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1 # 使用者1374367918321
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2 # 影片好笑
一、基爾霍夫第一定律 匯於節點的各支路電流的代數和等於零,用公式表示為: ∑I=0 又被稱作基爾霍夫電流定律(KCL)。 基爾霍夫第一定律的理論基礎是穩恆電流下的電荷守恆定律。應用時,若規定流出節點的電流為正,則流向節點的電流為負。由此列出的方程叫做節點電流方程。 假設A節點連線著4條支路,那麼我們就可以把這四條支路的電流設出來,I1,I2,I3,I4。設流入為正,流出為負,那麼總有:I1+I2+I3+I4=0。 對於一個有n個節點的電路,可以列出n-1個獨立的方程,組成基爾霍夫第一方程組。 二、基爾霍夫第二定律 沿任意迴路環繞一週回到出發點,電動勢的代數和等於迴路各支路電阻(包括電源的內阻在內)和支路電流的乘積(即電壓的代數和)。用公式表示為: ∑E=∑RI 又被稱作基爾霍夫電壓定律(KVL)。 基爾霍夫第二定律的理論基礎是穩恆電場條件下的電壓環路定理,即:沿迴路環繞一週回到出發點,電位降為零。電流及電動勢的符號規則是:人已選定一繞行方向,電流方向與繞行方向相同時電動勢符號為正,反之為負。由此列出的方程叫做迴路電壓方程。 例如在一個簡單的迴路ABCD上有一個電源E,內阻為r,分別有R1,R2,R3三個電阻。選擇繞行方向為順時針,在這個簡單的電路中只有一個迴路,所以電流都是I。 那麼有: rI+R1I+R2I+R3I=E 其實在更為一般的電路中一個迴路的各個邊上的電流並不一定相等,但是仍然可以將各個邊上的電流設出來(如果未知的話,可以計算出來的就不要設了,表示一下就可以。),用同樣的方法進行計算。 三、基爾霍夫電路定律的應用 當電路中各電動勢及電阻給定時,可任意標定電流方向,根據基爾霍夫方程組即可唯一的解出支路的電流值。基爾霍夫定律是電路計算的理論基礎,根據基爾霍夫定律可以匯出其他一些有用的定理:例如網孔電流定理,迴路電流定理,節點電壓定理等等,這些定理給電路計算帶來了很大的方便,是電路分析和計算的有效工具。 基爾霍夫定律在穩恆條件下是嚴格成立的,在準穩恆條件下,即整個電路的尺度遠遠小於電路工作頻率下的電磁波長時,基爾霍夫定律也符合得很好。在交流電中,基爾霍夫定律和向量法、拉普拉斯變換(Laplace Transform)的結合使用,可以讓交流電路如同穩恆電路一樣大大簡化
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基爾霍夫電壓定律有兩個,一個是基爾霍夫電壓定律KVL,一個是基爾霍夫電流定律KCL。我們先來看看基爾霍夫的電壓定律KVL:基爾霍夫電壓定律KVL,是電氣知識的基礎。包括電子技術、高低壓配電網技術、電器理論等等,它無所不在,永遠也不會過時,也不會被任何其它定律所取代。我們看下圖:這是一個閉合迴路。閉合迴路的形狀是無所謂的,矩形、圓形都行,只要閉合就行。圖中,我們從a點出發,經過b點、c點和d點,再返回到a點,由此構成閉合路徑。有了閉合路徑的概念後,我們就可以建立KVL的概念:基爾霍夫電壓定律KVL指的是:沿著一條閉合路徑,電位上升和下降得代數和為零。KVL的表示式為:由KVL的定義,可以推出如下結論:(1)因為E-U1-U2=0,所以E=U1+U2也即:串聯電路中,電源電壓等於電路中電壓降之和。(2)其中,Us為電壓升高值,Uj為電壓降落值。它表示,閉合迴路中電壓上升之和等於電壓下降之和。至於電壓方向,我們選逆時針也行,順時針也行,兩者的結果是一致的。那麼由基爾霍夫電壓定律KVL能推出什麼結論呢?第一個結論:串聯電路的分壓定律;第二個結論:串聯電路中的元件位置可以互換。與KVL相關聯的幾個結論是:電阻的串並聯公式,還有並聯電路的功率分配等等。我們再看基爾霍夫電流定律KCL:流入一個節點(或者區域)的電流之和等於流出該節點(或者區域)的電流之和。KCL的表示式為:由KCL我們能得到並聯電路的分流定律,以及電壓源的並聯,以及開路和短路效應。基爾霍夫電壓定律和電流定律的其它應用:若我們僅僅以為基爾霍夫的這兩個定律只能用於直流回路,那就錯了。KVL和KCL也能用於交流回路,只不過這時的電壓和電流關係要用相量來表示。特別地,電阻要換成阻抗。KVL和KCL也能用於電晶體電路,以及電力電子電路,當然這時的分析就複雜得多。對於電阻,我們更多地是使用動態電阻來分析元器件的工作特性,並由此出現正電阻、負電阻和零電阻的概念。甚至,我們還能把基爾霍夫的定律應用到磁路計算中,例如磁路計算的基爾霍夫第一定律和基爾霍夫第二定律。交流磁路計算的基爾霍夫第一定律,即磁通連續性定理在交流磁路中的表達形式:它表示在同一節點中流出的所有磁通瞬時值之和為零。交流磁路計算的基爾霍夫第二定律:在正弦交流下,磁路任意支路的磁動勢為,則磁路的標量磁位拉普拉斯方程在交流磁路中的形式為:說明,磁路中任意一回路內各支路的磁壓降的代數和,等於該回路內各支路磁動勢的代數和。結論:題主的這個問題是針對高中課程的,但我已經把它引申到大學物理和電路分析中去了。目的是什麼呢?讓中學生們開開眼吧,別總盯著中學的電阻串並聯,基爾霍夫定律的應用面還廣著呢。最後提個問題:基爾霍夫定律的失效條件是什麼?回答:當電路的尺寸(指電路的實際尺寸)大於電流週期的四分之一波長時,基爾霍夫電壓定律和電流定律失效。您猜對了嗎?