基尔霍夫电流定律公开课

基尔霍夫定律( 讲课)
一、支路、节点和回路
1. 支路：有一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路。 2. 节点：三条或三条以上支路的汇交点。 3. 回路：任意的闭合电路。
ห้องสมุดไป่ตู้
回路 4. 网孔：简单的不可再分的回路
节点
F
A
G
E1 R1
E2 R2
I1
I2
R3
I5
I3 I4
D
B
C
节点
网
节点
孔
支支路路
动动脑筋
∑Ｕ＝０
b) 在任意一个闭合回路中，各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动
势的代数和。
∑ＩＲ＝∑Ｅ
如图：
Ｒ１ Ｂ Ｅ１ Ｉ１
Ａ
Ｃ
Ｉ２
Ｒ３
Ｒ
Ｉ３
Ｄ２
Ｅ２
Ｅ
以Ａ点为起点： Ｉ１Ｒ１＋Ｅ１－Ｉ２Ｒ２－Ｅ２＋Ｉ３Ｒ３＝０ 或：Ｉ１Ｒ１－Ｉ２Ｒ２＋Ｉ３Ｒ３＝－Ｅ１＋Ｅ２
回路绕行方向（可以任意选择） 注意两个方程中Ｅ的正、负取值。
请问：下列电路有几条支路、几个节点、几个 回路、几个网孔。
答： 6条支路 4个节点 7个回路 3个网孔
二、基尔霍夫电流定律KCL（节点电流定律）：
a) 电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和，等于流出 节点的电流之和。
∑I入=∑I出
Ｉ１+Ｉ５＝Ｉ２+Ｉ３+Ｉ４
b) 在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。
基尔霍夫电压定律：在任一时刻，对任一闭合回 路，沿回路绕行方向上各段电压代数和等于零。
应用基尔霍夫第二定律时要注意电阻压降和电源 电动势的正负确定；此定律还可推广用于不闭合的 假想回路。

第一章：基尔霍夫定律简介1.1 基尔霍夫定律的发现及意义1.2 基尔霍夫定律的应用范围1.3 基尔霍夫定律与电路分析的关系第二章：基尔霍夫电流定律（KCL）2.1 基尔霍夫电流定律的表述2.2 基尔霍夫电流定律的证明2.3 基尔霍夫电流定律在电路分析中的应用实例第三章：基尔霍夫电压定律（KVL）3.1 基尔霍夫电压定律的表述3.2 基尔霍夫电压定律的证明3.3 基尔霍夫电压定律在电路分析中的应用实例第四章：基尔霍夫定律在复杂电路中的应用4.1 基尔霍夫定律在多个节点电路中的应用4.2 基尔霍夫定律在多个回路电路中的应用4.3 基尔霍夫定律在含有多个电源的电路中的应用第五章：基尔霍夫定律在实际工程中的应用案例分析5.1 基尔霍夫定律在电子电路中的应用案例5.2 基尔霍夫定律在电力电路中的应用案例5.3 基尔霍夫定律在其他领域中的应用案例第六章：基尔霍夫定律的数学表达及符号约定6.2 电流和电压的参考方向6.3 基尔霍夫定律的符号约定第七章：基尔霍夫定律的解析解法7.1 基尔霍夫定律的直接解法7.2 基尔霍夫定律的间接解法7.3 基尔霍夫定律解法的优势和局限性第八章：基尔霍夫定律的数值解法8.1 基尔霍夫定律的数值解法原理8.2 基尔霍夫定律的常见数值解法算法8.3 基尔霍夫定律数值解法的应用实例第九章：基尔霍夫定律与现代电路分析技术9.1 基尔霍夫定律与SPICE模拟器的结合9.2 基尔霍夫定律在电路仿真中的应用9.3 基尔霍夫定律在电路优化设计中的应用第十章：基尔霍夫定律在工程实践中的应用案例分析10.1 基尔霍夫定律在通信电路中的应用案例10.2 基尔霍夫定律在控制系统中的应用案例10.3 基尔霍夫定律在其他工程领域的应用案例第十一章：基尔霍夫定律的实验验证11.1 基尔霍夫定律的实验设置11.2 基尔霍夫定律的实验过程11.3 实验结果与理论分析的对比第十二章：基尔霍夫定律的局限性及拓展12.1 基尔霍夫定律的局限性12.2 基尔霍夫定律的拓展理论12.3 拓展理论在电路分析中的应用第十三章：基尔霍夫定律与其他电路分析方法的结合13.1 基尔霍夫定律与节点电压法的关系13.2 基尔霍夫定律与回路电流法的关系13.3 基尔霍夫定律与其他电路分析方法的比较第十四章：基尔霍夫定律在新技术中的应用14.1 基尔霍夫定律在可再生能源领域的应用14.2 基尔霍夫定律在物联网电路中的应用14.3 基尔霍夫定律在新型传感器电路中的应用第十五章：基尔霍夫定律的综合应用与挑战15.1 基尔霍夫定律在现代电路设计中的综合应用15.2 基尔霍夫定律在面临挑战时的应对策略15.3 基尔霍夫定律在未来电路技术发展中的展望重点和难点解析本文主要介绍了基尔霍夫定律的基本概念、数学表达、解法方法、实验验证以及在现代电路技术和工程实践中的应用。

