2.5基尔霍夫定律的应用(课件）-高二《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

任务五 基尔霍夫定律的应用 　 　 /// /// 任务分析 前面分析的电路，都是一些可以用欧姆定律来分析的简单串、并联电路，如图2-26（a）所示。但是在实际应用中，很多电路不能用串、并联分析方法简化成单回路电路，这些不能简化为单回路的电路称为复杂电路，它由多个电源、多个负载和多个回路组成，如图2-26（b）所示。复杂电路仅用欧姆定律是不能解决的，这时需要应用基尔霍夫定律来进行分析计算。 图2-26　简单电路和复杂电路 　 　 /// /// 相关知识 一、复杂电路的电路术语 在分析复杂电路之前，我们需要了解电路中的几个术语。 1．支路 电路中的分支称为支路。它是由一个或几个元件串联而成的无分支电路。在同一支路中，流过所有元件的电流相等。根据支路中有无电源，支路可分为有源支路和无源支路。如图2-27所示，支路AB、EF为有源支路，而支路CD为无源支路。 2．节点 电路中，三条或三条以上支路连接成的一个点，称为节点。如图2-28所示，C和D为电路的节点。 图2-27 支路 图2-28 节点 　 　 /// /// 3．回路 电路中，任一条闭合路径都称为回路。如图2-29所示，ABCD、CDEF和ABEF都是回路。 4．网孔 回路内部不含有支路的闭合回路，称为网孔。如图2-30所示，ABCD和CDEF是网孔，而ABEF因为中间含有一条支路CD，所以不是网孔。 图2-29 回路 图2-30 网孔 　 　 /// /// 二、基尔霍夫定律 基尔霍夫第一定律简称KCL，又称节点电流定律：对电路中的任一节点，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。 通常规定，箭头指向节点的电流为流入，背离节点的电流为流出。如图2-31所示为某电路中的一个节点，连接该节点的支路共有五条，对于节点O，即 若规定流出的电流为正，流入的节点为负，那么上式又可以写为 即在任一时刻，通过电路中任一节点的电流代数和为零。 图2-31 节点电流 【例2-5】在如图2-32所示电路中，根据图中参考方向和数值，试求电流I3。 图2-32 例2-5图 　 　 /// /// 2．基尔霍夫第二定律 基尔霍夫第二定律简称KVL，又称回路电压定律：在任何一个闭合回路中，沿绕行方向一周，各段电压的代数和恒为零。 回路的“绕行方向”是任意选定的，一般以虚线表示。通常规定，对于电压或电流的参考方向与回路“绕行方向”相同时，取正号，参考方向与回路“绕行方向”相反时取负号。 如图2-33所示，各支路的电压根据参考方向和绕行方向判断分别为：U1、U2、-U3、-U4，因此，对于回路ABCD，即 即在任一瞬间，沿回路绕行方向，电路中假想的回路中各段电压的代数和为零。 图2-33 回路电压 即在任一瞬间，沿回路绕行方向，电路中假想的回路中各段电压的代数和为零。 　 　 /// /// 【例2-6】在如图2-34所示电路中，已知U1 = U3 = 1V，U2 = 4V，U4 = U5 = 2V，试求回路中的电压U。 图2-34 例2-6图 　 　 /// /// 3．基尔霍夫定律在电路计算中的应用——支路电流法 基尔霍夫定律是电路中的基本定律，是分析计算电路的重要工具。它反映了电路中各支路电流之间的约束关系和各部分电压之间的约束的关系，通常我们应用基尔霍夫定律KCL和KVL联立方程，即可求出电路中的电流和电压。支路电流法是分析和计算复杂电路最基本的方法之一，一般用于已知电路中所有电源和电阻参数，求各支路电流的分析和计算。 【例2-7】在如图2-35所示电路中，电阻R1 = 1Ω，R2 = 2Ω，R3 = 4Ω，E1 = 12V，E2 = 6V。求三条支路的电流I1、I2、I3。 图2-35 例2-7图 　 　 /// /// 一、测量节点电流 （1）根据图2-36所示，连接电路。检查线路正确后合上开关S1、S2 。 （2）首先设定三条支路的电流参考方向，如图2-36箭头标注所示。 （3）将指针式万用表转换开关置于直流电流挡位，然后选择适合量程。 （4）将万用表的表笔分别接入三条支路中进行测量，将测得电流值填入表2-15中。 技能训练 图2-36 测量电路 　 　 /// /// （5）通过比较实验数据，验证基尔霍夫第一定律（KCL）。电流I1、I2、I3之间的关系是_____ __________________________________________________________________________________。 二、测量回路电压 （1）继续使用前面所连接的电路图，按照图2-37标注进行测量。 （2）将万用表调至直流电压挡，选择适合量程。 （3）将万用表的表笔分别接入电源和电阻的两端，进