支路电流法课件_参考

直流电路分析方法之直流电路分析方法之支路电流法1直流直流电电路分析方法之支路路分析方法之支路电电流法流法1第一部分 说课2第一部分第一部分 说课说课2教学过程教学过程课程设置课程设置 学生学情学生学情重点难点重点难点教学目标教学目标总体结构总体结构3教学教学过过程程课课程程设设置置 学生学情重点学生学情重点难难点教学目点教学目标标 总总体体结结构构3 一、课程设置 从结构层面上看，本节内容主要起到承上启下的作用：1、有别于初、高中时用串并联分析法对简单电路进行分析的方式，进入对直流复杂电路的分析；2、掌握好支路电流法，对后续几种直流电路分析方法的学习具有参考作用。4 一、一、课课程程设设置置 从从结结构构层层面上看，本面上看，本节节内内1、电阻的串联、并联及混联2、支路电流法3、电压源、电流源等效变换4、节点电压法5、叠加原理6、戴维南定律直流电路分析方法51、电电阻的串阻的串联联、并、并联联及混及混联联直流直流电电路分析方法路分析方法5二、学生学情 通过之前的学习，学生已经具备的知识：1 1、电路的组成、电路的组成 2 2、电流及电压的参考方向、电流及电压的参考方向 3 3、基尔霍夫定律、基尔霍夫定律6 二、学生学情二、学生学情 通通过过之前的学之前的学习习，学生已，学生已经经具具备备的知的知三、教学目标 理解支路电流法分析电路的基本原理；掌握应用支路电流法分析电路的能力。7 三、教学目三、教学目标标 7四、重点难点 重点：重点：掌握支路电流分析法 难点：难点：支路电流法应用过程中，应用基 尔霍夫电压定律（KVL)列方程 时，选定的环路绕行方向与电压 参考方向之间的关系。8 四、重点四、重点难难点点 重点：掌握支路重点：掌握支路电电流分析法流分析法8 五、教学过程回顾基尔霍回顾基尔霍夫定律，介夫定律，介绍支路电流绍支路电流法的基本原法的基本原理理对比简单对比简单电路和复电路和复杂电路杂电路,引引入学习本入学习本节内容的节内容的原因原因通过例题，通过例题，讲解如何讲解如何应用支路应用支路电流法进电流法进行电路分行电路分析析WhyWhatHow9 五、教学五、教学过过程回程回顾顾基基尔尔霍夫定律，介霍夫定律，介绍绍支路支路电电流法的基本原理流法的基本原理第一部分 说课第二部分 教学内容10第一部分第一部分 说课说课第二部分第二部分 教学内容教学内容10支路电流法 学习目的：学习目的：掌握支路电流法的解题方法掌握支路电流法的解题方法11支路支路电电流法流法 学学习习目的：目的：11一、一、导入入 如图所示，已知电源 E1及电阻R1、R2、R3的大小，求各支路电流I1、I2、I3？b ba aR R2 2+R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 212 一、一、导导入入 如如图图所示，已知所示，已知电电源源 E1及及电电阻阻Rb ba aR R2 2+R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 213baR2+-R3R1E1I1I3I213 如图所示，已知电源 E1、E2及电阻R1、R2、R3的大小，求各支路电流I1、I2、I3？b ba a+E E2 2R R2 2+R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 214 如如图图所示，已知所示，已知电电源源 E1、E2及及电电阻阻R1、可以看出：电阻串、并联等效简化的方法只适用于简单电路简单电路，即无源电路或者单个电源电路。对于复杂电路复杂电路（有两个及两个以上电源的电路），电阻的串、并联等效简化则不适用。15 15二、新二、新课内容内容 1、什么是支路电流法？支路电流法：支路电流法：以支路电流为未知量，以支路电流为未知量，应用应用基尔霍夫定律（基尔霍夫定律（KCL、KVL）列列方程组，方程组，解出各支路电流。解出各支路电流。16 二、新二、新课课内容内容 1、什么是支路、什么是支路电电流法？流法？