電力論文范文基爾霍夫第一定律

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　　集總電路由集總元件相互連接而成，而集總電路的各個(gè)支路的電流和電壓受到兩類(lèi)約束：一類(lèi)是元件的特性造成的約束，如線性電阻元件的電壓和電流必須滿足U=RI的關(guān)系，這種關(guān)系為元件的組成關(guān)系或電壓電流關(guān)系（VCR），另一類(lèi)是元件的相互連接給支路電流和支路電壓之間帶來(lái)的約束關(guān)系，即為“拓?fù)浼s束”，這類(lèi)約束我們就通過(guò)基爾霍夫定律來(lái)體現(xiàn)。

　　摘要：基爾霍夫定律是解決復(fù)雜電路的基本定律，基爾霍夫定律（Kirchhofflaws）闡明集總參數(shù)電路中流入和流出結(jié)點(diǎn)的各電流間以及沿回路的各段電壓間的約束關(guān)系的定律，本文闡述如何正確利用基爾霍夫第一定律對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算。

　　關(guān)鍵詞：基爾霍夫第一定律,節(jié)點(diǎn),電流

　　基爾霍夫定律是任何集總參數(shù)電路都適用的基本定律，它包括電流定律和電壓定律。本節(jié)課我們先來(lái)學(xué)習(xí)電流定律。基爾霍夫電流定律是確定電路中任意節(jié)點(diǎn)處各支路電流之間關(guān)系的定律，因此又稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)電流定律，英文縮寫(xiě)為KCL。

　　一、相關(guān)名詞

　　1、支路

　　電路中的每一個(gè)分支，對(duì)于這些分支我們要求每一個(gè)分支中必含有一個(gè)二端元件或幾個(gè)二端元件串聯(lián)。在圖一上我們看有幾條支路？（6條，R1、R2、R3、R4、R5、R6）

　　2、節(jié)點(diǎn)

　　在圖一中我們看到支路R1和R5相交于A點(diǎn)，支路R1、R2、R5相交于B點(diǎn)，以此類(lèi)推，我們?cè)俅藞D上得到CDEFGH這6個(gè)點(diǎn)，在這8個(gè)點(diǎn)中，那些是節(jié)點(diǎn)？（BCFG）因?yàn)橹挥惺?條或3條以上支路的連接點(diǎn)才稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。

　　3、回路

　　我們把由支路構(gòu)成的閉合的路徑稱(chēng)為回路。要想是回路必須符合兩個(gè)條件：1、是支路2、是閉合路徑。在圖一中，同學(xué)們一起找一找有幾條回路？6條（ABCDEFGH、ABCFGH、BCDEFG、ABGH、BCFG、CDEF）

　　4、網(wǎng)孔

　　在我們找到的6條回路中，我們發(fā)現(xiàn)有些內(nèi)部包含支路，有些內(nèi)部不包含支路，對(duì)于這些內(nèi)部不包含支路的回路，我們稱(chēng)之為網(wǎng)孔。那在這個(gè)電路圖里，有幾個(gè)網(wǎng)孔？3個(gè)，分別是ABGH、BCFG、CDEF。

　　在這里我們要記清楚兩句話“網(wǎng)孔是一種特殊回路，但回路不一定是網(wǎng)孔”

　　二、內(nèi)容

　　1、基爾霍夫電流定律（KCL）

　�、�、內(nèi)容：在集總電路中，任何時(shí)刻，任一節(jié)點(diǎn)上，所有流出此節(jié)點(diǎn)的支路電流之和恒等于所有流入此節(jié)點(diǎn)的支路電流之和。

　�、啤⒘硪徽f(shuō)法：在集總電路中，任何時(shí)刻，任一節(jié)點(diǎn)上，所有流出此節(jié)點(diǎn)的支路電流代數(shù)和恒等于零。

　�、�、內(nèi)容解析：

　　基爾霍夫第一定理的內(nèi)容是德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫根據(jù)電荷守恒以節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象得到的。依據(jù)原理：電荷守恒定律，即電荷既不能憑空創(chuàng)造，也不憑空消失。

　　2.分析過(guò)程：如圖二所示，A點(diǎn)為某電路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以A點(diǎn)為研究對(duì)象我們來(lái)分析這個(gè)圖，與該節(jié)點(diǎn)相連的支路電流分別為I1，I2，I3，I4，I5，參考方向如圖所示。有流入節(jié)點(diǎn)的電流，也有流出節(jié)點(diǎn)的電流，根據(jù)電流的定義式我們可以把流入節(jié)點(diǎn)的電流看作是單位時(shí)間內(nèi)流入節(jié)點(diǎn)的電荷量，流出節(jié)點(diǎn)的電流看作是單位時(shí)間內(nèi)流出節(jié)點(diǎn)的電荷量，由于節(jié)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)線的匯交點(diǎn)，它不可能積累電荷，電荷又是守恒的，那么有多少電荷流入節(jié)點(diǎn)就有多少電荷流出節(jié)點(diǎn)，即有多少電流流入節(jié)點(diǎn)就有多少電流流出節(jié)點(diǎn)即：

　　節(jié)點(diǎn)電流之間的這種關(guān)系就是基爾霍夫第一定律所描述的內(nèi)容。

　　3、電流方向：在列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電流方程時(shí)，各電流變量前的正、負(fù)號(hào)取決于各電流的參考方向?qū)υ摴?jié)點(diǎn)的關(guān)系（是“流入”還是“流出”）；而各電流值的正、負(fù)則反映了該電流的實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系（是相同還是相反）。

　　通常規(guī)定，對(duì)參考方向背離（流出）節(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)，而對(duì)參考方向指向（流入）節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號(hào)。

　　4、基爾霍夫電流定律的推廣形式

　　基爾霍夫電流定律不僅適用于單個(gè)節(jié)點(diǎn)，還適用于任意假定的閉合曲面。

　　如圖三所示：電路中的一部分被閉合曲面S包圍，在曲面S包圍的這部分我們可以把它看作一個(gè)“大節(jié)點(diǎn)”，流入和流出這個(gè)“大節(jié)點(diǎn)”的電流也滿足基爾霍夫第一定律，即

　　也就是流入閉合曲面電流之和等于流出該閉合曲面電流之和。

　　三、小結(jié)

　　本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了基爾霍夫電流定律，在應(yīng)用中需要注意以下內(nèi)容：

　�、�.只能對(duì)流過(guò)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有電流列節(jié)點(diǎn)方程。

　�、�.在列節(jié)點(diǎn)方程之前，先要對(duì)未知電流的支路假設(shè)電流的參考方向，參考方向可以任意假定。

　�、�.在假設(shè)的參考方向下根據(jù)基爾霍夫第一定律列與未知電流相關(guān)的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程，然后代值計(jì)算。

　�、�.根據(jù)計(jì)算的結(jié)果確定電流的實(shí)際方向，計(jì)算結(jié)果為正說(shuō)明電流的實(shí)際方向與所假設(shè)的參考方向相同，如果計(jì)算的結(jié)果為負(fù)，則兩者方向相反。

　　參考文獻(xiàn)