0引言
在简单的电路中,可以用欧姆定律求解相应的电流和电压值。但是在复杂电路中,欧姆定律不再适用,需用基尔霍夫定律求解。在本文中,详细地介绍相关的定律内容和详细的解题步骤,最后举例说明怎样用基尔霍夫定律解复杂电路问题。
1基尔霍夫定律
1.1 基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第一定律也叫节点电流定律,有下面两种表述方式:
1:流入节点的电流和流出节点的电流的代数和等于零(通常规定:流入为正,流出为负)。
2:流入节点的电流之和等于流出节点的电流的之和。
例1:如下图所示,
则,由表述1可得:
由表述2可得:
1.2 基尔霍夫第二定律
基尔霍夫第二定律也叫回路电压定律,即:沿任一闭合回路绕行一周,各段电势降落的代数和为零。
表达式为:
2.基尔霍夫定律解题
2.1基尔霍夫定律解题步骤:
(1)任意假设各支路中的电流强度方向与各个网孔的绕行方向。
(2)根据基尔霍夫电流定律,列出 (n-1)个节点电流方程(设电路中有n个节点)。
(3)根据基尔霍夫电压定律,对每个网孔,列出相对应的回路电压方程。
(4)联立上面列出的方程组,解出各支路电流。若电流为负值,说明实际电流方向与假设方向相反。
2.2 例题:
如下图所示,由两个电源和三个电阻
组成的复杂电路,求:(1)各支路的电流强度;(2)
.
解:(1)假设电流强度方向和绕行方向如图所示。
对节点A(根据基尔霍夫第一定律):(1)
对回路ACBA(根据基尔霍夫第二定律):(2)
对回路ABDA: (3)
联立(1)、(2)和 (3)解得:
上式中的负号表示A点的电势低于B点的电势。
3结论
本文详细介绍了基尔霍夫第一和第二定律及其具体的解题步骤,并举例说明
了用基尔霍夫定律求解复杂电路的相关问题。
[参考文献]
[1] 胡新珉 主编.医用物理学 第五版[M]. 人民卫生出版社,2004年4月第五版.
[2] 陈明月 主编. 医用物理学 第3版[M].中国科学技术大学出版社,2019年8月第3版.
作者简介: 韩莲芳(1982- ),女,汉族,博士研究生,安徽医科大学,副教授。
研究方向:量子光学与量子计算。