2021-2022学年高二物理竞赛课件：电路和磁路 .pptx

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1、1 电路和磁路电路和磁路电路和磁路电路和磁路 2 13-1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 13-2 交流电和交流电路的基本概念交流电和交流电路的基本概念 13-3 交流电路的矢量图解法交流电路的矢量图解法 13-4 交流电路的复数解法交流电路的复数解法 13-5 交流电的功率交流电的功率 *13-6 串联共振电路串联共振电路 13-7 磁路和磁路定律磁路和磁路定律 第十三章第十三章 电路和磁路电路和磁路 3 13-1 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 一、一、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律(Kirchhoffs first law)表述：表述：汇集同一节点的各支路电流的代数和必定为零。汇集同一节点的各支

2、路电流的代数和必定为零。支路支路:电源和电源和(或或)电阻串联而成的电流通道电阻串联而成的电流通道回路回路:几条支路围成的闭合通道几条支路围成的闭合通道 节点节点:三条或三条以上支路的汇集点。三条或三条以上支路的汇集点。各节点都可各节点都可列出方程式，统称为基尔霍夫第一方列出方程式，统称为基尔霍夫第一方程组，或节点电流方程组。程组，或节点电流方程组。基本概念：基本概念：4 基尔霍夫第一定律的基尔霍夫第一定律的依据依据：恒定电流条件：恒定电流条件 如图作一包围节点如图作一包围节点P闭合曲面闭合曲面S，运，运用恒定电流条件用恒定电流条件 积分只有在导体与积分只有在导体与S截面上才不为零，而这个积分

3、正截面上才不为零，而这个积分正是该支路上的电流是该支路上的电流,可得基尔霍夫第一定律。可得基尔霍夫第一定律。电路中电路中n个节点可以列出个节点可以列出 n-1个独立方程，称为基尔霍个独立方程，称为基尔霍夫第一方程组，或节点电流方程组。夫第一方程组，或节点电流方程组。5列基尔霍夫第一方程组遵循的约定：列基尔霍夫第一方程组遵循的约定：1.标定支路电流方向标定支路电流方向：对各支路电流及方向作出假设：对各支路电流及方向作出假设 2.确定电流正负确定电流正负：根据电流的标定方向，从节点流：根据电流的标定方向，从节点流出的电流为出的电流为“+”，流向节点的电流为，流向节点的电流为“-”；3.求解得到实际

4、电流大小和方向求解得到实际电流大小和方向：若解出电流为正（若解出电流为正（负负）值，表示该支路电流的实际）值，表示该支路电流的实际 方向与所设标定方向一致（方向与所设标定方向一致（相反相反）1.设未知变量设未知变量I1 I2 I3 P 2.根据电流正负写方程根据电流正负写方程 3.求解需要更多条件求解需要更多条件 6二、基尔霍夫第二定律二、基尔霍夫第二定律（Kirchhoffs second law）取某闭合电路就是绕行环路取某闭合电路就是绕行环路L，环路定理表示沿该闭，环路定理表示沿该闭合电路一周电势降落的代数和一定等于零。合电路一周电势降落的代数和一定等于零。各回路都可列出方程式，统称为基

5、尔霍夫第二方程各回路都可列出方程式，统称为基尔霍夫第二方程组，或回路电压方程组。组，或回路电压方程组。定律表述定律表述：一个回路中电阻上电势降落的代数和必定：一个回路中电阻上电势降落的代数和必定等于电源电动势的代数和等于电源电动势的代数和 静电场环路定理静电场环路定理 m个独立回路可列出个独立回路可列出m个独立方程，合称基尔霍夫个独立方程，合称基尔霍夫第二方程组（或回路电压方程组）第二方程组（或回路电压方程组）定律依据：定律依据：7列基尔霍夫第二方程组遵循的约定：列基尔霍夫第二方程组遵循的约定：对各回路设定一绕行方向，对各回路设定一绕行方向，作为该回路电势降落的标作为该回路电势降落的标定方向；

6、定方向；电阻电势电阻电势:当支路上电流的标定方向与绕行方向一致当支路上电流的标定方向与绕行方向一致(相反相反)时时,支路上电阻的电势降落前取支路上电阻的电势降落前取“+”(-)电源电势电源电势:当电源电动势的方向与绕行方向一致当电源电动势的方向与绕行方向一致(相反相反)时，该电源电动势前取时，该电源电动势前取“+”(-)2.确定电势降落符号：确定电势降落符号：1.设定绕行方向：设定绕行方向：8三、注意几个问题三、注意几个问题 3.电路中若有电路中若有m个独立回路，可以列出个独立回路，可以列出m个独立的回个独立的回路电压方程式。路电压方程式。2.电路中若有电路中若有n个节点，可以列出个节点，可以

7、列出n-1个独立的节点个独立的节点电流方程式电流方程式,另一个可由这另一个可由这n-1个组合得出。个组合得出。4.独立方程的数目要与未知量的数目相等，方程组独立方程的数目要与未知量的数目相等，方程组才有惟一解。才有惟一解。1.对加、减号的约定与给出方程式形式相对应。对加、减号的约定与给出方程式形式相对应。判断电路中独立回路的数目，可以把电路看作鱼网，判断电路中独立回路的数目，可以把电路看作鱼网，其中有多少个网孔，就有多少个独立的回路。其中有多少个网孔，就有多少个独立的回路。9例例1：已知已知求电流分布求电流分布1.标定电流方向标定电流方向 设未知变量设未知变量I1 I2 I3 2.设定独立回路

8、绕行方向设定独立回路绕行方向3.写出方程组写出方程组10例例2：一种直流电桥电路，一种直流电桥电路，G是内阻为是内阻为Rg 的检流计，的检流计，电源的电动势为电源的电动势为，内阻忽略不计。，内阻忽略不计。求当电桥平衡求当电桥平衡(检流计中无电流通过，即检流计中无电流通过，即Ig=0)时，时，R1、R2、R3和和R4之间的关系。之间的关系。解解:电路中有四个节点，列出电路中有四个节点，列出三个独立的节点电流方程式三个独立的节点电流方程式 可得可得 I1=I3，I2=I4 当当 Ig=0时，时，11 电路中有三个独立回路，选择图示三个，选定绕行方电路中有三个独立回路，选择图示三个，选定绕行方向为顺时针方向，列出回路电压方程式为向为顺时针方向，列出回路电压方程式为可得可得I1 R1=I2 R2 和和 I1 R3=I2 R4.消去消去I1 和和I2，可求得电桥的平衡条件为，可求得电桥的平衡条件为 R1 R4=R2 R3.I1=I3，I2=I4代入回路电压方程式，代入回路电压方程式，12点击深色键返回原处点击深色键返回原处(G.R.Kirehhoff,18241887)