1—7基尔霍夫定律1
电路基础-电压源和电流源-受控源-基尔霍夫定律
电路基础-电压源和电流源-受控源-基尔霍夫定律————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2第一章电路模型和基尔霍夫定律3讲授板书1、掌握电压源、电流源的概念、用法及特性;2、熟悉受控源的用法;3、掌握基尔霍夫定律的应用。
1、电压源、电流源用法及特性2、基尔霍夫定律的应用受控源的概念及用法1. 组织教学 5分钟3. 讲授新课70分钟1)电压源及电流源25 2)受控源15 3)基尔霍夫定律302. 复习旧课5分钟电路元件特性4.巩固新课5分钟5.布置作业5分钟34一、学时:2二、班级:06电气工程(本)/06数控技术(本)三、教学内容:[讲授新课]:第一章电路模型和电路定律(电压源和电流源的概念及特点受控源的概念及分类基尔霍夫定律)§1-8电源元件(independent source)1. 理想电压源1)定义:其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,且电压值与流过它的电流i 无关的元件叫理想电压源。
2)电路符号3)理想电压源的电压、电流关系(1)电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;与流经它的电流方向、大小无关。
(2)通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。
伏安关系曲线如下图示:实际电流源可由稳流电子设备产生,如晶体管的集电极电流与负载无关;光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。
4)电压源的功率在电压、电流的非关联参考方向下;P = us i56物理意义:电流(正电荷 )由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功电源发出功率。
例1-3图示电路,当电阻R 在0~∞之间变化时,求电流的变化范围和电压源发出的功率的变化。
解:(1)当电阻为R 时,流经电压源的电流为: 电源发出的功率为:表明当电阻由小变大,电流则由大变小,电源发出的功率也由大变小。
(2)当,则(3)当,则由此例可以看出:理想电压源的电流随外部电路变化。
基尔霍夫定律及电路元件
i + u – +
i u –
图(a)关联参考方向
图(b)非关联参考方向
注意:以后讨论均在参考方向下进行,不考虑真实方向。
2018-7-26
第1章 基尔霍夫定律及电路元件
11
§1.2 电功率与电能
一、电功率
1 定义:电功率[常简称功率(power)]是用以衡量电能转换或 传输速率的物理量,可用下式表达: 单位: (瓦特)W 2 功率与电压电流关系 由于 所以
2018-7-26 第1章 基尔霍夫定律及电路元件 2
§1.1 电压 电流及其参考方向
问
题
10Ω
7Ω
4Ω 1Ω
8Ω 5Ω 2Ω
9Ω 6Ω 3Ω
i
R
t
O
(1) 在有些复杂电路中,电流的真实方向事先很难确定。 (2) 电路中有些电流的真实方向随时间变化,无法标出 真实方向。
2018-7-26 第1章 方向
3 直流电流与交变电流 大小和方向不随时间变化的电流称为直流 。(DC) 随时间作周期性变化且平均值为零的电流称为交流。(AC)
i
t
i
ωt
O
O
π
2π
2018-7-26
第1章 基尔霍夫定律及电路元件
6
§1.1 电压 电流及其参考方向
二、电压
1 定义:电场力把单位正电荷从一点移动到另一点所作的功。 用符号 u 表示,其数学表达式为:
10Ω
§1.1 电压 电流及其参考方向
(2)电流参考方向的两种表示: • 用箭头表示:箭头的指向为电流的参考方向。
i a b
• 用双下标表示:如iab,电流的参考方向由a点指向b点。
注意:
1-6,7,8基尔霍夫定律
I2 b I5
I2=I5-I4 =[8-(-5 ) ]A =13 A
I6 I3 c
I3=I6-I5 = (-8-8 ) A = - 16 A
或由广义结点得 I3=-I1-I2= (-3-13 ) A =-16 A
8
第 1
章 二、基尔霍夫电压定律(KVL)
直 流
由电路元件组成的闭
+ I1
电 路
合路径称为回路。
直
代入数据
流
I3
I1
I2
I4
R1
R2
电 路
I1+I2-I3 -I4 =0
R3
+
+
R4
US1
US2
I1+2I3-12=0
-
-
I1 - 2I2-12+12 =0
2I2+4I4-12=0
I1=4 A, I2=2 A, I3=4 A, I4=2 A
20
第
1
章
1.8 叠加定理
直 流
叠加定理是分析线性电路最基本的方
第 1
1.6 基尔霍夫定律
章
本节问题?
直 流
欧姆定理:u=iR 电阻元件的电压电
电
流特性
路
基尔霍夫定律的目的:解决多回路的
电路。
基尔霍夫定律第一和第二定理? 描述系统中各元件的电压和电流之间的约束关系
如何使用基尔霍夫定律第一和第二定理?
