中職2.1基爾霍夫定律教案教學(xué)設(shè)計(jì)

基爾霍夫定律及應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo).理解節(jié)點(diǎn)、支路、回路和網(wǎng)孔的概念。.理解基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。.會(huì)應(yīng)用基爾霍夫定律計(jì)算實(shí)際電路中的電流和電壓。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析重點(diǎn)：理解基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。難點(diǎn)：會(huì)應(yīng)用基爾霍夫定律計(jì)算實(shí)際電路中的電流和電壓。三、教具略。四、教學(xué)方法講授法，多媒體課件。五、教學(xué)過(guò)程I.導(dǎo)入分析與計(jì)算電路的基本定律，除歐姆定律外，還有基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫珊突鶢柣舴螂妷憾?， 它是德國(guó)物理學(xué)家G?基爾霍夫教授在1847年發(fā)表的一篇電路理論論文中提出來(lái)的。基爾霍夫電流定律應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)，電壓定律應(yīng)用于回路。圖1.70所示電路，如果已知電路參數(shù)US1、Us2、R「R2、R3,要求解電流I「％、I3和電壓Uab,顯然使用歐姆定律已無(wú)法求解。能夠利用歐姆定律求解的電路稱為簡(jiǎn)單電路，而不能夠利用歐姆定律求解的電路，則稱為復(fù)雜電路。對(duì)于復(fù)雜電路的分析與計(jì)算，必須借助于基爾霍夫定律。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)基爾霍夫定律。II.新課

一、復(fù)雜電路相關(guān)名詞（一）節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上元件的聯(lián)接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。如圖1.70中的a點(diǎn)和b點(diǎn)。（二）支路:連接于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一段電路稱為支路。如圖1.70中的acb、adb、aeb都是支路。在同一支路中，流過(guò)各元件上的電流相等。根據(jù)支路中是否含有電源，又分為有源支路和無(wú)源支路， 顯然圖1.70中的acb、adb是有源支路，而aeb則是無(wú)源支路。（三）回路：由支路構(gòu)成的閉合路徑稱為回路。圖1.70中共有三個(gè)回路：acbda、adbea、acbea。（四）網(wǎng)孔：內(nèi)部不包含支路的回路稱為網(wǎng)孔。圖1.70中只有兩個(gè)網(wǎng)孔：acbda和adbea,而acbea貝^不是網(wǎng)孑I。二、基爾霍夫電流定律（KCL基爾霍夫電流定律簡(jiǎn)稱KCL它是用來(lái)確定聯(lián)接在電路中同一節(jié)點(diǎn)上各支路電流間關(guān)系的。根據(jù)電流的連續(xù)性原理，電路中任一點(diǎn)（包括節(jié)點(diǎn)在內(nèi)）均不能堆積電荷。因此，在任一瞬間，流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和應(yīng)該等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，即2I入=￡I出 （1-6-1）式（1-6-1）中，￡I入一表示流入節(jié)點(diǎn)的電流之和；ZI出一表示流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。在圖1.71中，對(duì)于節(jié)點(diǎn)A,可以列出I1」2=%I4將上式移相得I1+I2-I3-I4=。即與I=0 （1-6-2）圖1.71電路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)A式（1-6-2）是基爾霍夫電流定律的另一種形式，它可以表述為：任一時(shí)刻，流過(guò)電路中任一節(jié)點(diǎn)所聯(lián)接的各支路電流的代數(shù)和包等于零。通常規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流前取“+”號(hào)，流出節(jié)點(diǎn)的電流前取“一”號(hào)。例題講解，鞏固練習(xí):例1-6-1］圖1.71所示電路，已知*=3A,%=2A,I3=—1A。試求￡解：根據(jù)KCL解：根據(jù)KCL得代入數(shù)據(jù)I1+I2-I3-I4=03+2_(_1)—￡=0解得I4=6A解得I4為正值，說(shuō)明I4實(shí)際方向與參考方向一致，為流入節(jié)點(diǎn)AKCL不僅適用于電路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且對(duì)于包圍n個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面也適用。如圖1.72所示，閉合面包圍了A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)。則對(duì)閉合面S而言，可以看成一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電流方程為TOC\o"1-5"\h\zI1I2I3=0 .+r-~\若已知I1=1A,I3=2A,則 %" Q';口中n1I2=-(I1+I3)=—(1+3)=TA 1”I2為負(fù)值，說(shuō)明I2的實(shí)際方向與圖示電路的參考 、大I \圖1.72KCL的推廣方向相反?！纠?-6-2】晶體三極管共有三個(gè)電極，即集電極c,基極b和發(fā)射極e,如圖1.73所示。通過(guò)三個(gè)極的電流的參考方向已標(biāo)出， 已知1b=1mA,Ie=50mA,求Ic求Ic圖1.723圖1.723例［1-6-2］電路圖1.74KCL的應(yīng)用解：選擇三極管為一個(gè)閉合面S,根據(jù)KCL的推廣，得IcIb-Ie=0