详细描述
环路是指电路中任意一个闭合的路径，环路电压定律表明在 任意一个闭合环路上，沿环路方向上各段电压的代数和等于 零。这个定律可以用于分析电路中各元件之间的电压关系。
电阻、电导与电位的概念
总结词
电阻是表示电路对电流阻碍作用的物理量，电导是电阻的倒数，电位是表示电场中某一点的电势。
详细描述
电阻是电路中常见的元件，它阻碍电流的流动，通常用欧姆表示。电导是电阻的倒数，即1/R，用于 衡量电路导电能力的大小。电位是电场中某一点的电势，通常用伏特表示，可以用于分析电路中各点 的电势分布。
通过对实验数据的分析，可以验证 基尔霍夫定律是否成立。
案例一：单电源电路
电路设计
单电源电路是指由一个电源和若干个电阻组成的电路。
基尔霍夫定律的应用
在单电源电路中，基尔霍夫定律可以用来计算电流的大小和方向。
实验验证
通过实验测量电流的大小和方向，可以验证基尔霍夫定律的正确性 。
案例二：复杂电路
电路设计
03
基尔霍夫定律的运用
支路电流法
支路电流法是基尔霍夫定律在复杂电路中的一种应用方法，其基本原理是：在任何 一个闭合电路中，各支路电流的代数和等于零。
应用支路电流法时，首先需要确定各支路的电流方向，然后根据基尔霍夫定律列出 各支路电流的方程式，最后解方程组求得各支路电流。
支路电流法的优点是能够直接得出各支路电流的值，适用于支路数较少且各支路电 流易于测量的电路。
基尔霍夫节点电流定律是指在任意一个节点上，所有流入的电流之和等于所有流 出的电流之和。
详细描述
节点是指电路中任意一个连接点，节点电流定律表明在任意一个节点上，所有流 入的电流之和等于所有流出的电流之和，即电流的总量守恒。这个定律可以用于 分析电路中各支路电流之间的关系。

KCL定律的第二种表述： 在任一瞬间通过电路中任一节点的电
流代数和恒等于零。即：I 0
测一测
一、填空题 1．同一支路中流经各元件的电流 相等。 2．在左图所示电路中，I1= 5 A 。
二、判断题
1．电路中任一节点流入电流之和一定等于流出电流之和。(√ )
2．电路中的回路一定是网孔。 (× )
归纳总结
节点：三条或三条以上支路的连接点
c、d、e、f 到底 是不是：电路中的任一闭合路径
回路：acdba、abfea、 acdbfea
网孔：回路内不含有支路，是不可再分的回路
网孔：acdba、abfea
网孔一定是回路 ，回路不一定是 网孔！
帮助
支路：6条 节点：4个 回路：7个 网孔：3个
应用基尔霍夫第一定律时要注意电流实 际方向与参考方向的关系，此定律还可将节 点推广成一个任意假定的封闭面。
作业：学案
谢谢！
基尔霍夫电流定律 （Kirchhoff 's Current Law，KCL）
基尔霍夫电压定律 （Kirchhoff 's Voltage Law，KVL)
常用术语
支路：由一个或几个元件组成的无分支电路
支路：由一个或几个元件组成的无分支电路
支路：acdb、ab、aefb
节点：三条或三条以上支路的连接点
上一页 下一页 结束
试一试
1、电路如图所示，求I1、I2的大小。
10A
I2
A
B
3A
5A
10A
I1
2A
实例进阶
已知I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，I4 = 12 mA，试 求其余电阻中的电流I2、I5、I6
解：节点a：I1=I2+I3 则 I2=I1I3=25 16=9mA

