基尔霍夫定律的主要内容是什么(基尔霍夫定律及其应用)

基尔霍夫定律的主要内容是什么(基尔霍夫定律及其应用)

长恬悦 2025-09-15 智能 3 次浏览 0个评论

电路的基本定律除欧姆定律外,还有基尔霍夫定律,它是分析和计算复杂电路不可缺少的基本定律。比如线性电路这样的简单电路,直接使用欧姆定律就可以解决,但对于较为复杂的电路,尤其是无法用电阻的串、并联进行简化的电路,则不能直接使用欧姆定律进行求解。这种不能用电阻串、并联简化求解的复杂电路,需要用基尔霍夫定律先进行分析,然后再行求解。基尔霍夫定律又包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。

一、基尔霍夫第一定律(KCL定律)

基尔霍夫第一定律又称为基尔霍夫电流定律。其内容是:电路中的任一时刻,流入任一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。

基尔霍夫定律是建立在电荷守恒公理之上的,因为基尔霍夫第一定律确定了电路上任意节点处各支路电流之间的关系,所以基尔霍夫电流定律又称为节点电流定律。

基尔霍夫定律及其应用

按基尔霍夫第一定律,对节点A可以得到:

I1+I2=I3+I4+I5

实际上,节点可以是电路的实际交汇点,也可以是假想点,如上图中的半导体三极管,可以把圆圈内看作是节点,由基尔霍夫第一定律,可以得到:

Ib+Ic=Ie

基尔霍夫定律中的关键词释义主要包括支路、节点、回路、网孔四项。1、支路

电路中每个元件就是一条支路,而由多个元件串联而成的电路也视为一条支路。同一条支路内流过的电流处处相等,即在同一条支路内流过所有元件的电流相等。

2、节点

节点是不同支路之间交叉的部分,而且是至少有两条以上(但不包括两条)的支路所形成的连接点才会叫作节点。广义上的节点包括任意闭合面。

3、回路

一个完整的闭合支路叫作回路,也可理解为任何一个存在于电路中的闭合电路都可被认为是回路。一个回路下可能包括了一条支路或者多条支路。

4、网孔

网孔又叫作独立回路,网孔内部的回路不包含任何支路,是电路中不能再分的回路。由此可知,网孔一定是回路,但是回路不一定是网孔。

KCL定律可推广应用在任意不包含电源的电路中,说明KCL定律不仅仅适用于电路中的节点,即流进封闭面的电流应等于流出封闭面的电流。

实际上,再复杂的电路都是由两根导线接通电源的正负两极,而电流流经串联在电路的两根导线的量就必然是相等的。如果将其中一根导线切断,则与之串联的另一根导线中的电流量必然为零。这也是为什么在电力系统工作中需要穿戴绝缘胶鞋的缘故,只需要切断一端(脚与地面的连结),就不会有电流量经过人体并发生危险事故了。

二、基尔霍夫第二定律(KVL定律)

基尔霍夫第二定律又称回路电压定律。其内容是:在任一闭合回路中,沿一定方向绕行一周,电动势的代数和恒等于电阻上电压降的代数和,即∑E=∑IR

注意:在列回路电压方程时必须考虑电压(电动势)的正负。确定正、负号的方法与列回路方程的步骤如下(参见下图):

基尔霍夫定律及其应用

1、首先在回路中假定各支路电流的方向。

2、假定回路绕行方向(顺时针或逆时针,上图中是顺时针方向)。

3、凡流过电阻的电流参考方向与绕行方向一致,则电阻上的压降为正,反之取负。

4、凡电动势方向与绕行方向一致,该电动势取正,反之取负。

由上述方法及步骤,可列出上图中电路的回路方程为:

E1-E2=I1R1-I2R2-I3R3+I4R4

上式可写成:

I1R1-I2R2-I3R3+I4R4-E1+E2=0

故基尔霍夫第二定律又可叙述为:任一回路中各元件上的电压降之代数和恒为零。

KVL定律虽然描述的是各支路和各电子元件电压之间的制约关系,但同基尔霍夫第一定律一样,不仅仅适用于任何闭合回路,也可将基尔霍夫第二定律推广到任意不闭合的假想回路中。

使用基尔霍夫定律可以快速计算出电路中各支路的电流值,但是基尔霍夫定律是建立在电荷守恒定律、欧姆定律以及电压环路定理基础之上,只有在稳恒电流条件下才能够成立,从这一点上来看,基尔霍夫定律的应用较为严格。

因为低频交流电电路中基尔霍夫定律可以正确描述每一个瞬间的电流和电压,所以即便是在交流电路中,也可以应用基尔霍夫定律。而对于具备电感器的电路,在使用基尔霍夫第二定律时,需要先加以修正,因为每个电感器都会产生对应的电动势,所以需要先将电动势纳入,才能够利用基尔霍夫定律求得正确的结果。

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