PAGEPAGE１６汽車電工電子基礎教案課題項目三任務三基爾霍夫定律計算計劃學時2學時課堂類型任務驅動型授課時間教學目標知識目標：理解基爾霍夫第一定律、第二定律的基本概念、原理和公式培養(yǎng)學生分析電路的能力，并能夠根據實驗數據進行推導和解釋，并能夠熟練運用KVL和KCL能力目標：掌握如何使用基爾霍夫定律解決汽車電路的實際問題通過問題解決活動和案例分析，培養(yǎng)學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力素養(yǎng)目標：通過小組合作和討論，培養(yǎng)學生的合作精神和交流能力和嚴謹的學習態(tài)度培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和探究精神，讓學生激發(fā)對到汽車專業(yè)的學習興趣和專業(yè)認同感教學重點、難點1、電路相關概念2、KVL和KCL及運用教學方法項目式教學法教學內容教學內容教學內容教學內容教學內容教學內容【知識鏈接】一、常用電路名詞以圖3-3-1所示電路為例說明常用電路名詞。圖3-3-1支路：電路中具有兩個端鈕且通過同一電流的無分支電路。如圖所示電路中的ED、AB、FC均為支路，該電路的支路數目為b=3。節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的連接點。如圖所示電路的節(jié)點為A、B兩點，該電路的節(jié)點數目為n=2?；芈罚弘娐分腥我婚]合的路徑。如圖所示電路中的CDEFC、AFCBA、EABDE路徑均為回路，該電路的回路數目為L=3。網孔：不含有分支的閉合回路。如圖所示電路中的AFCBA、EABDE回路均為網孔，該電路的網孔數目為m=2。網絡：在電路分析范圍內網絡是指包含較多元件的電路。二、基爾霍夫電流定律(節(jié)點電流定律)1.電流定律(KCL)內容電流定律的第一種表述：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點中的電流之和，恒等于從該節(jié)點流出的電流之和，即ΣI流入=ΣI流出例如圖3-3-2所示電路中，在節(jié)點A上：I1＋I3=I2＋I4＋I5圖3-3-2電流定律的舉例說明1電流定律的第二種表述：在任何時刻，電路中任一節(jié)點上的各支路電流代數和恒等于零，即ΣI=0。一般可在流入節(jié)點的電流前面取“+”號，在流出節(jié)點的電流前面取“-”號，反之亦可。例如圖3-3-3所示電路中，在節(jié)點A上：I1-I2+I3-I4-I5=0圖3-3-3電流定律的舉例說明2在使用電流定律時，必須注意：（1）對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出(n-1)個獨立的電流方程。（2）列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數值。為分析電路的方便，通常需要在所研究的一段電路中事先選定(即假定)電流流動的方向，叫做電流的參考方向，通常用“→”號表示。電流的實際方向可根據數值的正、負來判斷，當I>0時，表明電流的實際方向與所標定的參考方向一致；當I<0時，則表明電流的實際方向與所標定的參考方向相反。2.KCL的應用舉例：（1）對于電路中任意假設的封閉面來說,電流定律仍然成立。如圖3-3-4所示電路中，對于封閉面S來說，有I1+I2=I3。圖3-3-4電流定律的應用舉例1（2）對于網絡(電路)之間的電流關系，仍然可由電流定律判定。如圖3-3-5所示電路中，流入電路B中的電流必等于從該電路中流出的電流。圖3-3-5電流定律的應用舉例2（3）若兩個網絡之間只有一根導線相連，那么這根導線中一定沒有電流通過。（4）若一個網絡只有一根導線與地相連，那么這根導線中一定沒有電流通過。【例1】如圖3-3-6所示電橋電路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12mA，試求其余電阻中的電流I2、I5、I6。圖3-3-6解：在節(jié)點a上：I1=I2+I3，則I2=I1-I3=(25-16)mA=9mA在節(jié)點d上：I1=I4+I5，則I5=I1-I4=(25-12)mA=13mA在節(jié)點b上：I2=I6+I5，則I6=I2-I5=(9-13)mA=-4mA說明：電流I2與I5均為正數，表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相同，I6為負數，表明它的實際方向與圖中所標定的參考方向相反。三、基爾霍夫電壓定律(回路電壓定律)1.電壓定律(KVL)內容在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零，即ΣU=0。