单元四,任务1 学习基尔霍夫定律 任务2 学习叠加原理 任务3 学习戴维南定理,任务1 学习基尔霍夫定律,一、复杂电路中的基本概念 1.支路 2.节点 3.回路 4.网孔 二、基尔霍夫电流定律 三、基尔霍夫电流定律的推广应用 四、基尔霍夫电压定律 1.基尔霍夫电压定律的基本内容 2.运用基尔霍夫电压定律时电阻电压与电动势正、负号的确定 五、支路电流法 1.支路电流法的定义 2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,任务1 学习基尔霍夫定律,XXMB.TIF,任务1 学习基尔霍夫定律,RWYR.TIF,1.tif,任务1 学习基尔霍夫定律,4Z1.TIF,任务1 学习基尔霍夫定律,图4-1 简单电路,图4-2 复杂电路,任务1 学习基尔霍夫定律,XGZS.TIF,二、基尔霍夫电流定律,图4-3 节点A,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,1)基尔霍夫电流定律可以推广应用于任意假定的封闭面，可将一个假定的封闭面看成是一个放大了的节点，因此，对于电路中任意假定的封闭面来说，基尔霍夫电流定律仍然成立。 2)对于网络(电路)之间的电流关系，仍然可用基尔霍夫电流定律判定。,图4-4 封闭面,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,图4-5 流入的电流等于流出的电流,3)基尔霍夫电流定律既可以用于直流电路的分析，也可以用于交流电路的分析，还可以用于含有电子元器件的非线性电路的分析。,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,1.tif,4Z6.TIF,图4-6 交流电供电电路,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,图4-7 晶体管放大电路,4)在分析与计算复杂电路时，往往事先不知道每一支电流的实际方向，这时可以任意假定各个支路中电流的方向，叫做参考方向，,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,并且标在电路图上。 例4-1 图4-8所示为一电桥电路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12mA，求其余各电阻中的电流。 解：先任意假设未知电流I2、I5和I6的参考方向，如图4-8所示。,图 4-8,三、基尔霍夫电流定律的推广应用,图4-9 基尔霍夫电压定律,2.运用基尔霍夫电压定律时电阻电压与电动势正、负号的确定,1)电阻的电压无论用式U=0还是用式RI=E，绕行方向与电阻的电流参考方向一致时，电阻的电压为正，反之为负。 2)在用式U=0时，电阻的电压、电动势均集中在等式一边，电动势E是作为电压来处理的，如果绕行方向与电压方向一致，从正极到负极，则电动势为正，反之为负。 3)在用式RI=E时，电阻的电压与电动势分别写在等式两边，电动势E是作为电动势本身来处理的，如果绕行方向与电动势方向(也是电流方向)一致，从负极到正极，则电动势为正，反之为负。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,1)假定各支路电流的方向和回路方向，回路方向可以任意假设，对于具有两个以上电动势的回路，通常取值较大的电动势的方向为回路方向，电流方向也可参照此法来假设。 2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式，n个节点，列出(n1)个独立方程式。 3)用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程式，m个网孔，列出个m个网孔的电压方程式。 4)代入已知数，解联立方程式(联立方程式的个数等于电路的支路数)，求出各支路的电流。 5)确定各支路电流的实际方向。 例4-2 图4-10所示电路中，已知电源电动势E1=42V，E2=21V，电阻R1=12，R2=3，R3=6，求各电阻中的电流。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,图 4-10,解：,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,1)假设各支路电流为I1、I2、I3，电流方向以及回路绕行方向如图4-10所示。 