支路电流法教学详案
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1 课题:§3-2支路电流法
教学目的:1、巩固基尔霍夫定律,掌握支路电流法的解题步骤。
2、灵活运用支路电流法分析计算两个网孔的电路。
教学重点:掌握支路电流法分析计算两个网孔的电路。
教学难点:用支路电流法分析解决复杂直流电路。
教者:钱海燕
教学过程:
一、组织教学
二、复习提问
1、 支路、节点、回路、网孔的概念。
(1) 叫支路 ,如图(1)中所示,有 条支路,分别是 。
(2) 叫节点,如图(1)中所示,有 个节点,分别是 。
(3) 回路,如图(1)中所示,有 条回路,分别是 。
(4) 叫网孔,如图(1)中所示,有 个网孔,分别是 。
2、 基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)的内容。
(1) 基尔霍夫电流定律(KCL)的内容是
。
对图(1)中的节点运用KCL列出等式 。
(2) 基尔霍夫电压定律(KVL)的内容是
。
对图(1)中的回路运用KVL列出等式是
。
2 三、讲授新课
引言:凡不能用电阻串并联等效变换化简单的电路,一般称为复杂电路。对于复杂电路我们可以用KCL和KVL推导出各种分析方法,支路电流法是其中之一。
§3-2支路电流法
一、支路电流法
1、内容:
对于一个复杂电路,先假设各支路的电流方向和回路方向,再根据基尔霍夫定律列出方程式求解支路电流的方法叫支路电流法。
2、推导:电路有3条支路,2个节点,即 b=3,n=2,以支路电流为未知量,需要3个独立方程可求解出未知电流。
首先,应用基尔霍夫电流定律列写KCL方程,
对节点B列出:
对节点E列出:
n-1=2-1=1可任选1个方程
它们是非独立的方程。可见,对具有两个节点的电路,应用电流定律只能列出2-1=1个独立方程。
◆一般地说,对具有n个节点的电路应用基尔霍夫电流定律只能得到(n—1)个独立KCL方程。
其次,应用基尔霍夫电压定律列出独立的KVL方程。
通常取网孔回路列出KVL方程。在图中有两个网孔回路。
单孔回路L1列出:
单孔回路L2列出:
◆独立的KVL方程数为单孔回路的数目:b-(n-1)。
应用KCL和KVL,一共列出[(n一1)+b一(n一1)]=b个独立方程,可解出b个支路电流。
3、 应用支路电流法的步骤
对一个具有b条支路,n个节点(b>n )的复杂电路,需列出b个方程式联立求解。
(1) 假定各支路电流的方向和回路的绕行方向。
(2) 选定独立节点,列出独立的(n一1)个KCL电流方程式;
(3) 选定网孔,列出独立的b一(n一1)个KVL电压方程式;
(4) 带入参数,解联立方程组 3 (5) 确定各支路电流的实际方向。
当支路电流计算结果为正值时,其方向和假设方向相同;
当支路电流计算结果为负值时,其方向和假设方向相反。
二、举例
1、如图(1)所示电路,已知E1=42V,E2=21V,电阻R1=12Ω,R2=3Ω,R3=6Ω,求各电阻中的电流。
分析:b=3,n=2需列出3个方程式联立求解,其中选定独立节点,列出1个KCL电流方程式,选定网孔,列出独立的2个KVL电压方程式;
解、(1)假定各支路电流的方向和回路的绕行方向。
设各支路的电流为I1、、I2、和I3,方向如图所示,回路的绕行方向取顺时针方向。
(2)选定独立节点,列出独立的KCL电流方程式;
对节点B列出:
(3)选定网孔,列出独立的KVL电压方程式;
单孔回路L1列出:
单孔回路L2列出:
(4)带入参数,解联立方程组。
解得
(5)确定各支路电流的实际方向
I3为负值,表示I3的实际方向与假定方向相反。 4 2、练习(见练习卷)
三、小结
1、支路电流法的内容
对于一个复杂电路,先假设各支路的电流方向和回路方向,再根据基尔霍夫定律列出方程式求解支路电流的方法叫支路电流法。
2、应用支路电流法的步骤
对一个具有b条支路,n个节点(b>n )的复杂电路,需列出b个方程式联立求解。
(1) 假定各支路电流的方向和回路的绕行方向。
(2) 选定独立节点,列出独立的(n一1)个KCL电流方程式;
(3) 选定网孔,列出独立的b一(n一1)个KVL电压方程式;
(4) 带入参数,解联立方程
(5) 确定各支路电流的实际方向。
四、布置作业
P53 4(1) (2)