16基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）：）：电路中任意电路中任意一个节点上，在任何时刻，流入节点的电一个节点上，在任何时刻，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和流之和，等于流出节点的电流之和，即：I入入=I出出 对节点对节点A A应用应用KCL:KCL:I1+I3=I2+I4+I5 17基基尔尔霍夫霍夫电电流定律（流定律（KCL）：）：电电路中任意一个路中任意一个节节点上，在任何点上，在任何时时刻刻 在引入参考方向参考方向以后，如果假设流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，可得基尔霍夫第一定律的另一种表述：对于电路中任意一对于电路中任意一个节点，流进该节点电流的代数和等于个节点，流进该节点电流的代数和等于0 即：I=0 I1-I2+I3-I4-I5=018 在引入参考方向以后，如果假在引入参考方向以后，如果假设设流入流入节节点的点的电电流流为为正，流出正，流出 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）：）：在闭合回路中，从一点出发，绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和等于零，即：U=0注意：参考方向与绕行方向一致，电压为正，参考方向与绕行方向相反，电压为负。19 基基尔尔霍夫霍夫电压电压定律（定律（KVL）：在）：在闭闭合回路中，从一点出合回路中，从一点出发发选取选取a点为起点为起点，绕行方向点，绕行方向为顺时针方向为顺时针方向20选选取取a点点为为起点，起点，绕绕行方向行方向为顺时针为顺时针方向方向20 2、支路电流法的基本原理：支路数：支路数：支路数：支路数：3 3 节点数：节点数：节点数：节点数：2 2 回路数：回路数：回路数：回路数：3 3 网孔数：网孔数：网孔数：网孔数：2 2 3 3条支路，待求电流条支路，待求电流条支路，待求电流条支路，待求电流I I1 1、I I2 2、I I3 3，共，共，共，共3 3个，个，个，个，3 3个个个个未知数需要未知数需要未知数需要未知数需要3 3个独立的一元一次方程。个独立的一元一次方程。个独立的一元一次方程。个独立的一元一次方程。1 1 1 12 2 2 2b ba a+E E2 2R R2 2+R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 23 3 3 321 2、支路、支路电电流法的基本原理：流法的基本原理：12ba+-E2R2+-R 支支路数：路数：m=3=3（最少方程数）（最少方程数）节点数：节点数：n=2 =2（KCLKCL方程数）方程数）网孔数：网孔数：l =2=2（KVLKVL方程数）方程数）n+l m 支路电流法的基本原理：支路电流法的基本原理：待求支路电流数待求支路电流数为为m，需要，需要m个独立的一元一次方程，而个独立的一元一次方程，而实际可以列出实际可以列出n个个KCL方程，方程，l个个KVL方方程。方程数大于待求支路电流数，条件足程。方程数大于待求支路电流数，条件足够求出各支路电流。够求出各支路电流。22 支路数：支路数：m=3（最少方程数）（最少方程数）221.1.在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路 标出回路绕行方向。标出回路绕行方向。标出回路绕行方向。标出回路绕行方向。2.2.应用应用应用应用 KCL KCL 对节点对节点对节点对节点列出列出列出列出 (n n1)1)个独立的节点电流个独立的节点电流个独立的节点电流个独立的节点电流 方程。方程。方程。方程。3.3.应用应用应用应用 KVL KVL 对回路对回路对回路对回路列出列出列出列出 mm(n n1)1)个个个个独立的回路独立的回路独立的回路独立的回路 电压方程电压方程电压方程电压方程（通常可取通常可取通常可取通常可取网孔数网孔数网孔数网孔数l l列出列出列出列出）。4.4.联立求解联立求解联立求解联立求解 mm 个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。个方程，求出各支路电流。三、支路电流法的解题步骤三、支路电流法的解题步骤:231.在在图图中中标标出各支路出各支路电电流的参考方向，流的参考方向，对选对选定的回路定的回路2.应应用用b ba a+E E2 2R R2 2+R R3 3R R1 1E E1 1I I1 1I I3 3I I2 2对节点对节点对节点对节点 a a：例例例例1 1 ：1 1 1 12 2 2 2I I1 1+I I2 2 I I3 3=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔1 1：对网孔对网孔对网孔对网孔2 2：I I3 3 R R3 3 E E1 1+I+I1 1 R R1 1=0=0 I I2 2 R R2 2+E E2 2 I I3 3 R R3 3=0=024ba+-E2R2+-R3R1E1I1I3I2对节对节点点 a：例：例例例2 2：如如图图所所示示电电路路，已已知知：E E1 1=42 42 V V，E E2 2=21 21 V V，R R1 1=12 12 ，R R2 2=3 3 ，R R3 3=6 6 ，试试求求：各各支支路路电电流流I I1 1、I I2 2、I I3 3。