1c=Ie-Ib—50-1=49mA基爾霍夫電流定律說(shuō)明了電流在電路中任一處都是連續(xù)的，電流只能在閉合電路中流動(dòng)，當(dāng)一個(gè)電路與另一個(gè)電路僅有一條支路相連時(shí)，該支路中就沒(méi)有電流。如圖1.74所示電品&中，R3支路中就沒(méi)有電流通過(guò)。三、基爾霍夫電壓定律（KVD基爾霍夫電壓定律簡(jiǎn)稱KVL它是用來(lái)確定回路中各段電壓間關(guān)系的。KVL的內(nèi)容是：任一時(shí)刻，沿任一回路繞行（順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较颍┮恢?，各元件上電壓的代?shù)和恒為零，即（1-6-3）規(guī)定沿繞行方向若電位升高，則元件電壓前取“+”號(hào)；否則，元件電壓前取“-號(hào)。對(duì)于圖1.75電路，列出KVL方程為E2-E1-I1R1I2R2-I3R3=0移相得E2-E1<1R1-I2R2I3R3即'、E”(IR)(1-6-4)電路的一個(gè)回路圖1.75電路的一個(gè)回路式（1-6-4）是基爾霍夫電壓定律的另一種形式，它可以表述為：任一時(shí)刻，沿任一回路的繞行方向，回路中各電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和包等于各電阻上電壓降的代數(shù)和。在此，若電動(dòng)勢(shì)的方向與回路的繞向一致，則電動(dòng)勢(shì)取“十號(hào)；否則，取“一”號(hào)。若電流的參考方向與回路的繞行方向一致，則該電流在電阻上產(chǎn)生的電壓降取“+”號(hào)，否則，取“一”號(hào)。例題講解，鞏固練習(xí):【例1-6-3】圖1.76所示電路，各支路的元件是任意的。已知電壓U1=1V,U2=—5V,U3=2V,求U4。解：（1）由￡U=0及其符號(hào)法則，得-U1-U2U3U4代入數(shù)據(jù)有(_1)_(_5).2U4=0解得解得U4=-6VU4為負(fù)值，說(shuō)明其實(shí)際方向與圖示電路的參考方向相反。圖1.76例［1-6-3］電路 圖1.77例［1-6-4］電路【例1-6-4】圖1.77所示電路，電路參數(shù)均已知。試列出節(jié)點(diǎn)程和網(wǎng)孔I、II的KVL方程。解：對(duì)于節(jié)點(diǎn)a,由￡1=0及其符號(hào)法則，得I1+I2-I3=0 ①對(duì)于網(wǎng)孔I、H,由￡E=￡(IR)及其符號(hào)法則，得E1=IH+I3R3 ②a的KCL方E2=/2 I3R3將方程①、②、③聯(lián)立，代入電動(dòng)勢(shì)和電阻值，就可以求解出電流值?；鶢柣舴螂妷憾刹粌H適用于電路中的任一閉合回路，還可以推廣到任一假想的閉合回路中。但是，列方程a6+時(shí)必須將開(kāi)口處的電壓列入方程中。如圖 1.78所示電路 1781.78Ii、I2、I3的u-it.假想的閉合回路中，a、b兩點(diǎn)間是斷開(kāi)的，假設(shè)a、b兩點(diǎn)間的電壓為U,則整個(gè)電路可以看成是一個(gè)閉合回路。選擇回路的繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針，根據(jù)KVL行E=IRU即 U=E-IRIII小結(jié)：< ZTZ AKCL的幾種形式第一種形式：工I入=￡I出ZI入一表示流入節(jié)點(diǎn)的電流之和； ZI出一表示流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。第二種形式：￡I=0符號(hào)法則：流入節(jié)點(diǎn)的電流取“+”，流出取“一”。KCL的推廣：通過(guò)電路中任一閉合面的電流的代數(shù)和也恒等于零，即 ￡I=0。I 7KVL的幾種形式第一種形式：￡U=0符號(hào)法則：沿繞行方向若電位升高，則元件電壓前取號(hào)；否則，