您好,欢迎来电子发烧友网! ,新用户?[免费注册]

当前位置:电子发烧友网 > 图书频道 > 电子 > 《电路分析 》 > 第1章 电路的基本概念及定律

第3节 基尔霍夫定律

第 3 节 基尔霍夫定律

一、常用术语介绍

为叙述方便,先介绍电路中的一些常用术语。图 1.3-1 所示电路由元件 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 组成。

 

1 、支 路

电路中两个或两个以上的二端元件依次连接,称为串联。单个电路元件或若干电路元件串联,构成电路的一个分支,称为支路( branch )。

例:图 1.3-1 电路中,共有 6 条支路,分别是 ac 、 cb 、 cd 、 ad 、 bd 、 aeb 。显然,每条支路上流经的电流是相同的,但不同支路的电流是不同的。
 

2 .节 点

电路中三条或三条以上的支路的公共连接点,称为节点( node )。

例:图 1.3-1 电路中,共有 4 个节点,分别是 a 、 b 、 c 、 d 。
 

3 .回 路

电路中任一闭合的路径,称为回路( loop )。

例:图 1.3-1 电路中,①、②、③、④等都是回路。
 

4 .网 孔

对于平面网络,其内部不再包含任何支路的回路,称为网孔( mesh )。

例:图 1.3-1 电路中,①、②、③都是网孔,而④不是网孔。可以说网孔一定是回路,而回路不一定是网孔。

二、基尔霍夫电流定律( KCL )

基尔霍夫电流定律

( Kirchhoff's current law ,缩写为 KCL )

对于任何一个电路的任何一个节点,在任何一个时刻,流入和流出该节点电流的代数和恒等于 0 。如果连接到某个节点有 b 条支路,其中第 k 条支路的电流为 ,则 KCL 可写成

注意:式中是电流的代数和,若规定流入电流为+,则流出电流为-。反过来规定也可以。

例 1.3-1 图 1.3-2 所示电路是某一电路的一部分, A 、 B 、 C 、 D 、 E 是电路元件。已知 ,求

 

解:方法一

根据 KCL ,对于节点 a ,有

对于节点 b ,有

所以,

其中“-”号表明 的实际方向与所设参考方向相反。

方法二

把几个元件作一个封闭的曲面,作为广义节点,如图 1.3-2 中的虚线框。根据 KCL ,得

所以,

结论: KCL 对电路中元件的性质没有要求,对任意假设的封闭曲面也可当作节点来处理,这个封闭曲面称为广义节点( super node )。 KCL 对广义节点也是成立的。

三、基尔霍夫电压定律( KVL )

基尔霍夫电压定律

( Kirchhoff ' s voltage law ,缩写为 KVL )

对于任何一个电路的任何一个回路,选定回路的方向,在任何一个时刻,沿着回路方向巡行一周,回路中所有元件或支路上的电压的代数和恒等于 0 。即

( m 是回路中元件或支路的数目, 是回路中第 k 个元件或支路上的电压。)

注意:使用 KVL 时,应先选取回路的方向。在一个回路中,如果某个元件的电压参考方向与回路方向相同,那么在该元件的电压 前取“+”号,

例 1.3-2 电路中各元件电压的大小和参考方向如图 1.3-3 所示。求

 

解: 选取顺时针方向为回路①、②的方向。根据 KVL ,对于回路①,有

所以,

对于回路②,有

所以,

再取 d 点为参考点,即 ,则 a 点的电位

b 点的电位

因此,

重要结论

KCL 和 KVL 定律对任何电路(包括线性和非线性、时不变和时变电路)都适用,是分析一切电路的基础。