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大一基尔霍夫定律例题及答案解析"

2024-04-14 18:34:55 编辑:join 浏览量:603

大一基尔霍夫定律例题及答案解析

一、基尔霍夫第一定律

汇于节点的各支路电流的代数和等于零,用公式表示为:

∑I=0

又被称作基尔霍夫电流定律(KCL)。

基尔霍夫第一定律的理论基础是稳恒电流下的电荷守恒定律。应用时,若规定流出节点的电流为正,则流向节点的电流为负。由此列出的方程叫做节点电流方程。

假设A节点连接着4条支路,那么我们就可以把这四条支路的电流设出来,I1,I2,I3,I4。设流入为正,流出为负,那么总有:I1+I2+I3+I4=0。

对于一个有n个节点的电路,可以列出n-1个独立的方程,组成基尔霍夫第一方程组。

二、基尔霍夫第二定律

沿任意回路环绕一周回到出发点,电动势的代数和等于回路各支路电阻(包括电源的内阻在内)和支路电流的乘积(即电压的代数和)。用公式表示为:

∑E=∑RI

又被称作基尔霍夫电压定律(KVL)。

基尔霍夫第二定律的理论基础是稳恒电场条件下的电压环路定理,即:沿回路环绕一周回到出发点,电位降为零。电流及电动势的符号规则是:人已选定一绕行方向,电流方向与绕行方向相同时电动势符号为正,反之为负。由此列出的方程叫做回路电压方程。

例如在一个简单的回路ABCD上有一个电源E,内阻为r,分别有R1,R2,R3三个电阻。选择绕行方向为顺时针,在这个简单的电路中只有一个回路,所以电流都是I。

那么有: rI+R1I+R2I+R3I=E

其实在更为一般的电路中一个回路的各个边上的电流并不一定相等,但是仍然可以将各个边上的电流设出来(如果未知的话,可以计算出来的就不要设了,表示一下就可以。),用同样的方法进行计算。

1.基尔霍夫定律

①对电路中任何一个节点,流出的电流之和等于流入的电流之和。

或可表达为:汇于节点的各支路电流强度的代数和为零。

若规定流入电流为正,则从节点流出的电流强度加负号。对于有n个节点的完整回路,可列出n个方程,实际上只有 个方程是独立的。

②沿回路环绕一周,电势降落的代数和为零,即

对于给定的回路绕行方向,理想电源,从正极到负极,电势降落为正,反之为负;对电阻及内阻,若沿电流方向则电势降落为正,反之为负。若复杂电路包括m个独立回路,则有m个独立回路方程。

例1、如图1所示电路中,已知

求各支路的电流。

分析: 题中电路共有2个节点,故可列出一个节点方程。而支路3个,只有二个独立的回路,因而能列出两个回路方程。三个方程恰好满足求解条件。

解: 规定 正方向如图所示,则有

两个独立回路,有

联解方程得:

<0,说明 实际电流方向与图中所假定电流方向相反。

标签:例题,大一,基尔霍夫

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