1.2.3 基尔霍夫定律
无法用串、并联关系进行简化的电路称为复杂电路。复杂电路不能直接用欧姆定律求解,但可用基尔霍夫定律来分析。
1.有关的电路名词
【支路】由一个或多个二端元件首尾相连构成的无分支的电路称为支路。如图1-14所示,AaB、AbB、AdcB都是支路,但Ad不是支路。
【节点】三条或三条以上支路的连接点称为节点。如图1-14所示,A点和B点是节点。
【回路】电路中任一闭合路径称为回路。如图1-14所示,AaBbA、AdcBaA、AdcBbA是回路。
【网孔】在回路内部不含有支路的,这种回路称为网孔。如图1-14所示,AaBbA、AdcBbA是网孔,但AdcBaA不是网孔。
图1-14 电路示意图
2.基尔霍夫电流定律
【基尔霍夫电流定律(简称KCL)】
在任一时刻,流入一个节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和,即
∑Ii=∑Io
【例1-6】对图1-14所示电路,列出节点的电流方程。
解:先选定各支路的参考方向,如图1-14所示。
对于节点A,根据KCL可得:
I1+I3=I2
3.基尔霍夫电压定律
【基尔霍夫电压定律(简称KVL)】
对于电路中的任一回路,沿回路绕行方向的各段电压的代数和等于零,即
∑U=0
如图1-15所示,回路abcdea是复杂电路中的一个回路(其他回路没有画出来)。各支路电流的参考方向如图1-15所示,选定绕行方向为a→b→c→d→e→a。各部分电压为
图1-15 复杂电路中的一个回路示意图
Uab=I3R3
Ubc=E2
Ucd=-I2R2
Ude=I1R1
Uea=-E1
则 ∑U=Uab+Ubc+Ucd+Ude+Uea=I3R3+E2-I2R2+I1R1-E1=0
应用公式∑U=0列回路电压方程时,首先选定一个回路绕行方向,若电阻上的电流方向与绕行方向一致,则该电压取正,反之取负;若电源电压的方向与绕行方向一致,则该电源电压取正,反之取负。
【例1-7】图1-16所示为某电路中的一个回路,试列出其回路电压方程。
图1-16 例1-7图
解:标出各支路电流的参考方向和绕行方向,如图1-16所示,则回路电压方程为
I1R1+E1+I2R2-E2-I3R3-I4R4=0