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kcl定律和kvl公式

发表时间:03-28 栏目: 育儿综合

KCL定律即基尔霍夫电流定律(Kirchhoff's Current Law),KVL定律即基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law),它们是电路分析中的重要基本定律,以下为你介绍其内容及表达式: 基尔霍夫电流定律(KCL定律) 定义:所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。

简单来说,在任意时刻,流入一个节点的电流之和恒等于流出这个节点的电流之和。

这一定律基于电荷守恒定律,反映了电流的连续性。

公式:∑ I i n = ∑ I o u t \sum I_{in} = \sum I_{out}∑Iin​=∑Iout​ (流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和 );也可以表示为 ∑ I = 0 \sum I = 0∑I=0 ,这里规定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负 。

例如,在一个有三条支路连接的节点上,I 1 I_1I1​、I 2 I_2I2​ 流入节点,I 3 I_3I3​ 流出节点,那么按照 ∑ I = 0 \sum I = 0∑I=0 的形式,该节点的 KCL 方程就是 I 1 + I 2 − I 3 = 0 I_1 + I_2 - I_3 = 0I1​+I2​−I3​=0 。

基尔霍夫电压定律(KVL定律) 定义:沿着闭合回路所有元件两端的电势差(电压)的代数和等于零。

也就是说,从回路中任意一点出发,绕回路一周回到该点时,各段电压的代数和恒等于零。

该定律基于能量守恒定律,表明在一个闭合回路中,电能不会凭空产生或消失。

公式:∑ U = 0 \sum U = 0∑U=0 。

在列写具体的 KVL 方程时,需要先确定回路的绕行方向,当元件两端电压的参考方向与绕行方向一致时,该电压取正号,反之取负号。

例如,对于一个包含电源电动势 E EE、电阻 R 1 R_1R1​ 和 R 2 R_2R2​ 的简单闭合回路,按照顺时针方向绕行,电源电动势方向为逆时针(电源内部电位升),电阻 R 1 R_1R1​ 和 R 2 R_2R2​ 上的电压降分别为 U R 1 U_{R1}UR1​ 和 U R 2 U_{R2}UR2​ ,则根据 KVL 定律可得 − E + U R 1 + U R 2 = 0 -E + U_{R1} + U_{R2} = 0−E+UR1​+UR2​=0 ,又因为根据欧姆定律 U R 1 = I R 1 U_{R1} = I R_1UR1​=IR1​ ,U R 2 = I R 2 U_{R2} = I R_2UR2​=IR2​ (I II 为回路电流) ,所以也可以写成 − E + I R 1 + I R 2 = 0 -E + I R_1 + I R_2 = 0−E+IR1​+IR2​=0 。

 

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