第3章复杂直流电路详解

复杂直流电路

【项目描述】

在实际电路中，常常遇到由两个或两个以上电源组成的多回路电路，这类电路不能简化成一个简单的回路，必须用待定的分析方法进行计算。本章学习基尔霍夫定律、之路电流法和戴维宁定理等分析复杂直流电路的基本方法。其中，基尔霍夫定律是本章的重点，并通过实践训练来验证和强化该定律。

【项目目标】

应知

1.理解支路、节点、回路和网孔的概念及掌握其应用

2.理解基尔霍夫定律及掌握其应用

3.理解支路电流法及掌握其应用

4.了解戴维宁定理及掌握其应用

5.了解两种实际电源模型之间的等效变换方法

应会

1.能运用基尔霍夫定律及支路电流法分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。

2.能运用戴维宁定理分析和计算由两个电源组成的3条支路复杂直流电路。【项目分配】

任务一基尔霍夫定律

任务二支路电流法

任务三戴维宁定律

任务四两种电源模型的等效变换

任务五叠加定理（补充）

任务一基尔霍夫定律

【教学目标】

知识目标掌握节点、支路、回路、网孔的概念

技能目标熟练掌握基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

基尔霍夫电流和电压定律的应用

【教学难点】

基尔霍夫电流和电压定律的推广应用

【教学过程】

（一）明确项目任务基尔霍夫电流和电压定律的应用

（二）制定项目实施计划

一、基本概念

1．复杂直流电路：指由两个或两个以上有电源（直流电源）支路组成的多回路电路。

2．支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。

3.节点：三条或三条以上的支路汇聚的点。

4.回路：电路中任一闭合路径。

5.网孔：没有支路的回路称为网孔。

6．举例说明上述概念。

7．提问：图3-1中有几个节点、几条支路、几条回路、几个网孔？

8．举例

二、基尔霍夫电流定律（又称节点电流定律，简称KCL)

1．形式一：电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

∑ I入 = ∑ I出

形式二：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。

∑ I = 0

规定：若流入节点的电流为正，则流出节点的电流为负。

2．推广：应用于任意假定的封闭面。流入封闭面的电流之和等于流出封闭面的电流之和；网络之间总是通过两根导线连接的，仍然可由节点电路定律判断。

3．利用基尔霍夫电流定律分析电路时，通常需要预先设定某支路电流的参考方向，常用“→”号标示。电流的实际方向可根据计算出的结果来判断，当I>0时，表明电流的实际方向与参考方向一致；当I<0时，则表明电流的实际方向与参考方向相反。

4．对于含有n 个节点的电路，能列出的独立的电流有（n-1)个。 例：本节例题（p61例3-1-1）

三、基尔霍夫电压定律（又称回路电压定律，简称KVL)

1．形式一：在任何时刻，从一点出发绕回路一周回到该点时，各端电压的代数和等于零。

∑ U = 0

形式二：在任何时刻，一个闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和。

∑∑=E RI 2．注意：

（1）确定并在电路中标出各支路电流的参考方向并选择回路绕行方向（可以是顺时针方向绕行，也可以是逆时针方向绕行，但一经选定后不能中途改变）。 （2）用∑=0U 例回路电压方程。确定公式中各段电阻电压降正负的方法是：当支路电流的参考方向和回路的绕行方向一致的时候，取正值，否则取负值；确定公式中电源电动势正负的方法是：当电动势的方向(从负端到正端）和回路的绕行方向相同时，取负值，否则取正值。

（3）用∑∑=E RI 例回路电压方程。确定公式中各段电阻电压降正负的方法是：当支路电流的参考方向和回路的绕行方向一致的时候，取正值，否则取负值；确定公式中电源电动势正负的方法是：当电动势的方向（从负端到正端）和回路的绕行方向一致的时候，取正值，否则取负值。 (三）项目实施

学生分组计算 (四）作业布置

1.思考与练习3—1（p62）

2.习题与考工训练3（p74）

五）版书设计 基尔霍夫定律

一课前导入

二导入新知

（1）基本概念

（2）基尔霍夫电流定律

（3）基尔霍夫电压定律

三学生讨论

四小结

【课后反思】

任务二支路电流法

【教学目标】

知识目标掌握支路电流法的概念

技能目标掌握支路电流法并能运用它解题。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

支路电流法的应用

【教学难点】

支路电流法的应用

【教学过程】

（一）明确项目任务支路电流法的应用

（二）制定项目实施计划

课前复习

1．电路的节点、支路、回路、网孔的概念。

2．基尔霍夫电流定律、电压定律的内容和表达式。

一、支路电流法

1．以支路电流为未知量，应用基尔霍夫两定律列出联立方程，求出各支路电流的方法。

2．对于n条支路，m个节点的电路，应用支路电流法解题的步骤：

（1）选定各支路电流为未知量，并标出各电流的参考方向，并标出各电阻

上的正、负。

（2）按基尔霍夫电流定律，列出（m - 1）个独立的节点电流方程式。

（3）指定回路的绕行方向，按基尔霍夫电压定律，列出n - ( m - 1 ) 个回路电压方程。

（4）代入已知数，解联立方程式，求各支路的电流。

（5）确定各支路电流的实际方向。

3．举例

例1：本节例题（例题3-2-1p66）

例2：如图，已知E1 = E2 = 17 V，R1 = 1 Ω，R2 = 5 Ω，R3 = 2 Ω，用支路电流法求各支路的电流。

(三）项目实施

学生分组计算

(四）作业布置

1.思考与练习3—2（p68）

2.习题与考工训练3——计算题1,2（p74）

五）版书设计

支路电流法

一课前导入

二导入新知

（1）支路电流法的概念

（2）支路电流法的解题步骤

（3）支路电流法应用举例

三学生讨论

四小结

【课后反思】