2)电路有3条支路，需列出3个方程式。 电路有两个节点，故可列出一个独立的电流方程式。根据基尔霍夫节点电流定律I入=I出，有 电路有两个网孔，可列出个两个网孔的电压方程式。根据基尔霍夫电压定律U=0，有 3)将已知的电源电动势和电阻值代入，解联立方程，求出各支路电流 4)确定电流实际方向。 5)验证计算结果。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,ZSTZ.TIF,DSSJ.TIF,1.实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学理论知识。,图4-11 基尔霍夫定律实验电路图,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,2.应用定律检查实验数据的合理性。 1.直流稳压电源16V、6V。 2.直流电流表3只、万用表1块。 3.直流电路单元板1块、导线若干。 1.按图4-11所示电路接线。 2.测量直流电流。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,表4-1 基尔霍夫电流定律实验表,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,3.测量直流电压。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,表4-2 基尔霍夫电压定律实验表,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,SKYLX.TIF,1.电路如图4-12所示，在节点A应用基尔霍夫电流定律，列出节点电流方程式。 2.电路如图4-13所示，求I1、I2的大小。,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,1.tif,4Z12.TIF,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,图 4-12,图 4-13,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,3.如图4-7所示的晶体管放大电路，请利用基尔霍夫电压定律求出UBE和UCE的表达式。 4.在图4-14所示电路中，已知E1=40V，E2=5V，E3=25V，R1=5，R2=R3=10，用支路电流法求各支路的电流。 5.在图4-15所示电路中，已知E1=E2=17V，R1=1，R2=5，R3=2，用支路电流法求各支路的电流。,图 4-14,2.用支路电流法求解复杂电路的步骤,图 4-15,任务2 学习叠加原理,1.掌握叠加原理的内容。 2.正确应用叠加原理计算两个网孔的电路。 1.线性电路 2.叠加原理 3.各个电源单独作用时，其他电压源、电流源的处理 4.应用叠加原理求电路中各支路电流的步骤 5.注意事项,任务2 学习叠加原理,XXMB.TIF,2.正确应用叠加原理计算两个网孔的电路。,RWYR.TIF,2.正确应用叠加原理计算两个网孔的电路。,XGZS.TIF,2.叠加原理,图4-16 叠加原理示意图,3.各个电源单独作用时，其他电压源、电流源的处理,1)其他暂时不考虑的电压源的电压US=0，视为短路状态，支路内所有电阻值(包括电压源内电阻)则保留不变。 2)其他暂时不考虑的电流源的电流IS=0，视为开路状态，但仍保留并联的内电阻。,4.应用叠加原理求电路中各支路电流的步骤,1)分别作出由一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻。 2)分别计算出分图中每一支路电流的大小和方向。 3)求出各电动势在各个支路中产生的电流的代数和，这些电流就是各电动势共同作用时，在各支路中产生的电流。 例4-3 如图4-16a所示，已知E1=E2=17V，R1=2，R2=1，R3=5，应用叠加定理求支路中的电流。 解：1)设E1单独作用时，如图4-16b所示，则 2)设E2单独作用时，如图4-16c所示，则 3)将各支路电流叠加起来(即求出代数和)，即,5.注意事项,1)叠加原理是线性电路的固有特性，不适用于非线性电路。 2)求某一电动势单独作用下的支路电流时，要将其余电动势短路(即假设其他电动势为零)，但它们的内阻仍保留在相应支路中。 3)叠加时要注意电流或电压的参考方向，要分清各个电流和电压的正、负。 