1
第 1 章
直 流
基尔霍夫定律用来描述电路中各部分电压或
电 路
独立的结点方程式。
I3
I2 +
E2
R3
-
R2
结点 a : I1+I2-I3 =0 只有1个方程是独立的
§1—7基尔霍夫定律(1)
习题11—3 根据图1-29所示参考方向和数值确定各元件的电流和电压的实际方向,计算各元件的功率并说明元件是吸收功率还是发出功率。
(a) (b)(c) (d)图1—291—4 在图1-30所示电路中(1)元件A吸收10W功率,求其电压U a;(3)元件C吸收—10W功率,求其电流i c;(5)元件E发出10W功率,求其电流i e;(7)元件G发出10mW功率,求其电流i g;(1) (3) (5) (7)图1-301—5 求图1-31所示各电路中未知量。
(a)(b) (c)图1-311—9 在图1-35所示参考方向和数值下,求(1) 图(a)电路中电流I;(2) 图(b)电路中各未知支路电流;(3) 图(c)中各未知支路电压。
(a) (b)(c)图1-351—11 求图1-37所示电路中电压U1、U ab、U cb。
图1-371—13 求图1-39所示电路中电压U1和电流I2。
图1-391—14 求图1-40所示电路中电压U s和电流I。
图1-40习题22—l 电路如图2-22所示,已知R1=1Ω,R2=2Ω,R3=4Ω,求各电路的等效电阻R ab.(c)(d) (e)(f)图2-222—3 电路如图2-24所示,已知R=2Ω,求开关打开和闭合时等效电阻R ab。
图2-242—9 电路如图2-30所示:(1)开关K打开时,求电压U ab;(2)开关K闭合时,求流过开关电流I ab。
(a)图2-302-13 求图2-34所示各电路的最简单的等效电路.(a)(b) (c)图2-342—14 求图2-35所示各电路的最简单的等效电路。
(b)(d)(f)图2-352-18 求图2-39所示各含受控源电路的输入电阻R i。
(b)图2-392-19 求图2-40所示各电路中的电压比Uσ/ U s。
(b)图2-402-23 电路如图2-44所示,求:(1)如果电阻R=4Ω,计算电压U和电流I。
(2)如果电压U=− 4V,计算电阻R。
1-8基尔霍夫电流定律
--------------------------------------------------------------------- 基尔霍夫电流定律 Kirchhoff ’s Current Law,简称 KCL
-----------------------------------------------------------------------------------
结点 1KCL 方程: 结点 2KCL 方程:
iS iR 0
结点 1KCL 方程: 结点 2KCL 方程: 结点 3KCL 方程:
---------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------
流入电流前面的符号取+ 流出电流前面的符号取— 反过来定义也可以
i1 i2 i3
i1 i2 i3 0
i1 i4 i2 i3
i1 i2 i3 0
i1 i2 i3 i4 0
i1 i2 i3 0
基尔霍夫电流定律 Kirchhoff ’s Current Law,简称 KCL 电路中任一结点上所有电流的代数和为零
iS i R 0
is1 iR1 iR3 is 2 0 is1 iR1 iR 2 0
i R 2 i R 3 is 2 0
两个结点的 KCL 方程 只有一个 KCL 方程是独立的!
基尔霍夫电流定律
一、电路的常用术语
1.支路:一个或几个二端元件串联构成的一段电路称为支路。
I3
E4
E3
_
+
R3
R6
+
R4
R5
R1
R2
a
b
c
d
I1
I2
I5
I6
I4
-
ab、ac、ad、bc、bd、cd
一、复杂电路中的几个基本概念
1、支路:由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。
右图中有 条支路:
E1和R1串联构成一条支路
E2和R2串联构成一条支路
R3单独构成另一条支路
3
R1
E1
E2
R2
R3
A
B
思考
同一支路中的电流有什么关系?
相同
2.节点:电路中三条及三条以上支路的连接点.
