什么是基尔霍夫定律
基尔霍夫定律kirchhoff laws是电路中电压和电流所遵循的基本规律,是分析和计算较为复杂电路的基础,1845年由德国物理学家g.r.基尔霍夫(gustav robert kirchhoff,1824~1887)提出。它既可以用于直流电路的分析,也可以用于交流电路的分析,还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时,仅与电路的连接方式有关,而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。
基本概念
⑴ 支路:由一个或几个元件首尾相接组成的无分支电路。图
中共有5条支路,支路电流分别标于图中。
⑵ 节点:三条或三条以上支路的连接点。图中共有a、b、c三个节点。
⑶ 回路:电路中任何一个闭合路径。图中共有6个回路。
⑷网孔:中间无任何支路穿过的回路。网孔是最简单的回路,或是不可再分的回路。,图中最简单的回路ar1r2a,ar2r4ba,br4r5b三个是网孔。
基尔霍夫第一定律
⑴ 内容:在任一瞬间,对电路中的任一节点,流进某一节点的电流之和恒等于
流出该节点的电流之和。
⑵ 公式:∑i入=∑i出
⑶ 定律讨论的对象:节点电流(故基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律)。
i1+i3+i2+i4+i5=0,即:∑i=0
上式表明:若规定流入节点的电流以为“+i”,流出节点的电流为“-i”,则节点电流定律又可叙述为:在任一瞬间通过电路中任一节点,流入(或流出)该节点电流的代数和恒等于零。
基尔霍夫第二定律(回路电压定律)
⑴内容:在任一瞬间,对任一闭合回路,沿回路绕行方向上各段
电压代数和恒等于零。
⑵公式:∑u=0
⑶定律讨论的对象:回路上的电压(故基尔霍夫第二定律又称为回路电压定律)。
对于电路中的任意一个回路(此回路断开与否均可)。有:电动势的代数和等于电压降的代数和。其数学表达式为:∑e=∑ir=∑u电动势和电压降的正负由方向确定,即电动势和电压降的正方向与回路的循行方向一致时取正,反之取负。
上式表明:在任一回路循环方向中,回路中各电动势的代数和恒等于各电阻上电压降的代数和。
基尔霍夫定律的应用
基尔霍夫电流定律(kcl)描述了电路中各支路的电流之间的关系,
基尔霍夫电压定律(kvl)描述了电路中各支路电压之间的关系,它们都与电路元件的性质无关,而只取决于电路的连接方式。所以我们把这种约束关系称为连接方式约束或拓扑约束,而把根据它们写出来的方程分别称为kcl约束方程和kvl约束方程。
基尔霍夫第一定律的推广:节点电流不仅适用于节点,还可推广于任意假设的封闭面来说,它仍然成立。下图电路中闭合面所包围的是一个三角形电路,有三个节点。
基尔霍夫第二定律的推广:可以推广到用于不完全由实际元件构成的假想回路,如图所示。
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