理论教育 基尔霍夫电流定律(KCL)的应用

基尔霍夫电流定律(KCL)的应用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:基尔霍夫电流定律是描述电路中与同一结点相连的各支路电流之间相互关系的定律,也是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映。图1-12基尔霍夫电流定律示例图1-12 为电路中的一部分,以此为例来说明基尔霍夫电流定律。因此,基尔霍夫电流定律又可以叙述为对于集总参数电路中的任意结点,在任意时刻流出该结点的电流之和等于流入该结点的电流之和。

基尔霍夫电流定律(KCL)的应用

基尔霍夫电流定律(Kithhoff's Current Law,KCL)是描述电路中与同一结点相连的各支路电流之间相互关系的定律,也是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映。

KCL的基本内容:对于集总参数电路中的任意结点,在任意时刻流出或流入该结点的电流的代数和为0,其基本形式为

对电路某结点列写KCL 方程时,如果假设流出该结点的支路电流为正,则流入该结点的支路电流为负。反之,如果假设流入该结点的支路电流为正,则流出该结点的支路电流为负。

图1-12 基尔霍夫电流定律示例

图1-12 为电路中的一部分,以此为例来说明基尔霍夫电流定律。

对结点a 列写KCL 方程,设流出结点的电流为“+”,流入结点的电流为“-”,则有

或者表示成

式(1-8)为基尔霍夫电流定律的另一种表示形式。因此,基尔霍夫电流定律又可以叙述为对于集总参数电路中的任意结点,在任意时刻流出该结点的电流之和等于流入该结点的电流之和。

【例1-3】 在图1-13 中,若已知I1=50 mA,I3=10 mA,I4=15 mA,试求I2

图1-13 例1-3 电路(www.daowen.com)

解:对结点a 列KCL 方程,得

KCL的一个重要应用:根据电路中已知的某些支路电流,可以求出其他支路电流,即如果已知一些电流,要求另外一些电流,则可以通过列写KCL 方程求解。

KCL 不仅适用于结点,也适用于任何假想的闭合面,如图1-14 所示。

在如图1-14 所示电路中,3 个结点的KCL 方程为

图1-14 KCL 应用于闭合面

(1)(2)(3)式联立可得

由此可知,KCL 可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面,这里的闭合面可以看作是广义结点,即流入任何闭合面的各支路电流的代数和等于0。

因此,当两个单独的电路只用一条导线相连接时,如图1-15 所示,此导线中的电流必定为0,即

图1-15 一条导线相连的电路

通过以上分析可知:KCL 是对支路电流的约束,与支路上连接的元件无关,与电路是线性还是非线性无关;KCL 方程是按照电流的参考方向列写的,与电流的实际方向无关;在列写KCL 方程时,必须在电路图上标出相关支路的电流及其参考方向。

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