物理—基尔霍夫电流定律(教案)

授课教师：陈泌垽电位、电压知识目标1.理解支路、节点、回路、网孔等基本概念。2.理解基尔霍夫第一定律的内容及推广形式。3.理解电位、电压的概念，掌握电位、电压大小的计算。能力目标1.培养学生的实验能力和观察能力。2.培养学生应用知识解决问题的能力。1.通过对基尔霍夫电流定律相关知识的介绍以及本课程在今后学习和工作中的重要重要，激发学生的学习兴趣。2.帮助学生建立专业意识，培养认真、严谨、科学的学习态度与职业意识。情感目标新课导入：电路模型和电路元件欧姆定律分析工具分析工具R1E1E2R2R3（简单电路）不能用电阻的串并联进行化简（复杂电路）一个电源多个电阻两个电源多个电阻R1ER2R3可以用电阻的串并联进行化简1.支路：由一个或几个元件首尾相接构成得无分支电路。2.节点：三条或三条以上支路的连接点叫节点。复杂的电路相关知识3.回路：电路中任一闭合路径称为回路。4.网孔：内部不含有支路的回路叫网孔。R1E1E2R2AR3B电位、电压请问：下列电路有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔？5条支路3个节点6个回路3个网孔思考R2R1R3E1acbE2R4R5二、基尔霍夫电流定律：R1R2R3R4I1I2I3I4A图2-4复杂直流电路(2)如果该电路两端加电压，则在电路中形成电流，写出四个电流的关系？R1，R2并联，R3，R4并联，然后这两部分串联I1+I2=I3+I4(1)图2-4中R1，R2，R3，R44个电阻的连接关系？二、基尔霍夫电流定律：R1R2R3R4I1I2I3I4A图2-4复杂直流电路请同学们观察等式：I1+I2=I3+I4和图2-4思考下面问题（2）从方向上看，I3、I4对于A点有什么相同？流进A点流出A点（1）从方向上看，I1、I2对于A点有什么相同？得出结论：流进A点的电流之和等于流出A点的电流之和。1.定义：选定为零电位的点为参考点。2.符号：“⊥”。常常选大地、金属底板、机壳、公共线、公共点等为大地。（1）在电子电路中，以公共线、公共点为参考点。（2）仪器仪表中以机壳、金属底板为参考点。（3）电力系统中选大地为参考点。（4）印刷电路板中以金属底板为参考点。参考点Va=+5Va点电位：ab15Aab15A例例Vb=-5Vb点电位：在电路中任选一点作为参考点，电路中其它各点到参考点的电压即为该点的电位，用符号“V”表示，单位为伏特（V）。找一找电位有什么特点？电位的正负说明什么？电位：例1写出下图的电流方程I1I5I2I3I4A解对于节点A:I1+I3=I2+I4+I5解【练习1】列写图中A、B、C三个节点的KCL方程。ABCI1I3I2IBICIA对于节点A、B及C，可分别列出KCL方程：赋值找规律IA+I3＝I1IB+I1＝I2IC+I2＝I3通过观察IA、IB、IC的数值可以发现：IA+IB+IC=0即I=0也就是说：我们可以将节点A、B、C看成一个整体，这个整体就像一个大节点，它满足KCL。KCL推论：KCL定律不只对于单一节点成立，对于闭合曲面包围的整体，仍然成立。电位、电压如何利用基尔霍夫电流定律分析电路？思考①假设电流的参考方向。④解方程，求出未知电流的大小与方向。③列节点电流方程（列方程时，说明对哪一个节点应用定律）。②确定节点。例2解求电路中的电流I1和I23A10A5A10A2AABI1I2对节点B：5A=I2+2A+10AI2=5A-2A-10A=-7A假设I1的参考方向如图所示，电路中有两个节点，为A、B。对节点A：I1=3A+10A+5A=18A可知：I1的实际方向与参考方向相同，I2的实际方向相反。注意：应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向，若求出电流为正值，则说明该电流实际方向与假设的参考方向相同。若求出电流为负值，则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。解【练习2】下图中，I1=2A，I2=3A，I3=2A，试求I4的大小和方向。由基尔霍夫第一定律可知：I1I2I3I4R3R2R1R4I1+I3+I4=I2I1+(-I2)+I3+I4=0或2+(-2)+I4=3，I4=3A代入已知值得：二、电压电路中两点之间的电位差。1、定义2、电压的大小：++++++------++灯甲乙高电位低电位电位差U甲乙E甲乙I甲端带正电荷为高电位，乙端带带负电位低电位，则高低电位间产生电位差，在电场力的作用下，高电位的正电荷沿着电路的方向定向移动，通过灯泡流向低电位点，形成电流，灯泡发光。即电场力对电荷做了功。dqdwuababQWUabab直流情况下二、电压高中物理课对电压的定义是：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。其表达式为：注意：变量（交流量）用小写字母表示，恒量（直流量）用大写字母表示。电压的国际单位制是伏特[V]，常用的单位还有毫伏[mV]和千伏【KV】等，换算关系为：1V=103mV=10－3KV电工技术基础问题分析中，通常规定电压的方向由高电势指向低电势。电压参考方向的表示方法：（1）极性法（2）箭头法（3）双下标法abu+_abuabuab参考方向与实际方向的关系：u0，参考方向与实际方向一致u0，参考方向与实际方向相反注意：在求电压、电流之前必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义，并且电路中电流、电压参考方向一旦标定，在整个分析计算过程中就不允许再变更。电压与电位有什么区别吗？两者又有什么关系吗？电路中任意两点间的电压等于该两点电位差。baabVVU区别电压：任意两点之间，绝对值，不随参考点的改变而改变电位：某一点和参考点之间，相对值，随参考点的改变而变化联系引入电位的概念后，电压的方向即由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。想一想电位参考点的选择通常假设参考点的电位为零，用接地符号“”表示。参考点的选择是任意的，一般在电子线路中选择很多线路的交汇处，或者常常选择电源的一个极作为参考点；在工程技术中选择大地、机壳作为参考点。例1求右图中a、b、c三点的电位。显然，电路图中O点为参考点。根据电压与电位的关系求各点电位。b611.5316V31.5,9362322aoaoaaoboccoUVVVUVUVVUV同理，解例2电路如下图所示，分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及UCD。10V2+–5V+–3BCDIA以A点为参考电位时I=10+53+2=3AVC=33=9VVD=32=–6VUCD=VCVD=15V以B点为参考电位时VD=–5VVC=10VUCD=VC–VD=15V*电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压；**电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。解练习:P15习题1结论(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。•作用：借助电位的概念可以简化电路作图bca204A610AU290VU1140V56Ad+90V205+140V6cdab下图电路中若选定C为参考点，当开关断开和闭合时，判断各点的电位值。求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位。试述电压和电位的异同，若电路中两点电位都很高，则这两点间电压是否也很高？+A2Ω4V-BCDS+12VA26KΩ4V-12VBS4KΩ2KΩ关联方向和非关联方向aI元件＋U－baI元件＋U－b自学什么是关联方向，什么是非关联方向？学一学•参考点：选定为零电位的点为参考点。（选作参考点的的电位为“0”）•电位：在电路中任选一点作为参考点，电路中其它各点到参考点的电压即为该点的电位。•电压：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。通常规定电压的方向由高电势指向低电势。QWUabab电路中任意两点间的电压等于该两点电位差。baabVVU区别电压：任意两点之间，绝对值，不随参考点的改变而改变电位：某一点和参考点之间，相对值，随参考点的改变而变化联系下课。Goodbye!