基尔霍夫电流定律
202X
界面
讲课环节
一、复杂电路的四个常用概念
支路
回路
节点
网孔
1.支路：
US1
03
支路1： a- R1 - Us1 -c 支路2： a- R2 – Us2- c 支路3： a- R3 -c
I3
d
01
I1
02
a
c R3 R1 R2 I2 US2 b 一个或几个元件串联而成的无分支电路
03
课后作业
巩固性作业（必做题）： 23页 6和7题 拓展性作业（选做题）： 请同学试用KCL定律解释“单线带电操作的安全性” 预习下节课的内容： 基尔霍夫电压定律
Thank You !
说明正负号代表的意义
1
2
3
4
I1+I2 =I3
判断电路中电流之间的关系
E1
E2
R
R
R
R
R
I1
I2
I3
A
由节点A可知
从电路右端可得
3.知识推广
基尔霍夫电流定律可以推广 应用于任意假定的封闭面
结论
课堂小结
四个基本概念： 支路、节点、回路、网孔
01
基尔霍夫电流定律：
02
基尔霍夫电流定律的知识推广
US1
c
R3
R1
I1
R2
I2
I3
US2
a
d
b
节点：a c
三条或三条以上支路的连接点
2.节点
c
R3
R1
R2
US1
US2
a
d
b
电路中任一个闭合路径
3.回路：

基尔霍夫电流电压定律课件
2023-11-07
目 录
• 基尔霍夫电流电压定律概述 • 基尔霍夫电流定律 • 基尔霍夫电压定律 • 基尔霍夫电流电压定律的实验验证 • 基尔霍夫电流电压定律的应用场景与案例 • 基尔霍夫电流电压定律的意义与未来发展
01
基尔霍夫电流电压定律概 述
定义与背景
基尔霍夫电流电压定律是电路分析的基本定律之一，它指出在任意一个闭合电路 中，各支路电流的代数和等于零，即∑I=0。
例如，假设有一个节点上有三条支路，分别为I1、I2和I3，其中I1和I2流入节点，I3流出节点，则KCL 可表示为：I1+I2=I3。
定律的实例应用
以一个包含两个电阻R1和R2的简单 电路为例，假设R1和R2之间有一个 节点，当电流I1和I2分别流入R1和 R2时，根据KCL，流入节点的电流 之和（I1+I2）等于流出节点的电流 ，即0。
原理
基尔霍夫电流电压定律是电路分析的基本 定律之一，它指出在任意一个闭合电路中 ，各支路电流的代数和等于零，各支路电 压的代数和等于零。
实验设备与步骤
设备：电源、电阻器、电容器、开关、导线等。
步骤
1. 搭建实验电路，包括电源、电阻器、电容器、开 关和导线等。
2. 连接好电路后，打开开关，用多用电表测量 各支路电流和电压。
未来发展趋势与展望
拓展应用领域
随着科学技术的发展，基尔霍 夫电流电压定律将在更多的领 域得到应用，例如物联网、智
能制造、新能源等。
改进数值计算方法
针对现有数值计算方法的不足 ，未来将会有更加高效和精确 的计算方法出现，进一步提高
电路分析的效率。
结合新技术
未来的研究将更加注重将基尔 霍夫电流电压定律与新技术相 结合，如人工智能、机器学习 等，以实现更加智能化和自动

电压参考方向的表示方法：
（1）极性法
+
a
（2）箭头法
u_ ub
a
b
（3）双下标法
uab
a
b
参考方向与实际方向的关系：
u >0，参考方向与实际方向一致
u <0，参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。
（ 于A2）点有从什方么向相上同看？，I3、I4对
流出A点
R1 I1
R3 I3
I2 R2
A
I4
R4
图2-4 复杂直流电路
得的A点电出的流结电之论流和：之等流和于进。流A 出点
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
【练习2】下图中，I1=2A，I2=3A，I3=2A，试求I4的大
小和方向。
解 由基尔霍夫第一定律可知： I1+I3+I4=I2 或 I1+(-I2)+I3+I4=0
代入已知值得：
R2 I1
I2 I3
R1 R4
R3 I4
2+(-2)+I4=3，I4=3A
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
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”

