对于电路中的某一元件来说,其元件上的电压、电流由元件本身的特性确定,如电阻元件上的端电压和电流关系需遵循欧姆定律。若把元件按一定的连接方式连接起来构成电路的整体时,电路中的电压和电流就要遵循元件由于连接而形成的约束关系,这种关系就是基尔霍夫定律:电流约束即基尔霍夫电流定律(KCL),电压约束即基尔霍夫电压定律(KVL)。该定律是由电路的连接方式决定的,因此与电路中的元件无关。基尔霍夫定律反映的是电荷守恒和能量守恒,因此是电路理论中最基本的定律之一,不仅适用于求解简单电路,也适用于求解复杂电路。
如图2-2(a)所示的电路,分析各支路电流时,根据欧姆定律,通过电阻的串并联方法确定,即
图2-2 电路名词说明
若图2-2(a)中I2支路上多了一个电压源US2,得到图2-2(b),如何分析电路电流呢?
下面介绍的基尔霍夫定律就可以解决这个问题。在学习基尔霍夫定律之前,为了便于理解,就图2-2(b)所示的电路,介绍几个名词。
(1)支路。至少有一个元件或以上,且无分支的电路称为支路。在图2-2(b)所示电路中,bad、bR3d和bcd都是支路,其中支路bad、bcd中有电源,称为有源支路;支路bR3d中没有电源,则称为无源支路。(www.xing528.com)
(2)节点。电路中3条及3条以上支路的连接点称为节点。在图2-2(b)所示的电路中只有两个节点,即节点b和节点d。
(3)回路。由若干支路组成的任一闭合路径。其中每个节点只经过一次,这条闭合路径称为回路,图2-2(b)中abR3dUS1、bcUS2dR3和abcda都是回路,共有3个回路。
(4)网孔。网孔是回路的一种。将电路画在平面上,在回路内部不含有其他支路,称为网孔。在图2-2(b)中,abR3dUS1、bcUS2dR3是网孔;abcda回路内部含有其他支路bR3d,因而不是网孔,所以这个电路共有两个网孔。
基尔霍夫电流定律
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