4)叠加原理只适用于电流和电压的叠加，不适用于功率的叠加。,DSSJ.TIF,1.通过试验验证叠加原理，巩固所学理论知识。 2.了解叠加原理的适用范围。 3.理解电压、电流的实际方向与参考方向的关系。 1.直流电路单元板1块。,5.注意事项,2.直流稳压电源16V、6V。 3.直流电流表3只。 4.万用表1块。 5.导线若干。 1.实验原理图如图4-17所示。,图4-17 叠加原理实验原理图,5.注意事项,图4-18 叠加原理实验接线图,2. E1单独作用时，将开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧，分别测出E1、I1、I2、I3，并将数据填入表4-3中。,5.注意事项,3. E2单独作用时，将开关S2投向E2侧，开关S1投向短路侧，分别测出E2、I1、I2、I3并将数据填入表4-3中。 4. E1、E2共同作用时，将开关S1投向E1侧、开关S2投向E2侧，分别测出E1、E2、I1、I2、I3的值，并将数据填入表4-3中。,5.注意事项,表4-3 叠加原理实验记录表,5.注意事项,SKYLX.TIF,1.在图4-19所示电路图中，已知E=1V，R=1，用叠加原理求U的数值。 2.在图4-20所示电路中，已知E1=8V，E2=6V，R1=R2=R3=2，用叠加原理求：电流I3；电压UAB；R3上消耗的功率。,5.注意事项,1.tif,图 4-19,5.注意事项,图 4-20,任务3 学习戴维南定理,1.了解戴维南定理的内容。 2.理解戴维南定理是解决复杂电路的另一种方法。 1.二端网络 2.有源二端网络的内阻 3.有源二端网络的开路电压 4.有源二端网络的等效电路 5.戴维南定理 6.有源二端线性网络简化步骤 7.应用戴维南定理的注意事项,任务3 学习戴维南定理,XXMB.TIF,2.理解戴维南定理是解决复杂电路的另一种方法。,RWYR.TIF,2.理解戴维南定理是解决复杂电路的另一种方法。,XGZS.TIF,1.二端网络,图4-21 二端网络 a)无源二端网络 b)有源二端网络,2.有源二端网络的内阻,图4-22 有源二端网络的内阻等效示意图,4.有源二端网络的等效电路,图4-23 有源二端网络的等效电路示意 a)有源二端网络 b)有源二端网络的等效电路,6.有源二端线性网络简化步骤,图4-24 有源二端线性网络简化步骤示意图,1)把电路分为待求支路和有源二端网络两部分，如图4-24a所示。 2)把待求支路移开，求出有源二端网络的开路电压Uab，如图4-24b所示。 3)将网络内各电源除去，仅保留电源内阻，求出网络两端的等效电阻Rab，如图4-24c所示。,6.有源二端线性网络简化步骤,4)画出有源二端网络的等效电路，等效电路中电源的电动势Eo=Uab，电源的内阻Ro=Rab；然后在等效电路两端接入待求支路，如图4-24d所示。 例4-4 在图4-24a所示电路中，E1=7V，R1=0.2，E2=6.2V，R2=0.2，R=3.2，应用戴维南定理求电阻R中的电流。 解： 1)把电路分为两部分，点画线框内为有源二端网络，如图4-24a所示。 2)移开待求支路，求二端网络的开路电压，如图4-24b所示。 3)将网络内电源电动势除去，仅保留电源内阻，求网络两端的等效电阻，如图4-24c所示。,6.有源二端线性网络简化步骤,4)画出有源二端网络的等效电路，并接上待求支路，如图4-24d所示，则待求支路中的电流为,7.应用戴维南定理的注意事项,1)代替有源二端网络的电源的极性应与开路电压Uab一致，如果求得的Uab是负值，则电动势方向与图4-24d所示相反。 2)戴维南等效电路是对端口以外的电路等效，即端口电压、电流关系保持不变；而对被代替的二端网络内部的任何电路元器件都是不等效的。,ZSTZ.TIF,DSSJ.TIF,1.理解二端网络及有源二端网络的概念。 2.理解戴维南定理的内涵及其实质。,7.应用戴维南定理的注意事项,3.掌握无源二端网络的等效电阻和有源二端网络的开路电压的计算方法。 4.能应用戴维南定理分析、计算只含有两个网孔的复杂电路。 1.直流电路单元板1块。 2.直流稳压电源7V、6.2V，可调直流稳压电源1台。 3.直流电流表、直流电压表各1只、万用表1块、导线若干。,图4-25 戴维南定理验证实验电路图,7.应用戴维南定理的注意事项,1.按图4-25a所示电路接线，调节E1=7V，E2=6.2V。 2.闭合开关S，记录电流表的读数I=。 3.断开开关S，测量a、b间的开路电压Uab=。 4.断开开关S，将电源E1、E2置零(短路)，测量a、b间的等效电