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基爾霍夫定律支路公式

生活 更新时间:2024-11-16 15:25:42

【學習目标】

1.了解支路、節點、回路和網孔的概念。

2.掌握基爾霍夫電流、電壓定律。

3.能應用基爾霍夫電流、電壓定律列出兩個網孔的電路方程。

【觀察與思考】

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)1

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)2

請問圖(a)和圖(b)兩個電路圖有什麼不一樣嗎?

答:能用電阻的串、并聯分析方法對其進行簡化,使之成為一個單回路電路,這樣的電路叫簡單電路。不能用電阻的串、并聯分析方法對其進行簡化,這樣的電路叫複雜電路。

一、幾個基本概念

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)3

(1)支路:

由一個或幾個元件首尾相接構成的無分支電路叫支路。在同一支路中,流過各元件的電流相等。如右圖中,有三條支路,R1和E1構成一條支路,R2和E2構成一條支路,R2是另一條支路。

(2)節點:三條或三條以上支路的彙交點叫節點。如右圖中,有兩個節點,節點A和節點B。

(3)回路:電路中任一閉合路徑叫回路。右圖中,有三個回路,回路AEFB、回路CABD和回路CEFD。

(4)網孔:内部不包含支路的回路叫網孔。右圖中,有兩個網孔,網孔AEFB和網孔CABD。

二、基爾霍夫第一定律

1.基爾霍夫第一定律:基爾霍夫第一定律也稱節點電流定律,即KCL方程。其内容為:電路中任意一個節點上,在任一時刻,流入節點的電流之和等于流出節點的電流之和。用公式表示為

如下圖所示,對于節點A,可列節點電流方程為

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)4

2.基爾霍夫第一定律的推廣

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)5

廣義節點​

基爾霍夫第一定律不僅适用于節點,也可推廣應用于任一假想的封閉面S,S稱為廣義節點,如上圖所示。通過廣義節點的各支路電流代數和恒等于零。在上圖所示電路中,假定一個封閉面S把電阻R3、R4及 R5所構成的三角形全部包圍起來成為一個廣義節點,則流入廣義節點的電流應等于從廣義節點流出的電流,故得: I1﹢I3=I2

【例1】在下圖所示電路中,已知I1=20mA,I3=15mA,I5=8mA,求其餘各支路電流。

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)6

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列節點電流方程時,首先假定未知電流的參考方向,計算結果為正值,說明該支路電流實際方向與參考方向相同;計算結果為負值,說明該支路電流實際方向與參考方向相反。

三、基爾霍夫第二定律

1.基爾霍夫第二定律:基爾霍夫第二定律也稱回路電壓定律,即KVL方程。其内容為:對電路中的任一閉合回路,沿回路繞行方向上各段電壓的代數和等于零。用公式表示為: ∑U=0

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)8

如圖所示是複雜電路的一部分,帶箭頭的虛線表示回路的繞行方向,則各段電壓分别為:

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)9

在運用基爾霍夫回路電壓定律所列的方程中,電壓和電動勢都是指代數和,因此必須注意其正、負号的确定。

運用公式∑U=0列方程的一般步驟為:

①任意選定各支路未知電流的參考方向;

②任意選定回路的繞行方向(順時針或逆時針),以公式中少出現負号為宜;

③确定電阻壓降的符号。當選定的繞行方向與電流參考方向一緻時(電阻電壓的參考方向從“﹢”極性到“-”極性),電阻壓降取正值,反之取負值。

④确定電源電動勢符号。當選定的繞行方向從電源的“﹢”極性到“-”極性,電動勢取正值,反之取負值。

【例2】如下圖所示為某電路圖中的一部分,試列出其回路電壓方程。

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)10

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)11

2.基爾霍夫第二定律推廣

基爾霍夫第二定律不僅适用于閉合回路,也可推廣應用于不閉合的假想回路。

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)12

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)13

3.基爾霍夫定律的應用

對于下圖所示三條支路、兩個節點、兩個網孔的複雜電路,可以根據節點電流定律和回路電壓定律列出三個獨立的方程。

基爾霍夫定律支路公式(3.6基爾霍夫定律)14

​本節講的有關複雜電路的幾個基本概念,基爾霍夫第一定律,基爾霍夫第二定律,這些内容點可能稍微有些難了,但是掌握了還是很簡單的,有不懂得在評論區留言!主要還是記住公式和轉換過程!等講完電工基礎就開始講電力拖動的知識了,請各位不要着急,先把基礎打好,後面學起來會很輕松!

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