a b c d
I3
E4
E3
_
+
R3
R6
+
R4
R5
R1
R2
a
b
c
d
I1
I2
I5
I6
I4
-
一、电路的常用术语
-3A
10A
5A
10A
2A
I1
I2
A
B
解:
对节点A:
I1 = -3A + 10A + 5A
对节点B:
5A = I2 + 2A + 10A
= 12A
整理:
I2 = 5A - 2A - 10A
= -7A
注意:应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向,然后列写方程并代入电流数值计算。若求出电流为负值,则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。
第1章 基尔霍夫定律与电路元件
1.6
独立电源
基本要求:掌握电压源和电流源的基本特性。
1. 电压源
US
US
直流电压源
(a) (b)
uS
+ (c)
uS
(d)
电压源的符号
输出电压可调的 直流电压源
按任意规律变化 的电压源
交流电压源
特性:电压源能够提供确定的电压uS(称为源电压)。所谓“确 定”是指源电压uS 与流过电压源的电流无关,电压源的电流将由 与其相连的外电路来确定。
u ab ( l )是电场力将单位正电荷由 a 点沿路线 l 移动到 b 点所作
l l
的功,称为由 a 点到 b 点沿路线 l 的电压:
u ab (l ) F dl
l
注意:在集中参数电路中,a, b 两点之间的电压与计算路径无 关,称为端电压。
电位:
任选一点G作为电位参考点,电路中某点与参考点之间的电压称
2 . 基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律(Kirchhoff‘s Current Law,简称KCL) : 在集中参数电路中,任一时刻流出(或流入)任一节点的支路电 流代数和为零,即
i
k
0
( ik 表示第 k 条支路电流)
约定: ik 参考方向为流出节点时, ik 前面取“+”号; 流入 节点时, ik 前面取“-”号。 ① 在集中参数电路中,任一时刻流出(或流 入)任一闭合边界 S 的支路电流代数和等于 KCL的其他 表述
回路l1: 回路l2: 回路l3: 回路l4:
u1 6V 4V 10V
4V ④ u3 l1 6V l3
u2 u1 2V 8V
u3 6V 8V 14V
基尔霍夫第一定律课件
学习目标: 1、使学生理解和掌握基尔霍夫定律的 内容,能运用定律解决问题。 2、培养学生分析、思考、概括的能力 3、通过引导学生进行思考,及表达式 学习难点: 基尔霍夫第一定律的具体应用
什么是简单直 流电路?
凡是运用欧姆定律 及电阻串并联能进 行化简计算的直流 电路
加油 加油
如图所示,I1=2A, I2= -3A, I3=-2A, 试求I4
解:根据基尔霍夫第一定律, I1+I3=I2+I4 代入数据,2+(-2)= (-3)+I4 I4= 3A
3、第一定律的应用
用第一定律可以列出 IA=IAB-ICA IB=IBC-IAB IC=ICA-IBC
+
IA +IB +IC =0
小结:
• 四个名词的含义 支路,节点,回路,网孔 • 基尔霍夫第一定律内容 • 基尔霍夫第一定律应用
谢 谢!
2、基尔霍夫第一定律
我们来做个小实验,如图接线
测出I1,I2,I3并记录数值
• 名称:节点电流定律
• 定律内容:在任一瞬间,流进某一节点 对于 的电流之和恒等于流出该节点电流之和。 O点, 即 ΣI进 =ΣI出
ΣI进 =I1+I2 ΣI=I 3+I4+I5 ΣI进 I1+I2= I3+I4+I5 =ΣI 出 I1+I2- I3-I4-I5=0 因此我们可以得到ΣI=0
1、几个名词
支路:电路中的每一个分支 E1-R1,E2-R2,R3 节点:三条或三条以上支路的汇 交点 A,B 回路:电路中任一闭合电路 E1-R1-R3 ,E2-R2-R3, E1-R1-R2-E2 网孔:最简单的,不可再分的回 路 E1-R1-R3 ; E2-R2-R3
第1讲 基尔霍夫定律和电路元件
n2: i1+ i2+ i3=0 -
n3: i2+ i5 -i6=0 -
l1 : u1+ u3-u5=0 l2 : -u1-u2+u4=0 l3 : u2-u3+ u6=0
§1-4 电阻元件
u1 u2
+
u1-u2 + uS2+ u3-uS1=0
u1-u2 + u3 =uS1-uS2
(∑u=∑us)
——在任何回路中,电压降的代数和恒 等于电势升的代数和(能量守恒)
us1
us2
u3
例:列出电路中节点n1、n2、n3的电流方程以
及回路l1、 l2 、l3的电压方程
解: n1: i1+ i4+ i6=0
§1-1 电路与电路模型
4.集中参数元件 -当实际电器元件的几何尺寸远小于其 内部电磁过程的电磁波长时,就称其 为集中参数电器器件。由此抽象而来 的理想电路元件,称为集中参数元件
5. 集中参数电路 -由集中参数元件相互连接成的电路, 称为集中参数电路。 (即电路模型)
§1-1 电路与电路模型
电路的组成:电路元件+各部分的联接方式(电 路网络或结构)
i3 i2
——任一时刻,流出某个节点的电流的代数和恒等于零 (规定:流出节点的电流为正,流入节点的电流为负)
即
∑ i =0
§ 1-3 基尔霍夫定律
i1
i2
将两式相加,得
n11 i3
n2
i4 i5
n1: -i1-i2 + i3=0 n2 :
基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第一定律第一定律又称基尔霍夫电流定律,简记为KCL,是电流的连续性在集总参数电路上的体现,其物理背景是电荷守恒公理。
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:基尔霍夫定律在直流的情况下,则有:基尔霍夫定律通常把上两式称为节点电流方程,或称为KCL方程。
