(一)欧姆定律
对一个电阻元件来说,其中流过的电流与其两端的电压成正比。可以表示为
欧姆定律确定了电阻元件的I与电压U的关系。电阻R的单位是欧姆(Ω)。电阻数值很大时,则以千欧(kΩ)或兆欧(MΩ)为单位,它们与欧姆的关系为
1kΩ=103Ω
1MΩ=106Ω
欧姆定律只适合于线性电阻电路的分析计算。
(二)基尔霍夫定律
1.基本概念
支路:通以相同的电流无分支的一段电路称为支路。含电源的支路称为有源支路;不含电源的支路称无源支路。
节点:三条或三条以上支路的连接点称为节点。
回路:电路中任一闭合路径称为回路。
网孔:不含交叉支路的回路称为网孔。
2.基尔霍夫电流定律(KCL)
对于电路中的任意节点,任一时刻流入或流出该节点电流的代数和为零。其数学表示式为
建立KCL方程时,首先要设出每一支路电流的参考方向,电流流入或流出节点应取相反的符号,但列写的同一个KCL方程时取号规则应保持一致。如图12-7所示,对于A节点,有KCL方程为
-i1-i2+i3=0
该方程又可写为
i1+i2=i3
由此可得另一种KCL的表达方式:对于电路中的任意节点,任一时刻流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
基尔霍夫电流定律也适用于电路中任意假设的封闭面(广义节点)。如图12-8所示的电路中对圆形封闭面S有
i1+i2+i3=0
图12-7 基尔霍夫电流定律
图12-8 基尔霍夫电流定律的推广
【例12-3】 求图12-9所示电路中的未知电流。(www.xing528.com)
图12-9 例12-3的电路
解:列a节点的KCL方程为
I1+4+7=0
得
I1=-11A
列b节点的KCL方程为
I1+I2+2-10=0
得
I2=19A
求I2时还可直接按假设的封闭面S列KCL方程为
I2+2=4+7+10
得
I2=19A
3.基尔霍夫电压定律(KVL)
在电路中,任一时刻沿任一回路绕行一周,所有支路电压的代数和等于零。其数学表示式为
该式称为基尔霍夫电压方程,简称KVL方程。建立KVL方程时通常规定顺绕行方向的电压降取正号,电压升取负号。
如图12-10所示,设回路的绕行方向为顺时针方向,则KVL方程为
u1+u2-u3-u4-u5=0
图12-10 基尔霍夫电压方程
上式又可写为u1+u2=u3+u4+u5。
由该式可得KVL另一表达:电路中,任一时刻沿任一回路的电位降之和等于电位升之和。在图12-10中,对于顺时针绕行方向,u1、u2为电位降,u3、u4、u5为电位升。
基尔霍夫电压定律也适用于电路中任意假想的回路(广义回路或虚回路)。在图12-10的电路中,ad之间并无支路存在,但仍可把abd或acd各看成一个回路(广义回路)。
由KVL可得
u1+u2-uad=0
uad-u3-u4-u5=0
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