定律,(Kirchhoffs Voltage Law,KVL,),基爾霍夫定律與元件特性是電路分析的基礎(chǔ)。,Gustav Robert Kirchhoff(1824-1887),基爾霍夫,/,克西霍夫,2.1,基爾霍夫定律,4,一,.,幾個(gè)名詞,1.,支路,(branch),：,電路中通過(guò)同一電流的一個(gè)分支,(,b,),2.,節(jié)點(diǎn),(node):,三條或三條以上的支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn),(,n,),4.,回路,(loop),：,由支路組成的閉合路徑。,(,l,),b,=3,3.,路徑,(path),：,兩節(jié)點(diǎn)間的一條通路。路徑由支路構(gòu)成。,5.

3、,網(wǎng)孔,(mesh),：內(nèi)部不包含支路的回路即網(wǎng)孔。,1,2,3,a,b,+,_,R,1,u,S1,+,_,u,S2,R,2,R,3,l,=3,n,=2,1,2,3,對(duì),平面電路,，每個(gè)網(wǎng)眼即為網(wǎng)孔。網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。,M=2,5,支路：,ab,、,ad,、,.,（,共,6,條,）,回路：,abda,、,bcdb,、,.,（,共,7,個(gè),）,結(jié)點(diǎn)：,a,、,b,、,.,(,共,4,個(gè),）,例,I,3,E,4,E,3,_,+,R,3,R,6,+,R,4,R,5,R,1,R,2,a,b,c,d,I,1,I,2,I,5,I,6,I,4,-,網(wǎng)孔：,abda,、,bcdb,adca,（,

4、共,3,個(gè),）,6,1,、在,電路中，任一時(shí)刻，流出任一節(jié)點(diǎn)的各支路電流的代數(shù)和為零。即,-,當(dāng)支路電流參考方向指向節(jié)點(diǎn),n,，上述求和式中取,“,-,”,，,-,當(dāng)支路電流參考方向背向節(jié)點(diǎn),n,，上述求和式中取,“,+,”,。,i,1,+i,2,i,3,+i,4,=,0,注意：,流進(jìn),流出,流進(jìn),流出,二,.,基爾霍夫電流定律,(KCL),：,i,1,i,2,i,3,i,4,7,7A,4A,i,1,10A,-,12A,i,2,i,1,+,i,2,=1012 ,i,2,=,1A,4=7+,i,1,i,1,=,3A,例,2,、,在,電路中，任一時(shí)刻,，,流入結(jié)點(diǎn)的支路電流之和等于流出該結(jié)點(diǎn)的支路

5、電流之和,基爾霍夫電流定律是電荷守恒定律的具體表現(xiàn),8,KCL,適用于電路的任意封閉面,I,1,+I,2,+I,3,=0,基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展,證明：,I,1,I,2,I,3,a,b,c,I,bc,I,ab,I,ca,a:,b:,c:,3,、廣義,KCL,：,9,I=,0,I,=?,E,2,E,3,E,1,+,_,R,R,1,R,+,_,+,_,R,例,A,B,i,只有一條支路相連，則,i=,0,。,i=?,10,計(jì)算圖示電路中的未知電流,I,。,I,2A,-3A,4A,解：,2-3-4-,I,=0,I,=2-3-4=-5A,利用擴(kuò)展的,KCL,列方程：,例,11,三、基爾霍夫電壓定律,(K

6、VL),1,、,KVL:,在電路中，任一時(shí)刻，沿任一閉合路徑,(,按固定繞向,),，各支路電壓代數(shù)和為零。,即：,取回路的繞行方向,設(shè)定電壓的參考方向,通常繞行方向與參考方向一致，取“,+”,繞行方向與參考方向相反，取“,-”,12,U,1,+U,2,-U,3,+U,4,=0,U,1,U,2,U,3,U,4,A,B,C,D,2,1,4,3,例：,13,回路,a,-,d,-b-,c,-,a,a,I,1,I,2,E,2,+,-,R,1,R,3,R,2,+,_,I,3,b,E,1,c,d,電位升,電位降,或：,回路,a,-b-,c,-,a,回路,a,-b-,d,-,a,14,回路,a,-,d,-,c

7、,-,a,I,3,E,4,E,3,_,+,R,3,R,6,+,R,4,R,5,R,1,R,2,a,b,c,d,I,5,I,4,-,15,基爾霍夫電壓定律也適合開(kāi)口電路。,基爾霍夫電壓定律的擴(kuò)展,E,+,_,R,a,b,U,ab,I,例,16,A,B,C,o,u,AO,u,BO,u,AB,17,例,8,：,U,ad,2,4,3,1,5,6,a,b,c,d,e,f,7,路徑,1,：,ad,路徑,2,：,afed,路徑,3,：,abcd,2,、廣義,KVL,：,所得結(jié)果與計(jì)算時(shí)所取的路徑無(wú)關(guān),電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于兩點(diǎn)間任一條路徑,經(jīng)過(guò)各元件電壓的代數(shù)和。,18,+,+,-,-,4V,5V,i,