它的另一种表示为:基尔霍夫定律在列写节点电流方程时,各电流变量前的正、负号取决于各电流的参考方向对该节点的关系(是“流入”还是“流出”);而各电流值的正、负则反映了该电流的实际方向与参考方向的关系(是相同还是相反)。
通常规定,对参考方向背离(流出)节点的电流取正号,而对参考方向指向(流入)节点的电流取负号。
KCL的应用图KCL的应用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:基尔霍夫定律KCL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。
KCL的推广图KCL的推广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:基尔霍夫定律基尔霍夫第二定律第二定律又称基尔霍夫电压定律,简记为KVL,是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的体现,其物理背景是能量守恒公理。
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:基尔霍夫定律在直流的情况下,则有:基尔霍夫定律通常把上两式称为回路电压方程,简称为KVL方程。
KVL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。
基尔霍夫电压定律
2.1.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's voltage law,KVL)用来确定回路中各段电压的关系.基尔霍夫电压定律指出:任一瞬时,如果从回路中任意一点出发,以顺时针方向或逆时针方向沿回路循环一周,则在这个方向上的电压降之和等于电压升之和,即任一瞬时,沿任一回路循环方向,回路中各段电压的代数和恒等于零:∑U = 0一个电路如果选定了参考点,那么回到原来的出发点时,该点的电位不会发生变化,这是电路中任意一点的瞬时电位具有[单值性]的结果.以图2-4所示的回路(即为图2-1所示电路的一个回路)为例,图中电源电动势、电流和各段电压的参考方向均已标出。
按照虚线所示方向循环一同,根据电压的参考方向可列出U1+U4=U2+U3或改写为U1-U2-U3+U4=0即∑U=0(2-3)就是说:在任一瞬时,沿任一回路循环方向(顺时针方向或逆时针方向),回路中各段电压的代数和恒等于零。
电压的升降如果与绕行方向一致,则电压取正号;如果与绕行方向相反,则电压取负号。
电压的升降一般与所设的电流的参考方向取关联参考方向。
图2-4所示的回路是由电源电动势和电阻构成的,上式可改写为E1-E2-R1I1+R2I2=0或E1-E2=R1I1-R2I2即∑E=∑(RI)这是基尔霍夫电压定律在电阻电路中的另一种表达式,即在任一回路循环方向上,回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。
其中,凡是电动势的参考方向与所选回路循环方向相反者,取正号,一致者则取负号。
KVL不仅适用于闭合电路,也适用于是开口电路;图2-5所示电路不是闭合电路,但在a,b开口端存在电压Uab,可假设一个闭合电路,若顺时针方向绕行,则KVL方程为Uab-U2-U1=0即Uab=U1+U2说明a,b两端开口电路的电压等于a,b两端另一支路各段电压之和,这反映了两点间电压与所选择路径无关应该指出,图2-4所举的是直流电阻电路,但是基尔霍夫两个定律具有普遍性,它们适用于由各种不同元件所构成的电路。
基尔霍夫定理
的脑瓜 ! ! OK 恭喜你
聪明
纯 不好意 属 你犯了严 思又错 失 重错误 了 误
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一、基尔霍夫电流定律(KCL)
I1 a I2 对于电路中的任 + + 一节点,在任一瞬间 E1 I3 E2 - 流入节点的电流之和 - R3 一定等于流出该节点 R1 R2 b 的电流之和。(第一 定律) ∑Ii= ∑IO 如图: I1 + I2= I3 对电路中的任一节点,在任一瞬间,该节点 上电流代数和等于零。 ∑I=0 如图 I1 + I2 -I3 =0 规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。
基尔霍夫定律
一、基尔霍夫电流定律(KCL)
二、基尔霍夫电压定律 (KVL)
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基尔霍夫定律
图中有6个节点 A. 几个概念 a b 图中有 B. 4个节点 支路 : 电路中的每一分支叫做支路。一个支路通 C. 图中有 6条支路 过同一个电流。 f + e 图中有 条支路 D. 8 节点: 由三条或三条以上的支路相连接的点叫 E. 图中有 3个回路 做节点。 c d 回路 :电路中的任一闭合路径叫做回路。 图中有 F. 7个回路
推广: 适用于开口电路 U开=ΣU 说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。
例1. 已知E1=7V,E2=16V,E3=14V,R1=16Ω R2=3Ω,R3=9Ω。求:K打开时,Uab=? K闭合时,I3=? 解: b 2、 K U =0 闭合, a ab 1、K打开,I =0
K
3
E3 R2 I3
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推广:适用于封闭面 IB
IC IE IAIB 源自 IC = IE 满足三极管电流分配关系
A
IAB
IB
IC
B
IA + IB + IC = 0
