用基尔霍夫定律求解复杂电路
​韩莲芳
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​韩莲芳,. 用基尔霍夫定律求解复杂电路 [J]. 电路系统研究,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157074.
摘要: 在复杂电路问题中,不能用欧姆定律去求解相关电学问题,需用基尔霍夫定律求解。在本文中,详细地讲解了用基尔霍夫定律解题的步骤,并举例说明了怎样用基尔霍夫定律去求解复杂电路的电流和电压的值。
关键词: 节点;基尔霍夫电流定律;基尔霍夫电压定律
DOI:10.12721/ccn.2021.157074
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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)。

截图1741314551.png

2:流入节点的电流之和等于流出节点的电流的之和。

截图1741314560.png

例1:如下图所示,

截图1741314575.png

则,由表述1可得: 截图1741314588.png

由表述2可得:截图1741314622.png

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:截图1741314638.png

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,由两个电源截图1741314941.png和三个电阻截图1741314958.png组成的复杂电路,求:(1)各支路的电流强度;(2)截图1741314975.png .

截图1741314996.png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):截图1741315011.png(1)

对回路ACBA(根据基尔霍夫第二定律):截图1741315027.png(2)

对回路ABDA: 截图1741315049.png(3)

联立(1)、(2)和 (3)解得:

截图1741315065.png

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。

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