大学基尔霍夫定律课件.pptx

1、电阻的星形连接与三角形连接的等效变换电阻的星形连接与三角形连接的等效变换I11I12R12I232I2R31I3I31R23(a)I33R332R2R11I1(b)I2312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR213132133221311323211332212332121313322112RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR2.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律上一页下一页返 回 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。支路:一段没有分岔的电路称为一条支路。节点:三条或三条以上支路相联接的点称为节点

2、。回路:电路中任何一闭合路径称为回路。网孔:没有其他支路穿过的回路称为网孔。2.6.1 基尔霍夫电流定律（KCL）在任何时刻,流出（或流入）任一节点的所有支路电流的代数和恒等于零。对上图 中的节点a,应用KCL则有写出一般式子,为i=0把上式改写成下式,即i3=i1+i20321iii在任何时刻在任何时刻,流入流入一个节点电流之和等于一个节点电流之和等于流出流出该节点电流该节点电流之和。之和。657892134gi3i4bi5ci2fdei6Sai1图图 电路实例电路实例KCL不仅适用于节点,也可以把它推广运用于电路的任一假设的封闭面。例如上图所示封闭面S所包围的电路。126iii2.6.2

3、基尔霍夫电压定律（KVL）在任何时刻,沿任一回路的所有支路或元件的电压的代数和等于零。01mkku对回路abcga 应用KVL,有如果一个闭合节点序列不构成回路,如图中的节点序列acga,在节点ac之间没有支路,但节点ac之间有开路电压uac,KVL同样适用于这样的闭合节点序列,即有0gacgbcabuuuu0gacgacuuu657892134gi3i4bi5ci2fdei6Sai1电路中任意两点间的电压是与计算路径无关的,是单值的。所以,基尔霍夫电压定律实质是两点间电压与计算路径无关这一性质的具体表现。不论元件是线性的还是非线性的,电流、电压是直流的还是交流的,KCL和KVL总是成立的。g

4、caggacgacuuuuu0gacgacuuu例1 图2.32所示的闭合面包围的是一个三角形电路，它有三个节点。求流入闭合面的电流IA、IB、IC之和是多少？图图2.32 2.32 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律应用于闭合面应用于闭合面上一页下一页返 回解：应用基尔霍夫电流定律可列出 IA=IAB-ICA IB=IBC-IAB IC=ICA-IBC上列三式相加可得 IA+IB+IC=0或 I=0 可见，在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和也恒等于零。上一页下一页返 回例2 一个晶体三极管有三个电极，各极电流的方向如图2.33所示。各极电流关系如何？图图2.33 晶体管电流流向图晶体管电

5、流流向图上一页下一页返 回解：晶体管可看成一个闭合面，则：IE=IB+IC上一页下一页返 回例3 两个电气系统若用两根导线联接，如图2.34(a)所示，电流I1和I2的关系如何？若用一根导线联接，如图2.34(b)所示，电流I是否为零？图图2.34 两个电气系统联接图两个电气系统联接图上一页下一页返 回解：将A电气系统视为一个广义节点，对图2.34(a)：I1=I2，对图2.34(b)：I=0。上一页下一页返 回 右图所示的回路adbca为例，图中电源电动势、电流和各段电压的正方向均已标出。按照虚线所示方向循行一周，根据电压的正方向可列出：U1+U4=U2+U3或将上式改写为：U1-U2-U3

6、+U4=0上一页下一页返 回 图2.35所示的adbca回路是由电源电动势和电阻构成的，上式可改写为：E1-E2-I1R1+I2R2=0或 E1-E2=I1R1-I2R2即 E=(IR)上一页下一页返 回图图2.36 基尔霍夫电压定律的推广应用基尔霍夫电压定律的推广应用上一页下一页返 回例4 在下图所示电路中，已知在下图所示电路中，已知U1=10V，E1=4V，E2=2V，R1=4，R2=2，R3=5，1、2两点两点间处于开路状态，试计算开路电压间处于开路状态，试计算开路电压U2。上一页下一页返 回 解：对左回路应用基尔霍夫电压定律列出：E1=I(R1+R2)+U1得 再对右回路列出：E1=E

7、2+IR1+U2得 U2=E1-E2-IR1=4-2-(-1)4=6VA124104RRUEI2111上一页下一页返 回例5 在下图所示电路中，已知在下图所示电路中，已知Us=9V，R1=2，R2=4，R3=3，试求电路中电流，试求电路中电流I和电压和电压UAB。上一页下一页返 回AB U1+-R1U2+-R2 U3-+R3US+-I例6 在下图所示电路中的未知量。在下图所示电路中的未知量。上一页下一页返 回A+-B 5V-+I10A+-B 10V-+-2A5U10V2.7 电路中电位的计算电路中电位的计算例7 在图2.38所示的电路中，已知C点接地，R1=R2=R3=1，E1=E3=2V，I

