基爾霍夫第一定律 – 現行定律 (KCL)
定律或 KCL 指出y形電路怎么用基爾霍夫,“進入結點或節點的總電流或電荷恰好等于離開節點的電荷,因為除了離開之外沒有其他地方可去,因為節點內沒有電荷損失”。 換句話說,進入和離開節點的所有電流的代數和必須等于 0,I(退出)+ I(進入)= 0。這種觀點通常稱為電荷守恒。
基爾霍夫現行法律
這里,進入節點的三個電流I 1 、I 2 、I 3 均為正,離開節點的兩個電流I 4 和I 5 為負。 這意味著我們還可以將方程重寫為:
I 1+ I 2+ I 3– I 4– I 5= 0
電路中的術語節點通常指兩個或更多個載流路徑或部件(例如電纜和部件)的連接或接合。 同樣,為了使電流流入或流出節點,必須存在閉合電路路徑。 在分析并聯電路時,我們可以使用基爾霍夫定律。
基爾霍夫第二定律 – 電壓定律 (KVL)
電壓定律或 KVL 規定“在任何閉環網絡中,環路周圍的總電壓等于同一環路內所有電壓降的總和”,也等于零。 換句話說,環路內所有電壓的代數和必須等于零。 基爾霍夫的想法被稱為能量守恒。
基爾霍夫電壓定律
從循環中的任意點開始,繼續沿相同方向,注意任何電壓下降的方向(正或負),然后返回到相同的起點。 重要的是保持順時針或逆時針方向相同,否則最終電壓和將不為零。 分析串聯電路時,可以使用基爾霍夫電壓定律。
使用基爾霍夫電路定律分析直流電路或交流電路時,會使用許多定義和術語來描述所分析電路的各個部分,例如:節點、路徑、分支、環路和網格。 這些術語在電路分析中經常使用,因此理解它們很重要。
一般直流電路理論術語:
?電路——電路是電流在其中流動的閉環導電路徑。
?路徑——連接元素或源的單線。
?節點——節點是電路的接合點、連接點或終端,其中兩個或多個電路元件連接或連接在一起,從而提供兩個或多個分支之間的連接點。 節點由點表示。
? 分支——分支是連接在兩個節點之間的單個或一組組件,例如電阻器或電源。
? 環路——環路是電路中的簡單閉合路徑,其中不會多次遇到電路元件或節點。
?網格- 網格是不包含任何其他路徑的單個閉環路徑系列。 網格內沒有循環。
注意:
如果所有組件中流過相同的電流值,則這些組件被稱為串聯連接。
如果組件施加相同的電壓,則稱它們并聯連接在一起。
典型直流電路
基爾霍夫電路調節 No.1
求流入40Ω電阻R 3 的電流
該電路有 3 個支路、2 個節點(A 和 B)和 2 個獨立環路。
使用基爾霍夫現行定律,KCL 的方程為:
在節點 A: I 1 + I 2 = I 3
在節點 B: I 3 = I 1 + I 2
使用基爾霍夫電壓定律,KVL 方程如下:
環路 1 表示為: 10 = R 1 I 1 + R 3 I 3 = 10I 1 + 40I 3
循環 2 的計算公式如下: 20 = R 2 I 2 + R 3 I 3 = 20I 2 + 40I 3
循環 3 的公式為: 10 – 20 = 10I 1 – 20I 2
由于 I 3 是 I 1 + I 2 之和,我們可以將方程重寫為:
等式 1: 10 = 10I 1 + 40 (I 1 + I 2) = 50I 1 + 40I 2
等式 2: 20 = 20I 2 + 40 (I 1 + I 2) = 40I 1 + 60I 2
現在y形電路怎么用基爾霍夫,我們有兩個“聯立方程”,可以簡化為 I1 和 I2 的值。
用Me 1代替Me 2,Me 1給我們帶來的價值是-0.143安培。
用 Me 2 代替 Me 1,Me 2 給出的值為 0.429 安培。
例如:I 3 = I 1 + I 2
流過電阻器 R 3 的電流為: -0.143 + 0.429 = 0.286 安培
電阻器 R 3 兩端的電壓為: 0.286 x 40 = 11.44 伏
I1 的負號意味著最初選擇的電流方向是錯誤的,但永遠不會更有效。 實際上,20v電池正在給10v電池充電。
基爾霍夫電路定律的應用
這兩個定律使得找到電路中的電流和電壓成為可能,即該電路被稱為“分析的”,使用基爾霍夫電路定律的基本過程如下:
1. 假設所有電壓和電阻均已給出。 (如果沒有標注V1、v2、...、R1、R2等)
2. 為每個分支或網格分配電流(順時針或
逆時針)
3. 為每個分支標記其分支電流。 (I1、I2、I3 等)
4. 找出每個節點的基爾霍夫第一定律方程。
5. 找出電路中每個獨立環路的基爾霍夫第二定律方程。
6. 根據需要使用線性聯立方程求出未知電流。
除了使用基爾霍夫電路定律來計算線性電路周圍的各種電壓和電流外,我們還可以使用環路分析來計算每個獨立環路中的電流,只需使用基爾霍夫定律即可減少所需的數學量。