基尔霍夫定律第一定律
基尔霍夫定律第一定律基尔霍夫定律是电路中电流和电压的基本规律,由德国物理学家基尔霍夫提出。
其中,基尔霍夫定律第一定律是基尔霍夫定律的一部分,也被称为基尔霍夫定律之一。
基尔霍夫定律第一定律是关于电流守恒的原理,用来描述电流在电路中的分布和流向。
基尔霍夫定律第一定律可以简单概括为:一个封闭回路中的电流代数和为零。
换句话说,电流在封闭回路中的流量总和等于零。
这一定律是基于能量守恒的原理,表明电荷的流动在电路中是连续的,不能凭空消失或增加。
为了更好地理解基尔霍夫定律第一定律,我们可以通过一个简单的电路示例来说明。
假设我们有一个包含两个电源和两个电阻的电路。
电源1提供了2安培的电流,电阻1的电阻值为4欧姆;电源2提供了3安培的电流,电阻2的电阻值为6欧姆。
根据基尔霍夫定律第一定律,我们可以得出以下结论:在电路中,电流会沿着可传导路径流动。
假设电流从左往右流动,我们可以标记电流的方向为正方向。
电源1提供了2安培的电流,而电源2提供了3安培的电流。
电流的分布和流向遵循基尔霍夫定律第一定律,即进入节点的电流等于离开节点的电流。
根据基尔霍夫定律第一定律,我们可以将电路中的电流表示为以下方程式:I1 - I2 = 0其中,I1表示进入节点的电流,I2表示离开节点的电流。
解方程可以得出I1 = I2,即进入节点的电流等于离开节点的电流。
这也意味着电路中的总电流为0。
根据基尔霍夫定律第一定律,我们可以推断出电路中总电流的分配情况。
在我们的示例中,电路中总电流为5安培(2A + 3A)。
基尔霍夫定律第一定律的应用不仅局限于简单的电路,对于复杂的电路同样适用。
无论电路中有多少个电源、电阻或其他电子元件,基尔霍夫定律第一定律都可以帮助我们理解电流的分布和流向。
总结一下,基尔霍夫定律第一定律是关于电流守恒的原理,在一个封闭回路中的电流代数和为零。
它描述了电流在电路中的分布和流向。
通过应用基尔霍夫定律第一定律,我们可以解决电路中电流的分配和计算问题。
(第1章) 基尔霍夫定律
i
出
(பைடு நூலகம்t ) i入 ( t )
③
KCL的物理意义:体现了电荷守恒或电流的连续性
④KCL的推广应用:由电流的连续性可知, KCL可应用于包围 几个节点的闭合面(称为广义节点),即闭合面所“切割”支路的 电流代数和恒为零。
KCL是对结点处支路电流加的约束,与支路上接的是什么 元件无关,与电路是线性还是非线性无关;
+
KVL方程是按电压参考方向列写,与电压实际方向无关
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U2
+ US1_
U1
I1 R1 _
I2 R2
I3 R3
U3
I4 R4 US4 +
U4
–U1–US1+U2+U3+U4+US4= 0
或:
U2+U3+U4+US4=U1+US1 –R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4
1.8 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 (KCL)和基尔霍夫电压定律( KVL )。它反 映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基
本规律,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
基础。
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1.几个名词
①支路 branch i1 uS1 _ R1 + uS2 +
5V
i 3 (2) 5A
u 10 20 5 15V
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例3 求电流 i
i =? + 3 - 4V + 5V -
解
3i 4 5 i 3A
课件(基尔霍夫定律)-图文
即:在任一闭合回路中,各电阻上 的电压代数和等于各电源电动势的 代数和。
(电压定律的另 一种表达形式)
上一页 下一页 电压定律的另一种表达形 结束
想想做做
【例2】如图所示电路,已知I1 = 2A,I2= 1A,I3 = -1 A,R1 = R2 = R3 = 6 , E1 = 9V,Uab = 6V,试求:电源电动势E2。
上一页 下一页 结束
节点电流定律的推广
(1)对于电路中任意假设的封闭面来说,节点电流定律仍然成立。 如图a中,对于封闭面S来说,有I1 + I2 = I3 。
(2)对于电路之间的电流关系,仍然可由节点电流定律判定。 如图b中,流入电路B中的电流必等于从该电路中流出的 电流。
图a 电流定律的推广(1)
图b 电流定律的推广(2)
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基尔霍夫第二定律 回路电压定律
1、内容:在任一时刻,对任一闭合回路,沿回路绕 行方向上各段电压代数和等于零。 2、公式:
请用基尔霍夫第二定律 列出右图回路电压方程
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基尔霍夫第二定律
由
回路电压定律
R4 E2
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练习与作业
3、电路如图所示,已知E1=17V,I3=3A,R1=2Ω, R2=1Ω,R3=5Ω,求E2、I1和I2。
E2
E1
I2 R2
R3 I3 I1 R1
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课后思考:
1、若电路有n个节点,可列几个独立的电 流方程? 2、若电路有m个回路,可列几个独立的电 压方程?