8、=?,3,+,+,-,-,-,4V,5V,1A,+,-,u,=?,3,例,1,例,3,例,2,19,解,4V,+,-,10A,U=?,2,+,-,3A,I,解,10V,+,+,-,-,1A,-,10V,I=?,10,I,1,例,4,例,5,20,求：,I,1,、,I,2,、,I,3,能否很快說(shuō)出結(jié)果,？,1,+,+,-,-,3V,4V,1,1,+,-,5,V,I,1,I,2,I,3,例,6,討論題,21,R,1,=1,，,R,2,=2,，,R,3,=3,，,E3=3V,，,I,3,=3A,，求,I,1,、,I,2,與兩電源的功率。,P,1,發(fā),=E,1,I,1,=219=189W,例,7,解：

9、,KVL:R,2,I,2,+R,1,I,1,-E,1,=0,KVL:E3+R,3,I,3,-,R,2,I,2,=0,I,2,=12/2=6A,P,3,吸,=E,3,I,3,=33=9W,I,1,a,I2,I,3,b,R1,E1,E3,R3,R2,+,-,+,-,KCL:I,1,=I,2,+I,3,=9A,；,E,1,=12+1,9=21V,22,小結(jié)：,(1)KCL,是對(duì)支路電流的線性約束，,KVL,是對(duì)支路電壓的線性約束。,(2)KCL,、,KVL,與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無(wú)關(guān)。,(3)KCL,表明在每一結(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；,KVL,是電壓?jiǎn)沃敌缘木唧w體現(xiàn),(,電壓與路徑無(wú)關(guān),),。,23

10、,未知,：各支路電流,解題思路：,根據(jù)電路的基本定律（歐姆定律、基爾霍夫電流定律和電壓定律），列節(jié)點(diǎn) 電流和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。,2.2,支路電流法,已知,：電路結(jié)構(gòu)和參數(shù),24,關(guān)于獨(dú)立方程式的討論,問(wèn)題,：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程時(shí)，可以列出多少個(gè)獨(dú)立的,KCL,、,KVL,方程？,a,I,1,I,2,E,2,+,-,R,1,R,3,R,2,+,_,I,3,#1,#2,#3,b,E,1,3,條支路；,2,個(gè)節(jié)點(diǎn)；,3,個(gè)回路，,2,個(gè)網(wǎng)孔,KCL,方程：,節(jié)點(diǎn),a,：,節(jié)點(diǎn),b,：,KVL,方程：,獨(dú)立方程只有 1 個(gè),#1,：,#2,：,#3,：,獨(dú)立方程只有,2,個(gè)

11、,25,設(shè)：電路中有,N,個(gè)節(jié)點(diǎn)，,B,個(gè)支路,N,=2,、,B,=3,b,R,1,R,2,E,2,E,1,+,-,R,3,+,_,a,小 結(jié),獨(dú)立的,節(jié)點(diǎn)電流方程,有,(,N,-1),個(gè),獨(dú)立的,回路電壓方程,有,(,B,-,N,+1),個(gè),則：,（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）,獨(dú)立電流方程：,個(gè),獨(dú)立電壓方程：,個(gè),26,用支路電流法解題步驟,1.,對(duì)每一支路假設(shè)一未知電流,（,I,1,I,B,）；,4.解聯(lián)立方程組，得,I,1,I,B,。,2.,列,N-1,個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程；,3.,列,B-,（,N-1,）個(gè)回路（取網(wǎng)孔）電壓方程；,設(shè)：電路中有,N,個(gè)節(jié)點(diǎn)，,B,個(gè)支路,27,節(jié)點(diǎn),a,：,列,3,

12、個(gè)獨(dú)立,KCL,方程,節(jié)點(diǎn),c,：,節(jié)點(diǎn),b,：,節(jié)點(diǎn)數(shù),N,=4,支路數(shù),B,=6,例,列,3,個(gè)獨(dú)立,KVL,方程（網(wǎng)孔）,b,a,c,d,E,4,E,3,-,+,R,3,R,6,R,4,R,5,R,1,R,2,I,2,I,5,I,6,I,1,I,4,I,3,+,_,電壓、電流方程聯(lián)立求得：,I,1,I,6,28,是否能少列,一個(gè)方程,?,N,=2,B,=3,支路電流未知數(shù)少一個(gè)：,支路中含有恒流源的情況,例,6A,12V,I,+,-,2,4,I,1,I,1,+6=,I,解得：,I=,4,A,I,1,=-,2,A,2I,1,+4,I,=12,KCL,KVL,29,支路電流法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,支路電流法是電路分析中最基本的,方法之一。只要根據(jù),KCL,、,KVL,、,歐姆定律列方程，就能得出結(jié)果。,缺點(diǎn)：,電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè),數(shù)較多，求解不方便。,手算時(shí)，適用于支路數(shù)較少的電路。,30,