1-5 基尔霍夫定律(课件）- 《电工电子技术与技能》同步教学（高教版）

1-5 基尔霍夫定律 元件约束 元件的伏安关系　 拓扑约束 从电路的整体和全局上揭示各部分电流、电压之间必须遵守的规律----基尔霍夫定律。　 -- -- + + R1 R2 R3 R4 U1 U2 IS 电路分析 已知电路结构和元件参数,计算电流、电压(响应)。 电路分析的依据 两种约束 如电阻元件 一.基尔霍夫电流定律 （KCL） 有关结点电流的定律 (一)基尔霍夫电流定律 任意瞬时,流入某一结点的电流总和等于流出该结点的电流总和。 支路 结点 回路 网孔 关于电路网络的几个名词、术语 -- -- + + R1 R2 R3 R4 U1 U2 IS b a 1 c 2 a结点 I1 = I2 + I3 I1 － I2 － I3 = 0 变换为 I1 I3 I2 a 举例 基尔霍夫电流定律普遍适用形式 任意瞬时,流经任意结点的电流代数和等于零。 可规定流入结点的电流为正,流出为负;或做相反规定。 电流连续性原理—电荷守恒定律 (二)基尔霍夫电流定律的扩展应用 I1 +I2 + I3= 0 I1 I2 I3 扩展应用于电路的某一部分 广义结点 I1 I3 I2 a I1 －I2 － I3 = 0 变换为 I1 I2 I5 解：假设AB支路电流I3正方向。 I3 结点A KCL方程 I1 – I2 + I3 = 0 I3为负值，表明其实际方向与图示正方向相反。 代入数据 I3 = I2 – I1 = （－1）－2= －3A 假设BC支路电流I6正方向。 I6 代入数据 I6 = 2+3= 5A I6为正值，表明其实际方向与图示正方向相同。 A B C 对广义结点 KCL方程 I6 = I1 + I5 例题: 例题1-5 I1= 2A、 I2= －1A、 I5= 3A， 计算AB和BC支路电流。 二.基尔霍夫电压定律 （KVL） （一）基尔霍夫电压定律 确定一个回路内各部分电压之间的关系。 任意瞬时，沿任意闭合回路绕行一周，各段电压的代数 和等于零。 关于各段电压代数和正、负号的规定: 电压参考方向与绕行方向一致的为正；反之，为负。 取顺时针方向为绕行方向。 以图示电路为例。 U1 U3 US1 US2 R1 R3 _ + + + + + _ _ _ _ U2 R2 电位单值性原理—能量守恒定律 列KVL方程 –U2 --US2 +U3 +US1+U1 = 0 任意瞬时,沿闭合回路绕行一周,各电阻压降的代数和等于各电压源电动势的代数和。 电流I的参考方向与绕行方向一致,电阻压降IR取正号;反之,取负号。电压源电动势参考方向与绕行方向一致的取正号;反之,取负号。 电路中只包含电压源和线性电阻, KVL可表示为 普遍适用 U1 U3 US1 US2 R1 R3 _ + + + + + _ _ _ _ U2 R2 （二）基尔霍夫电压定律的扩展应用 －U2 －US2+U3－UAC = 0 或 IR2 +IR3 －UAC = E2 IR2+ IR3 + IR1= E2－E1 扩展应用于假想的闭合回路：计算UAC U3 U1 E1 E2 R1 R3 _ + + + + + _ _ _ _ U2 R2 I R3 － + U1 E1 R1 _ U3 E2 _ + + + + + _ _ _ U2 R2 D A B C I US2 取电流I参考方向如图所示 + -- U 例题： 例题1-7 US=11V、 IS=1A 、R1=1Ω 、 R2=4Ω。 IS R1 R2 US + -- I B A 计算恒流源的端电压U和电压UAB。 解:假设恒流源端电压U的正方向如图所示。 电流 I= IS = 1A U = US － IR1－ IR2 = 11－1×1－ 1×4 =6V 据KVL扩展应用 UAB = IR2 + U= 1×4 +6 =10V 或 UAB = US － IR1= 11－1×1=10V 列KVL方程 IR1－ US+ IR2+U = 0 UAB -- + 计算电压UAB 1-6 关于电路的实际使用知识 直流电源 交流电网电压波动±10%→输出直流电变化±0.1% 某型号直流电源 负载由0→满载(1A) →直流输出电压变化＜3mV 输出直流电压连续可调(0～30V) 负载 直流电动机 (电力机车、大型机械设备) 小型直流电动机 (自动控制