25例例2：如：如图图所示所示电电路，已知：路，已知：E1=42 V，E2=21解解：该该电电路路支支路路数数 m=3、节节点点数数 n=2，所所以以应应列列出出 1（n-1）个个节节点点电电流流方方程程和和 2（网网孔孔数数）个个回回路路电压方程电压方程:(1)I I1 1 I I2 2 I I3 3 =0=0(任一节点任一节点)(2)E E2 2+I I2 2R R2 2 E E1 1+I I1 1R R1 1 =0=0(网网孔孔1)(3)I I3 3R R3 3 I I2 2R R2 2 +E E2 2=0=0(网网孔孔 2)I I1 1 =I I2 2 +I I3 3=0=0 -21+3 -21+3I I2 2-42+12-42+12I I1 1=0 =0 6 6I I3 3-3-3I I2 2+21=0+21=0 I I1 1=4 A=4 A，I I2 2=5 A,=5 A,I I3 3=1 A 1 A 26解：解：该电该电路支路数路支路数 m=3、节节点数点数 n=2，所以，所以应应列列(1)(1)应用应用应用应用KCLKCL列列列列(n n-1)-1)个结节点电流方程个结节点电流方程个结节点电流方程个结节点电流方程 因支路数因支路数因支路数因支路数 mm=6=6，所以要列所以要列所以要列所以要列6 6个方程。个方程。个方程。个方程。(2)(2)应用应用应用应用KVLKVL选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程选网孔列回路电压方程(3)(3)联立解出联立解出联立解出联立解出 I IG G 例例例例3 3：a ad db bc cE E+GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I I2 2I I4 4I IGGI I1 1I I3 3I I对结点对结点对结点对结点 a a：I I1 1 I I2 2 I IG G=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔abdaabda：I IG G R RG G I I3 3 R R3 3+I I1 1 R R1 1=0=0对结点对结点对结点对结点 b b：I I3 3 I I4 4+I IG G=0=0对结点对结点对结点对结点 c c：I I2 2+I I4 4 I I =0=0对网孔对网孔对网孔对网孔acbaacba：I I2 2 R R2 2 I I4 4 R R4 4 I IG G R RG G=0=0对网孔对网孔对网孔对网孔bcdbbcdb：I I4 4 R R4 4+I I3 3 R R3 3=E E 试求检流计试求检流计试求检流计试求检流计中的电流中的电流中的电流中的电流I IGG。R RGG27(1)应应用用KCL列列(n-1)个个结节结节点点电电流方程流方程 因支因支 由例由例由例由例3 3可以看出：虽然支路电流法是电路分可以看出：虽然支路电流法是电路分可以看出：虽然支路电流法是电路分可以看出：虽然支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当析中最基本的方法之一，但当析中最基本的方法之一，但当析中最基本的方法之一，但当支路数较多时支路数较多时支路数较多时支路数较多时，所需方程的个数较多，所需方程的个数较多，所需方程的个数较多，所需方程的个数较多，求解不方便。求解不方便。求解不方便。求解不方便。支路电流法的特点：支路电流法的特点：支路电流法的特点：支路电流法的特点：直观，列方程简便；待直观，列方程简便；待直观，列方程简便；待直观，列方程简便；待求支路电流数太多时，求解不方便。求支路电流数太多时，求解不方便。求支路电流数太多时，求解不方便。求支路电流数太多时，求解不方便。28 由例由例3可以看出：可以看出：虽虽然支路然支路电电流法是流法是电电路分析中最路分析中最6V6V3 3 +12V12V2A2A6 6 1 1 1 1 2 2 I I296V3+12V2A6112I29 30