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基尔霍夫定律

一个电路能够实现某种确定的功能,这个功能是通过每一个元件的功能与它们之间的配合而体现出来的。每一个元件的功能取决它的电磁特性,它满足特定的电压电流关系(如前面讲的电阻元件、电容元件、电感元件等)。而它们组合起来以后构成一个电路,元件之间的电压关系或电流关系满足基尔霍夫定律。 1. concepts 基本概念 branch 支路 连接在电路中的一个二端元件就是一条支路。通常有确定的电流流过该支路。(这个定义不是普遍的。比方,两个元件串在一起再连在电路里,也只能算一条支路。)
node 结点 支路与支路的连接点叫结点。通常电流在结点处分岔。
loop 回路 由支路构成的闭合通路叫回路。
6个元件,6条支路,4个结点,3个独立回路。 2. kirchhoff's current law 基尔霍夫电流定律kcl kcl的文字表述 “对于集总电路的任一结点,任何时刻流入的电流等于流出的电流(或者流出/入的电流代数和恒等于0)”。
kcl的数学表示: ∑ i ( t ) = 0
kcl的物理含义:电荷守恒 注意:kcl不仅适用于一个结点,也适用于电路的一个部分,如上图的阴影部分:i3=i6。 3. kirchhoff's voltage law基尔霍夫电压定律kvl kvl的文字表述 “在集总电路中,任何时刻,沿任一回路,所有支路电压的代数和恒等于零(或电压降为0)”。 电压值的正负取决于电压参考方向和回路的绕行方向。通常约规定,电压的参考方向与绕行方向一致者,取正号,否则取负号。
kvl的数学表示: ∑ u (t) =0
kvl的物理含义:能量守恒。 4. attention 基尔霍夫定律应用说明 基尔霍夫定律是电路应满足的普遍定律,与具体的元件性质无关; 基尔霍夫定律适用任何集总电路,即非线性、时变电路等; 应用步骤: a. 划分出支路,并编号; b. 指定支路电流、电压参考方向、一般要关联; c. 根据题意选择合适的节点,应用kcl; d. 或根据题意选择合适的回路,应用kvl,注意独立性。
例:应用 kvl 推导串联电阻电路中总电阻与分电阻的关系和分压公式。 按照图中标定的电流电压参考方向和回路绕行方向,应用kvl: -u+u1+u2+…+un = 0 或 u=u1+u2+…+un
因为每一个电阻的电压电流遵守欧姆定律:uk=irk,故有: u = i × r1 + i× r2 +...... +i× rn = i× ( r1+r2+…+rn)
= i re
其中: re=r1+r2+…+rn , 即为总电阻或等效电阻。 uk = irk=( u/re ) rk
即串联电路的分压公式
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