基尔霍夫定律的理论依据有哪些?基尔霍夫定律的推导是什么?

2024-03-02 14:15:56 文章来源 :网络 围观 : 评论

  基尔霍夫定律的理论依据有哪些?

  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

  

基尔霍夫定律的理论依据有哪些?基尔霍夫定律的推导是什么?

  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

  

基尔霍夫定律的理论依据有哪些?基尔霍夫定律的推导是什么?

  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)。

  

基尔霍夫定律的理论依据有哪些?基尔霍夫定律的推导是什么?

  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。

  三、基尔霍夫电路定律的应用

  当电路中各电动势及电阻给定时,可任意标定电流方向,根据基尔霍夫方程组即可唯一的解出支路的电流值。基尔霍夫定律是电路计算的理论基础,根据基尔霍夫定律可以导出其他一些有用的定理:例如网孔电流定理,回路电流定理,节点电压定理等等,这些定理给电路计算带来了很大的方便,是电路分析和计算的有效工具。

  基尔霍夫定律在稳恒条件下是严格成立的,在准稳恒条件下,即整个电路的尺度远远小于电路工作频率下的电磁波长时,基尔霍夫定律也符合得很好。在交流电中,基尔霍夫定律和向量法、拉普拉斯变换(Laplace Transform)的结合使用,可以让交流电路如同稳恒电路一样大大简化

  基尔霍夫定律的推导是什么?

  基尔霍夫定律是德国物理学家基尔霍夫提出的。基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。基尔霍夫电流定律(KCL),对电路中的任何一个结点,流入(或流出)该结点的电流的代数和等于0,即:ΣI=0。基尔霍夫电压定律(KVL),对于任何一个闭合回路,回路中各段电压的代数和为0,即ΣU=0,或ΣIR=E。基尔霍夫定律是求解复杂电路的电学基本定律。从19世纪40年代,由于电气技术发展的十分迅速,电路变得愈来愈复杂。某些电路呈现出网络形状,并且网络中还存在一些由3条或3条以上支路形成的交点(节点)。这种复杂电路不是串、并联电路的公式所能解决的。

  

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