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基尔霍夫电路方法的详细说明和应用案例

1845年,德国物理学家古斯塔夫·基希霍夫(Gustav Kirchhoff)制定了一对或一组规则或法律来处理电路中电流和能量的守恒。通常将这两个规则称为:基尔霍夫电路定律,基尔霍夫定律之一是处理在闭合电路周围流动的电流,即基尔霍夫电流定律(KCL),另一定律是处理存在于闭合电路中的电压源,即KirchhoffsVoltage法律(KVL)。 Kirchhoffs第一定律-电流定律(KCL)KirchhoffsCurrentLaw或KCL指出,“进入一个节点或节点的总电流或电荷与离开该节点的电荷完全相等,因为它除了离开外没有别的地方可走。因为在节点”中没有电荷损失。换句话说,进入和离开节点的所有电流的代数和必须等于零,I(退出)+ I(输入)=0。Kirchhoff的这种观点通常被称为电荷守恒。基尔霍夫斯电流定律是进入节点的三个电流I1,I2和I3均为正,离开节点的两个电流I4和I5均为负。这意味着我们还可以将等式重写为:I1 + I2 + I3–I4–I5 = 0电路中的节点一词通常是指两个或多个载流路径或组件(例如电缆和组件)连接或打结。同样,为了使电流流入或流出节点,必须存在闭合电路路径。在分析并联电路时,我们可以使用基尔霍夫定律。 Kirchhoff的第二定律-电压定律(KVL)Kirchhoffs电压定律或KVL指出“在任何闭环网络中,环路周围的总电压等于同一环路中所有电压降的总和”,也等于零换句话说,回路中所有电压的代数和必须等于零。基尔霍夫(Kirchhoff)的想法叫做能量守恒。基尔霍夫的电压定律从环路的任意点开始,以相同的方向继续,注意所有电压降的方向(正或负),然后返回相同的起点。保持顺时针或逆时针方向相同很重要,否则最终电压总和将不等于零。在分析串联电路时,可以使用基尔霍夫电压定律。当使用基尔霍夫电路定律分析直流或交流电路时,许多定义和术语用于描述所分析电路的各个部分,例如节点,路径,分支,回路和网格。这些术语通常用于电路分析中,因此理解它们很重要。一般直流电路理论术语:•电路A电路是电流流经的闭环导电路径。 •路径–连接元素或源的单行。 •节点-节点是电路的结点,连接点或端子,其中两个或更多电路元件连接或连接在一起,从而在两个或更多分支之间提供连接点。节点由点表示。 •分支–分支是连接在两个节点之间的单个或一组组件,例如电阻器或电源。 •回路-回路是电路中的一条简单闭合路径,在回路中不会多次遇到电路元件或节点。 •网格-网格是一系列不包含任何其他路径的单个闭环路径。网格中没有循环。注意:如果所有组件中流过相同的电流值,则这些组件被称为串联连接。如果在组件之间施加相同的电压,则称它们并联连接。典型的直流电路基尔霍夫电路定律1找出流入40Ω电阻R3的电流。该电路具有3个分支,2个节点(A和B)和2个独立回路。使用基尔霍夫电流定律,KCL方程为:在节点A:I1 + I2 = I3在节点B:I3 = I1 + I2使用基尔霍夫电压定律,KVL方程如下:回路1表示为:10 = R1I1 + R3I3 = 10I1 + 40I3回路2给出为:20 = R2I2 + R3I3 = 20I2 + 40I3回路3公式为:10-20 = 10I1-20I2由于I3是I1 + I2的和,我们可以将等式重写为:等式1:10 = 10I1 + 40(I1 + I2)= 50I1 + 40I2等式2:20 = 20I2 + 40(I1 + I2)= 40I1 + 60I2现在,我们有两个“同时方程式”。可以简化为I1和I2的值。用我1谈论我2给我们带来的价值,我1是-0.143安培,用我2谈论我1给我们带来的价值,我2是0.429安培,例如:I3 = I1 + I2流过电阻器R3的电流为:-0.143 + 0.429 = 0.286安培。电阻器R3两端的电压为:0.286x40 = 11.44伏。 I1的负号表示所选电流的初始方向是错误的,但它永远不会更有效。实际上,20v电池正在为10v电池充电。基尔霍夫电路定律的应用。通过这两个定律,可以找到电路中的电流和电压,即