课件(基尔霍夫定律)_图文.ppt
《电工基础》教学课件
基尔霍夫第一定律和第二定律的内容
基尔霍夫第一定律和第二定律的内容在电路的世界里,基尔霍夫的两大定律就像是老百姓的生活法则,简单却又至关重要。
今天咱们就聊聊这两个“老朋友”,让你在电路分析时不再摸不着头脑,轻松上手。
1. 基尔霍夫第一定律:电流的守恒1.1 电流的到与出首先,咱们来看看基尔霍夫第一定律,这个定律听起来挺复杂,但其实简单得很。
它告诉我们,在一个节点上,进入的电流总和等于离开的电流总和。
你可以把这个节点想象成一个热闹的市场,大家都在这里进进出出。
如果市场上进来的顾客和出去的顾客不相等,那就得出问题了,是不是?所以说,电流也是一样,进来多少,出去就得多少。
换句话说,就是“来者不拒,去者有道”。
1.2 电流的平衡这个定律的意思就像是一个守财奴,守住自己的“钱袋子”。
如果你在一处投资了100块钱,结果这100块钱在不同的地方来回转悠,但总的来说,进账和出账必须得打个平衡。
如果你问我电流是啥,那电流就是你口袋里的钱,来来去去得保持一个平衡,不然就得破产!简单吧?所以,电流的守恒就是电路的基础,任何电路分析都离不开它。
2. 基尔霍夫第二定律:电压的循环2.1 电压的来龙去脉接下来,我们再聊聊基尔霍夫第二定律。
这个定律更像是一个环形游乐场,里面的过山车在不同的轨道上不停地循环。
它告诉我们,任何一个闭合回路中,各个元件上的电压总和要等于零。
听起来好像高深莫测,其实就是在说:在电路中,电压也是有“来龙去脉”的。
2.2 电压的平衡游戏假设你在游乐园玩过山车,起点和终点是同一个地方。
虽然你在过山车上可能会经历高低起伏,但总归是从一个地方出发又回到了那个地方。
电压也是如此,无论你在电路中走了多少“弯路”,回到起点时,总得把之前的电压“还回来”。
所以说,电压的总和就像是一个大圆圈,绕来绕去,最后又得回到原点,这样才不算“乱了阵脚”。
3. 应用基尔霍夫定律3.1 日常电路中的应用说到这儿,咱们再来看看这些定律在日常生活中的实际应用。
你要是玩过DIY电子项目,比如自己组装一个小灯泡电路,你就会用到这些定律。
中国石油大学(华东)1-8 基尔霍夫电流定律
基尔霍夫定律是研究电路节点电流和回路电压的约束关系的普遍规律,包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律
电路的电流是遵循连续性原理的。
因此,基尔霍夫电流定律(简称KCL)指出,在任何时刻,流入节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和。
对于下图电路中的节点a,流入节点的电流I1、I2,流出节点的电流I3。
则节点a的电流方程由KCL定义可列出为I1 +I2 =I3
则某一个节点电流方程的一般形式可表示为
∑∑=o
i
I
I
KCL不仅适用于电路中的任一节点,也可以扩展应用于电路中任意假设的闭合面。
例如图所示的晶体管中,它的内部电流分配关系比较复杂。
KCL的扩展应用。
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习题11—3 根据图1-29所示参考方向和数值确定各元件的电流和电压的实际方向,计算各元件的功率并说明元件是吸收功率还是发出功率。
(a) (b) (c) (d)图1-291—4 在图1-30所示电路中(1)元件A吸收10W功率,求其电压U a;(3)元件C吸收-10W功率,求其电流i c;(5)元件E发出10W功率,求其电流i e;(7)元件G发出10mW功率,求其电流i g;(1) (3) (5) (7)图1-301—5 求图1-31所示各电路中未知量。
(a) (b) (c)图1-311—9 在图1-35所示参考方向和数值下,求(1) 图(a)电路中电流I;(2) 图(b)电路中各未知支路电流;(3) 图(c)中各未知支路电压。
(a) (b) (c)图1-351—11 求图1-37所示电路中电压U1、U ab、U cb。
图1-371—13 求图1-39所示电路中电压U1和电流I2。
图1-391—14 求图1-40所示电路中电压U s和电流I。
图1-40习题22—l 电路如图2-22所示,已知R1=1Ω,R2=2Ω,R3=4Ω,求各电路的等效电阻R ab。
(c)(d) (e)(f)图2-222—3 电路如图2-24所示,已知R=2Ω,求开关打开和闭合时等效电阻R ab。
图2-242—9 电路如图2-30所示:(1)开关K打开时,求电压U ab;(2)开关K闭合时,求流过开关电流I ab。
(a)图2-302-13 求图2-34所示各电路的最简单的等效电路。
