电子常识
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(KCL)和电压定律(KVL),前者应用于电路中的节点而后者应用于电路中的回路。
1、支路:一个二端元件视为一条支路,其电流和电压分别称为支路电流和支路电压。下图所示电路共有6条支路
2、结点:电路元件的连接点称为结点。图示电路中,a、b、c点是结点,d点和e点间由理想导线相连,应视为一个结点。该电路共有4个结点。
3、回路:由支路组成的闭合路径称为回路
4、网孔:将电路画在平面上内部不含有支路的回路,称为网孔。 图示电路中的{1,2}、{2,3,4}和{4,5,6}回路都是网孔
简单直流电路与复杂直流电路的概念:
1、简单直流电路运用欧姆定律及电阻串、并联能进行化简、计算的直流电路,叫简单直流电路。
2、复杂直流电路不能用电阻串、并联化简的直流电路叫复杂直流电路。
答案是否定的,我们来详细的了解一下什么是基尔霍夫定律。
1、基尔霍夫定律
简单来说,基尔霍夫定律就是闭合电路内,任何一个节点,流入的电流与流出的电流相等(电流定律)。闭合电路内,任何一个节点围绕任何一个回路转一圈,在各个电子元件上的压升等于压降。很容易理解,就是一种守恒罢了。
2、高中电路题
高中电路题考什么?考电路设计啊,考误差分析啊,考为什么小灯泡伏安特性曲线为什么不是一条直线啊,基尔霍夫定律木有任何用啊。
基尔霍夫电压定律有两个,一个是基尔霍夫电压定律KVL,一个是基尔霍夫电流定律KCL。
我们先来看看基尔霍夫的电压定律KVL:
基尔霍夫电压定律KVL,是电气知识的基础。包括电子技术、高低压配电网技术、电器理论等等,它无所不在,永远也不会过时,也不会被任何其它定律所取代。
我们看下图:
这是一个闭合回路。闭合回路的形状是无所谓的,矩形、圆形都行,只要闭合就行。
图中,我们从a点出发,经过b点、c点和d点,再返回到a点,由此构成闭合路径。有了闭合路径的概念后,我们就可以建立KVL的概念:基尔霍夫电压定律KVL指的是:沿着一条闭合路径,电位上升和下降得代数和为零。
KVL的表达式为:
由KVL的定义,可以推出如下结论:(1)因为E-U1-U2=0,所以E=U1+U2也即:串联电路中,电源电压等于电路中电压降之和。
(2)
其中,Us为电压升高值,Uj为电压降落值。它表示,闭合回路中电压上升之和等于电压下降之和。至于电压方向,我们选逆时针也行,顺时针也行,两者的结果是一致的。那么由基尔霍夫电压定律KVL能推出什么结论呢?
第一个结论:串联电路的分压定律;第二个结论:串联电路中的元件位置可以互换。
与KVL相关联的几个结论是:电阻的串并联公式,还有并联电路的功率分配等等。
我们再看基尔霍夫电流定律KCL:
流入一个节点(或者区域)的电流之和等于流出该节点(或者区域)的电流之和。
KCL的表达式为:
由KCL我们能得到并联电路的分流定律,以及电压源的并联,以及开路和短路效应。
基尔霍夫电压定律和电流定律的其它应用:若我们仅仅以为基尔霍夫的这两个定律只能用于直流回路,那就错了。KVL和KCL也能用于交流回路,只不过这时的电压和电流关系要用相量来表示。特别地,电阻要换成阻抗。
KVL和KCL也能用于晶体管电路,以及电力电子电路,当然这时的分析就复杂得多。对于电阻,我们更多地是使用动态电阻来分析元器件的工作特性,并由此出现正电阻、负电阻和零电阻的概念。
甚至,我们还能把基尔霍夫的定律应用到磁路计算中,例如磁路计算的基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。交流磁路计算的基尔霍夫第一定律,即磁通连续性定理在交流磁路中的表达形式:
它表示在同一节点中流出的所有磁通瞬时值之和为零。交流磁路计算的基尔霍夫第二定律:在正弦交流下,磁路任意支路的磁动势为,则磁路的标量磁位拉普拉斯方程在交流磁路中的形式为:
说明,磁路中任意一回路内各支路的磁压降的代数和,等于该回路内各支路磁动势的代数和。
结论:
题主的这个问题是针对高中课程的,但我已经把它引申到大学物理和电路分析中去了。目的是什么呢?让中学生们开开眼吧,别总盯着中学的电阻串并联,基尔霍夫定律的应用面还广着呢。
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