基尔霍夫电流定律
04
的验证
实验设备与材料
电流表
测量电路中的电流 。
导线
连接电路元件。
电源
提供稳定的直流或 交流电压。
电阻器
用于模拟电路中的 电阻元件。
示波器
用于观察电压和电 流波形。
实验步骤与操作
1. 搭建电路
使用提供的设备和材料，按照要求搭 建一个简单的电路，包含电源、电流 表、电阻器和导线。
THANKS.
03
利用基尔霍夫电流定律和电压定律，结合非线性元件的特性进
行计算和分析。
时变电路的扩展
01
时变电路
在电路中，如果元件的电压和电 流随时间变化，则称为时变电路 。
02
基尔霍夫电流定律 的时变电路扩展
在时变电路中，基尔霍夫电流定 律仍然适用，但需要考虑时间变 化对电流的影响。
03
时变电路的分析方 法
利用基尔霍夫电流定律和电压定 律，结合时间变化对元件特性的 影响进行计算和分析。
利用基尔霍夫电流定律和电压定律，结合电路图进行计算和分析。
非线性电路的扩展
非线性电路
01
在电路中，如果元件的电压和电流不成线性关系，或者随时间
变化，则称为非线性电路。
基尔霍夫电流定律的非线性电路扩展
02
在非线性电路中，基尔霍夫电流定律仍然适用，但需要考虑到
元件特性的非线性关系。
非线性电路的分析方法
计算交流阻抗和功率
利用基尔霍夫电流定律，可以计算交流电路中的阻抗和功率，从而分析
电路的性能和效率。
03
解决交流谐振问题
在交流谐振电路中，可以利用基尔霍夫电流定律分析谐振的条件和影响
，优化电路的设计和性能。

支路电流法
节点电位法的定义：节点电位法是一种以节点电位为未知量，通过列写KCL方程和KVL方程，解方程组得出各节点电位的方法。节点电位法的适用范围：节点电位法适用于求解多结点、多支路、多网孔的复杂电路。节点电位法的步骤定义各节点的电位。根据KCL列出各节点的电流方程。根据KVL列出各网孔的电压方程。联立所有方程，解得各节点电位。
xx年xx月xx日
基尔霍夫电流电压定律课件优质课件
contents
目录
简介基尔霍夫电流电压定律电路分析方法电路实例分析实验与实践学生须知与常见问题
01
简介
1
课程背景
2
3
电路分析是电子和电气工程的重要基础课程之一
基尔霍夫电流电压定律是电路分析的基本定律之一
本课件旨在帮助学生更好地理解和掌握基尔霍夫电流电压定律
06
| 序号 | 电阻值（Ω） | 电流（A） | 电压（V） |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | 10 | 0.5 | 5.0 |
| 2 | 20 | 0.25 | 5.0 |
| 3 | 40 | 0.125 | 5.0 |
实验数据记录与处理
通过实验数据，我们发现无论电阻值如何变化，流经电源的电流和其两端的电压成正比，且各支路电流之和等于零。这就验证了基尔霍夫电流电压定律的正确性。同时，实验过程中学生通过实际操作，提高了实验技能和电路分析能力。
节点电位法
网孔电流法的定义：网孔电流法是一种以网孔电流为未知量，通过列写KVL方程，解方程得出各网孔电流的方法。
网孔电流法的适用范围：网孔电流法适用于求解多网孔、多支路、多结点的复杂电路。
网孔电流法的步骤
1. 定义各网孔的电流方向。