如圖3-3-7所示電路，說明基夫爾霍電壓定律沿著回路abcdea繞行方向，有Uac=Uab+Ubc=R1I1+E1，Uce=Ucd+Ude=-R2I2-E2，Uea=R3I3，則Uac+Uce+Uea=0，即R1I1+E1-R2I2-E2+R3I3=0圖3-3-7電壓定律的舉例說明上式也可寫成R1I1-R2I2+R3I3=E1+E2對于電阻電路來說，任何時刻，在任一閉合回路中，各段電阻上的電壓降代數和等于各電源電動勢的代數和，即ΣRI=ΣE。2.利用RI=E列回路電壓方程的原則(1)標出各支路電流的參考方向并選擇回路繞行方向(既可沿著順時針方向繞行，也可沿著逆時針方向繞行)。(2)電阻元件的端電壓為±RI，當電流I的參考方向與回路繞行方向一致時，選取“+”號；反之，選取“-”號。(3)電源電動勢為E，當電源電動勢的標定方向與回路繞行方向一致時，選取“+”號，反之應選取“-”號。四、支路電流法以各支路電流為未知量，應用基爾霍夫定律列出節(jié)點電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，從而可確定各支路(或各元件)的電壓及功率，這種解決電路問題的方法叫做支路電流法。對于具有b條支路、n個節(jié)點的電路，可列出(n-1)個獨立的電流方程和b-(n-1)個獨立的電壓方程。【例2】如圖3-3-8所示電路，已知：E1=42V，E2=21V，R1=12Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，試求：各支路電流I1、I2、I3。圖3-3-8解：該電路支路數b=3、節(jié)點數n=2，所以應列出1個節(jié)點電流方程和2個回路電壓方程，并按照RI=E列回路電壓方程的方法：(1)I1=I2+I3(任一節(jié)點)(2)R1I1+R2I2=E1+E2(網孔1)(3)R3I3-R2I2=-E2(網孔2)代入已知數據，解得：I1=4A，I2=5A，I3=1A。電流I1與I2均為正數，表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相同，I3為負數，表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相反?！救蝿諏嵤吭O計并連接一個汽車電路中，由蓄電池、發(fā)電機、負載組成，其電路的等效電路圖如圖圖3-3-9所示,E1=5V,r1=1Ω,E2=9V,r2=6Ω,R2=2Ω,R1=3Ω,求各支路電流并測量驗證。圖3-3-91.準備工作按表3-3-1準備工具、設備、元器件及導線，檢查設備外觀是否完好。表3-3-1復雜電路元器件清單表序號名稱型號與規(guī)格單位數量1蓄電池5VDC/9VDC塊22開關只13燈12V/10W只14熔斷器10A只15導線BVR1.0mm2根若干6負載1Ω、2Ω、3Ω只32.連接電路依照圖3-3-9連接電路，測量支路電流和總電流。將操作結果填入表3-3-2。表3-3-2復雜電路操作結果表步驟操作方法操作現象現象說明1支路電流I12支路電流I23總電流I3.清理現場實操結束，斷開電源，拆除導線，按6s要求，清理現場，收拾工具、設備，整理操作臺，清掃場地，完成任務評價表。【任務評價】分析復雜電路任務評分標準見表3-3-3表3-3-3分析復雜電路分析任務評分標準任務名稱組別學生姓名工位號用時長序號評價項目評價要點配分學生自評小組互評教師評價小計1知識理解理解基爾霍夫第一定律的基本概念、原理和公式10理解基爾霍夫第二定律的基本概念、原理和公式10能夠熟練運用KVL和KCL202電路連接能夠分析電路，并能根據實驗數據進行推導和解釋10掌握如何使用基爾霍夫定律解決汽車電路的實際問題10任務表單填寫完整103團隊協(xié)作參與組內學習，分享學習成果104安全文明遵守安全文明操作規(guī)程，無事故發(fā)生105清掃清潔按6s要求清理現場，擺放器件10總分100教師簽名總計教學評價與小結1.依據分析復雜電路分析任務評分標準的打分情況進行課堂點評。2.知識點歸納：基爾霍夫定律是電路分析的基本原理之一，包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）?；鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）：在電路中，任意時刻，流入任意節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和，即ΣI流入=ΣI流出。簡單地說，就是電路中任意節(jié)點的電流代數和為零，即ΣI=0。在使用電流定律時，必須注意：(1)對于含有n個節(jié)點的電路，只能列出(n-1)個獨立的電流方程。(2)列節(jié)點電流方程時，只需考慮電流的參考方向，然后再帶入電流的數值?；鶢柣舴螂妷憾桑↘VL）：在任何時刻，沿著電路中的任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數和恒等于零，即ΣU=0。簡單地說，