(a) (b) (c)图2-342—14 求图2-35所示各电路的最简单的等效电路。
(b)(d)(f)图2-352-18 求图2-39所示各含受控源电路的输入电阻R i。
(b)图2-392-19 求图2-40所示各电路中的电压比Uσ/ U s。
(b)图2-402—23 电路如图2-44所示,求:(1)如果电阻R=4Ω,计算电压U和电流I。
(2)如果电压U=− 4V,计算电阻R。
图2-44习题33—4用网孔电流法求解图3-18所示电路中各支路电流。
(b)图3-183-6 用网孔电流法求图3-20所示电路中电流i、受控源发出的功率。
图3-203-12 列写图3-25所示电路的节点电压方程。
(b) (c)图3-253-14 用节点电压法求图3-26所示电路的节点电压。
(b)图3-263-15 用节点电压法计算题3-5。
图3-193-19 电路如图3-28所示,分别用节点法和回路电流法求支路电流I1。
图3-283-20 电路如图3-29所示,列写其回路电流方程和节点电压方程,尽量使方程列写简捷。
(d)图3-29习题44—l 试用叠加定理求图4-29所示电路的电流i。
(b)图4-294—5 已知图4-33所示电路中支路电流i=0.5A,用替代定理求电阻R。
图4-334—7 求图4-35所示各一端口网络的戴维南等效电路或诺顿等效电路。
(a) (b)(c) (d)图4-354—10 图4-38所示各电路中负载电阻R L可变,问R L何值时它吸收的功率最大?此最大功率等于多少?(b) (c)图4-384—12 求图4-40所示电路的戴维南或诺顿等效电路。
(b)图4-404—16 图4-44所示电路中,N0由线性电阻组成。
已知R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,U s1=18V。
进行两次测量,第一次测量时把U s2短路,由U s1作用。
测得U1=9V,U2=4V;第二次测量时由U s1和U s2共同作用,测得U3=−30V。
用特勒根定理求电压源值U s2。
图4-444—20 电路如图4-48所示,当电流源i s1和电压源u s1反向而电压源u s2不变时,电压u0是原来的1/2倍;当i s1和u s2反向而u s1不变时,电压u0是原来的3/10倍。
如果仅i s1反向而u s1和u s2不变时,电压u0应是原来的多少倍?图4-484—24 无源双端口网络N R如图4-52所示。
(1)当输入电流i1=2A时,u1=10V,输出端开路电压=u25V。
如果输入电流源移到输出端口2-2′,同时在输入端口1-1′跨接电阻5Ω,求5Ω电阻中电流。
(2)当输入电压u1=10V时,输入端电流i1=5A,而输出端的短路电流1A,如果把电压源移到输出端,同时在输入端跨按2Ω电阻,求2Ω电阻的电压。
(提示:用互易定理和戴维南定理)。
图4-524—26 对图4-54所示电路进行两次测量:图(a)电路中,u2(1)=0.45u s,i4(1)=0.25 u s;对题4-23图(b)电路,u2(2)=0.15u s,i4(2)=0.25 u s。
(1)应用互易定理求R1;(2)设有两个电压源同时作用于该电路,如图(c)所示,应用叠加定理确定使R3中无电流时的k值。
(1)计算R2、R3与R4。
(提示:参考题4-25)。
(a) (b) (c)图4-54习题55—l 图5-61所示,试求(2) x=u C (图(b),x的波形见图e,f,试作出电流i的波形。
(3) x=u L (图(c),x的波形见图d,e,试作出电流i的波形。
(d) (e) (f)图5-615—2 图5-62所示电路原来处于稳态,t=0时开关S打开。
求换路后t=0+时刻各支路电流与动态元件电压(电流)的初始值。
(a) (b)图5-625-5 图5-65所示电路中开关S在l位置已长久,t=0时合向2位置,求换路后u C (t)与i (t)。
图5-655—6 如图5-66所示电路中开关S在1位置已长久,t=0时合向2位置,求换路后i(t)与u L(t)。
图5-665—7 如图5-67所示电路原处稳态,t=0时把开关S合上,求换路后i (t)和i1(t)。
图5-675—8 如图5-68所示电路中电容原来不带电荷,t=0时合上开关S,已知经过1.5ms 时电流为0.11A。
求电容C值、电流的初始值和电容电压u C (t)。
图5-685—10 如图5-70所示电路原处稳态,t=0时合上开关S。
求换路后的i L(t)和电压源发出的功率。
图5-705-11 如图5-71所示电路原处稳态,t=0时合上开关S,求换路后的i L(t)和i (t)。