基尔霍夫定律的总结和重点
重点
电路中电荷守恒和电势差守恒。
总结
基尔霍夫定律是描述电路中电荷守恒和电势差守恒的物理定律，是电路设计与实验过程中不 可缺少的理论基础。
继续学习
探索更广泛的电子与通信科学，继续学习这个激动人心的领域中的更多精彩内容。
ห้องสมุดไป่ตู้
基尔霍夫定律的应用案例
电路板
电路板是基尔霍夫定律重要应用。
电路图
电路图是基尔霍夫定律计算电压、电流的重要工 具。
基尔霍夫定律的实验演示
材料
电源、电线、电阻、万用表。
步骤
• 连接电路 • 读取电压和电流 • 使用基尔霍夫定律计算
结果
成功验证基尔霍夫定律，实 验结果与理论相符。
基尔霍夫定律的局限性
探索基尔霍夫定律
了解基尔霍夫定律，探索电路世界中的奥秘。
什么是基尔霍夫定律
1 介绍
基尔霍夫定律是描述闭合电路中电荷守恒和电势差守恒的物理定律。它是电路中电流和 电压之间的关系。
2 公式和定义
基尔霍夫第一定律：闭合电路中，任意一个电路节点的电流之和等于零。 基尔霍夫第二定律：闭合电路中，以任何一个电路环为边界的电压之和等于零。
1 交流电路
2 复杂电路
基尔霍夫定律只适用于直流电路，不适用 于交流电路。
对于复杂的电路系统，应用基尔霍夫定律 的计算会变得很困难。
基尔霍夫定律的扩展和进一步研究
电路模拟软件
电路模拟软件可以帮助进行基尔霍夫定律计算， 加快电路设计进程。
扩展理论
基于物理学的质点的动量守恒定律，我们可以类 比到多体系统或者机械模型中。

(2) 电阻元件的端电压为 ±RI，当电流 I 的参考方向与回路绕 行方向一致时，选取“+”号；反之，选取“-”号；
(3) 电源电动势为 E，当电源电动势的标定方向与回路绕行 方向一致时，选取“+”号，反之应选取“-”号。
谢谢观赏
基尔霍夫定律
第一节 基尔霍夫定律
一、常用电路名词 二、基尔霍夫电流定律(节点电流定律) 三、基尔霍夫电压定律(回路电压定律)
一、常用电路名词
以图 3 - 1 所示电路为例说明常用电路名词。 1.支路：电路中具有两个端钮且通过同一电流的无分支 电路。如图 3 - 1 电路中的 ED、AB、FC 均为支路，该电路的 支路数目为 b = 3。
图 3-2 电流定律的举例说明
电流定律的第二种表述：在任何时刻，电路中任一节点上的 各支路电流代数和恒等 于零，即 I 0。
一般可在流入节点的电流 前面取“”号，在流出节点的 电流前面取“-”号，反之亦可。 例如图 3-2 中，在节点 A 上：
I1 - I2 I3 - I4 - I5 0
图 3-2 电流定律的举例说明
图 3-5 例题 3-1
【例3-1】如图 3-5 所示电桥电路，已知 I1 = 25 mA，I3 = 16 mA，I4 = 12 mA，试求其余电阻中的电流 I2、 I5、I6。
解： 在节点 a 上：I1 = I2 + I3，则 I2 = I1- I3 = (25 - 16) mA = 9 mA 在节点 d 上：I1 = I4 + I5，则 I5 = I1 - I4 = (25 - 12) mA = 13 mA 在节点 b 上：I2 = I6 + I5，则I 6 = I2 - I5 = (9 - 13) mA = -4 mA

节点C IC＋IBC－ICA＝0 以上三式相加： IA＋IB＋IC ＝0
基尔霍夫电流定律可以推广应用于任意假定的封闭面
任务四:基尔霍夫电流定律的推广
判断电路中电流之间的关系
R1 I1
I3=I1+I2
E1
R5
I2
A
R3
E2
R2
I3
R4
思考：
1.电路中I1和I2的关系：I1=I2 2.若一条导线断开 I1=0
2023最新整理收集 do
something
创设情境，引出任务
E
R2
R3
R1
E1
E2
R3
R1
R2
可以用电阻的串并联进行化简
不能用电阻的串并联进行化简
（简单电路）
分 析 工 具
欧姆定律
（复杂电路）
分 析 工 具
• 这一难题，早在1847年， 就被21岁的基尔霍夫(德国科 学家)成功地解决了。
•
当时他刚从大学毕业，第
应用定律的步骤
①假设电流的参考方向 ②确定节点 ③列节点电流方程
（列方程时，说明对哪一个节点应用定律） ④解方程，求出未知电流的大小与方向
（若电流出现负值，必须用文字加以说明负号的 含义。）
例2：列出下图中各节点的节点电流方程
解：取流入为正
结论：
节点A IA+ICA－IAB＝0 节点B IB＋IAB－IBC＝0
A
C
4.网孔：内部不含有支路的回路叫网孔。
上述的回路中哪些是网孔？
思考
网孔和回路有什么关系？
任务一:复杂电路的四个概念
思考
a
R3 b
E1
E2
R1 R2