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基爾霍夫定律(Kirchhoff laws)是電路中電壓和電流所遵循的基本規律,是分析和計算較為複雜電路的基礎,1845年由德國物理學家G.R.基爾霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824~1887)提出。基爾霍夫(電路)定律包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。
基爾霍夫(電路)定律既可以用於直流電路的分析,也可以用於交流電路的分析,還可以用於含有電子元件的非線性電路的分析。
熱傳導定律(Kirchhoff),是德國物理學家古斯塔夫·基爾霍夫於1859年提出的,它用於描述物體的發射率與吸收比之間的關系。在熱力學平衡的條件下,各種不同物體對相同波長的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等,並等於該溫度下黑體對同一波長的單色輻射出射度。
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基爾霍夫定律建立在電荷守恆定律、歐姆定律及電壓環路定理的基礎之上,在穩恆電流條件下嚴格成立。當基爾霍夫第一、第二方程組聯合使用時,可正確迅速地計算出電路中各支路的電流值。
由於似穩電流(低頻交流電)具有的電磁波長遠大於電路的尺度,所以它在電路中每一瞬間的電流與電壓均能在足夠好的程度上滿足基爾霍夫定律。因此,基爾霍夫定律的應用範圍亦可擴展到交流電路之中。
基爾霍夫定律包括哪兩個定律
1、基爾霍夫第一定律(KCL)
第一定律又稱基爾霍夫電流定律,簡記為KCL,是電流的連續性在集總參數電路上的體現,其物理背景是電荷守恆公理。基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節點處各支路電流之間關系的定律,因此又稱為節點電流定律,它的內容為:在任一瞬時,流向某一結點的電流之和恆等於由該結點流出的電流之和,
2、基爾霍夫第二定律(KVL)
第二定律又稱基爾霍夫電壓定律,簡記為KVL,是電場為位場時電位的單值性在集總參數電路上的體現,其物理背景是能量守恆公理。基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意回路內各電壓之間關系的定律,因此又稱為回路電壓定律,它的內容為:在任一瞬間,沿電路中的任一回路繞行一週,在該回路上電動勢之和恆等於各電阻上的電壓降之和,即:
在直流的情況下,則有:
通常把上兩式稱為回路電壓方程,簡稱為KVL方程。
KVL定律是描述電路中組成任一回路上各支路(或各元件)電壓之間的約束關系,沿選定的回路方向繞行所經過的電路電位的升高之和等於電路電位的下降之和。 回路的“繞行方向”是任意選定的,一般以虛線表示。在列寫回路電壓方程時通常規定,對於電壓或電流的參考方向與回路“繞行方向”相同時,取正號,參考方向與回路“繞行方向”相反時取負號。
基爾霍夫定律的實質是穩恆電流情況下的電荷守恆定律,其中推導過程中推出的重要方程是電流的連續性方程。
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1、基爾霍夫第一定律(KCL)
第一定律又稱基爾霍夫電流定律,簡記為KCL,是電流的連續性在集總參數電路上的體現,其物理背景是電荷守恆公理。基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節點處各支路電流之間關系的定律,因此又稱為節點電流定律,它的內容為:在任一瞬時,流向某一結點的電流之和恆等於由該結點流出的電流之和,即
在直流的情況下,則有:
通常把上兩式稱為節點電流方程,或稱為KCL方程。KCL定律不僅適用於電路中的節點,還可以推廣應用於電路中的任一假設的封閉面。即在任一瞬間,通過電路中任一假設封閉面的電流代數和為零。
2.基爾霍夫第二定律(KVL)
第二定律又稱基爾霍夫電壓定律,簡記為KVL,是電場為位場時電位的單值性在集總參數電路上的體現,其物理背景是能量守恆公理。基爾霍夫電壓定律是確定電路中任意回路內各電壓之間關系的定律,因此又稱為回路電壓定律,它的內容為:在任一瞬間,沿電路中的任一回路繞行一週,在該回路上電動勢之和恆等於各電阻上的電壓降之和,即:
KVL定律是描述電路中組成任一回路上各支路(或各元件)電壓之間的約束關系,沿選定的回路方向繞行所經過的電路電位的升高之和等於電路電位的下降之和。 回路的“繞行方向”是任意選定的,一般以虛線表示。在列寫回路電壓方程時通常規定,對於電壓或電流的參考方向與回路“繞行方向”相同時,取正號,參考方向與回路“繞行方向”相反時取負號。