8、1=-1A，I3=3A，求VA、VB的值。图图2.382.38 例例7 7的电路图的电路图上一页下一页返 回解：I2=I3-I1=3-（-1）=4A VA=-I2R2+E1+I1R1=-41+2+(-1)1=-3V VB=-E3+I3R3+E1+I1R1=-2+31+2+(-1)1=2V上一页下一页返 回例例8：进行电工实验时,常用滑线变阻器接成分压器电路来调节负载电阻上电压的高低。图 中R1和R2是滑线变阻器,RL是负载电阻。已知滑线变阻器额定值是100、3A,端钮a、b上输入电压U1=220V,RL=50。试问:（1）当R2=50时,输出电压U2是多少？（2）当R2=75时,输出电压U2是

9、多少？滑线变阻器能否安全工作？U1I1U2abR1R2I2RL图2.6 例2.3图解（1）当R2=50时,Rab为R2和RL并联后与R1串联而成,故端钮a、b的等效电阻755050505050221LLabRRRRRR滑线变阻器R1段流过的电流ARUIab93.27522011负载电阻流过的电流可由电流分配公式（2.5）求得，即VIRUAIRRRILL5.7347.15047.193.2505050221222(2)当R2=75时，计算方法同上,可得VUAIAIRab1204.2504.24507575455220555075507525221因I1=4A,大于滑线变阻器额定电流3A,R1段电

10、阻有被烧坏的危险。例例9：图示电路中,已知Us=225V,R0=1,R1=40,R2=36,R3=50,R4=55,R5=10,试求各电阻的电流。R1I1R5I5I2R2acdR4R3I3I4bR0Us(a)aIIRaoR0UsRcRdR4R2bcI4I2(b)d图2.10例2.5图R1I1R5I5I2R2acdR4R3I3I4bR0Us(a)aIIRaoR0UsRcRdR4R2bcI4I2(b)d图2.10例2.5图解解 将形连接的R1,R3,R5等效变换为Y形连接的Ra,Rc、Rd,如图(b)所示,求得54050105010440501010402040501040501353513551

11、13513RRRRRRRRRRRRRRRRRRdcaR1I1R5I5I2R2acdR4R3I3I4bR0Us(a)aIIRaoR0UsRcRdR4R2bcI4I2(b)d图2.10例2.5图24604060400bRRa与Rob串联,a、b间的等效电阻442420abR桥式电阻的端口电流ARRUIabs54412250R2、R4的电流各为AIRRRIAIRRRIdccdcd156040403560406042244242为了求得R1、R3、R5的电流,从图2.10(b)求得VIRIRUcaac112345202ARUIac8.24011211并由KCL得AIIIAIII2.022.22.28.

12、2543513作业：P26：22、24、26 2.8 电源的等效变换2.8.1 两种实际电源模型的等效变换两种实际电源模型的等效变换图图 电压源和电阻串联组合电压源和电阻串联组合其外特性方程为IRUUs0/0RUIIs其外特性为图 电流源和电阻并联组合00RUIIRUSSSS或电压源和电流源等效变换的条件伏安关系完全相同等效条件：00RR电源等效变换注意事项：p电压源电压的方向和电流源电流的方向相反；p电压源与电流源的等效变换只对外电路等效，对内不等效；p理想电压源和理想电流源之间不能进行等效变换；p任何一个电压源与电阻的串联组合和电流源与电阻的并联组合均能等效互换。2.8.2 电压源、电流源

13、的串联和并联电压源顺串联 电压源反串联+-abUS1+US2US1US2+-+-ab+-abUS1-US2+-+abUS1US22.8.2 电压源、电流源的串联和并联电压源并联+-abUS1=US2US1US2+-+-ab2.8.2 电压源、电流源的串联和并联电流源串联IS1IS2ababIS1=IS22.8.2 电压源、电流源的串联和并联电流源并联IS1IS2ababIS1+IS2IS1IS2ababIS1-IS22.8.2 电压源、电流源的串联和并联电压源并联+-abUS1US1+-abA2.8.2 电压源、电流源的串联和并联电流源串联abIS1IS1abA例：化简下图所示的一段有源支路1

14、0A10Vab+-5154例：求下图所示各含源单口网络的等效支路40A25Vab+-4ab10A50V+-24+-万用表的原理万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。指针式万用表最基本的工作原理测直流电流原理。如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。测直流电压原理。如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。测交流电压原理。如图1c所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。测电阻原理。如图1d所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。