图5-715—12 求图5-72所示电路零状态响应i (t)。
(a) (b)图5-725—15 如图5-75所示电路中开关S在1位置已长久,t=0时合向2位置,求换路后电流i (t)和i L(t)。
图5-755—16 如图5-76所示电路原处稳态,t=0时打开开关S,已知u C (0−)=2V,求全响应i (t)、i C(t)和u C (t)。
图5-765—21 已知图5-79(a)所示电路中N0为电阻电路,u s (t)=ε(t) V,C=2F,其零状态响应u2 (t)=(0.5+0.125e−0. 25) ε(t)V如果用L=2H的电感代替电容C,见附图(b),求其零状态响应u2 (t),并选择合适的元件组成电路N0。
(a) (b)图5-795-25 图5-83(a)所示电路中开关S在1位置已长久,t=0时合到2位置,求换路后电流i1和i2。
(1) u s为2V直流电压源;(2) u s波形如图(b)所示。
(a) (b)图5-835—26 图5-84(a)所示电路原处稳态,t=0时合上开关S,求换路后响应u L(t)和电流i L (t)。
(1) u s=δ(t);(2) u s = e−1t V;(3) u s波形如图(b)所示。
图5-845—30 电路如图5-88所示,已知i L(0+)=3A,u C(0+)=4V,求t≥0时电压u C (t)。
图5-885-32 图5-90所示电路原处稳态,t=0时开关S闭合。
设u C (0−)=100V,求换路后的电流i L(t)。
图5-90习题66—1 已知电压u1=2202cos(314t+120˚)Vu2=2202sin(314 t−30˚)V(1)确定它们的有效值、频率和周期井画出其波形;(2)写出它们的相置,决定它们的相位差,画出相量图。
6-3 已知某一支路的电压和电流在关联参考方向下分别为u(t)=311.1sin(314 t+30˚)Vi(t)=14.1cos(314 t−120˚)A(1) 确定它们的周期、频率与有效值;(2) 画出它们的波形,求其相位差并说明超前与滞后关系;(3)若电流参考方向与前相反,重新回答(2)。
6—4 已知两个正统电压分别为u1=2202(ωt +30˚)Vu2=2202(ωt +150˚)V试分别用相量作图法和复数计算法求。
U1+。
U2和。
U1−。
U2。
6—9 并联正弦电流电路如图6-25所示,图中电流表A1读数为5A,A2为20A,A3为25A。
(1)图中A的读数是多少?(2)如果维持第一只表A1读数不变,而把电路的频率提高一倍,再求其它表读数。
图6-256—13 图6-27所示电路中,i s=10cos100t A,R=10Ω,L=100mH,C=500μF,试求电压u R(t)、u L(t)、u C(t)、和u(t),并画出电路的相量图。
图6-276—14 图6-28所示电路中,u s(t)=100cos100t V,R=10Ω,L=0.1H,C=500μF,试求各支路电流i R (t)、i L (t)、i C (t)、和i (t),并画出电路相量图。
图6-28习题77—6 正弦电流电路如图7-42所示,已知.U=10 /45ºV,R=2Ω,ωL=3Ω,1/ωC=1/2Ω,求各元件的电压、电流,并画出电路的相量图。
图7-427—7 列写如图7-43所示各电路的输入阻抗Z和导纳Y的表达式(不必化简)。
(a) (b)(c)(d)图7-437—8 求如图7-44所示各电路的输入阻抗Z ab。
(b)(c)图7-447—11 如图7-47所示电路为测量线圈参数常用的实验线路,已知电源频率为50Hz,电压表读数为100V,电流表读数为5A,功串表读数为400W,根据上述数据计算线圈的电阻和电感。
图7-477—15 电路如图7-48所示,已知端电压U=100V,ω=1000rad/s。
两个并联负载的电流和功率因数分别为I l=10A,cosφ1=0.8(φ1<0=;I2=20A,cosφ2=0.5(φ2>o)。
(1)试求图中电流表和功率表的读数以及电路的功率因数;(2)如果电源的额定电流为30A,那么还能并联多大的电阻?试求并上该电阻后,电流表和功率表的读数以及电路的功率因数;(3)如果要使原电路的功率因数提高到0.9,需要并联多大的电容?图7-487—16 电路如图7-49所示,已知Z1吸收功率P1=200W,功率因数cosφ1=0.83(容性);Z2吸收功率P2=180W,功率因数cosφ2=0.5(感性);Z3吸收功率P3=200W,功率因数cosφ3=0.7(感性),电源电压U=200V,频率f=50Hz。