电路分析的基石-基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电路分析中的核心定律,由德国物理学家G.R.基尔霍夫于1845年提出,用于描述集总参数电路中电流和电压的约束关系。该定律包含两个部分:基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL),分别基于电荷守恒和能量守恒原理。
基尔霍夫电流定律(KCL)
KCL指出,在电路任一节点,流入和流出该节点的电流代数和为零。其数学表达式为:
其中,流入节点的电流取正号,流出取负号。例如,若某节点有I₁、I₂流入,I₃流出,则方程为:I₁ I₂ - I₃ = 0。该定律本质是电荷守恒的体现。
基尔霍夫电压定律(KVL)
KVL规定,任一闭合回路中电压的代数和为零3。其表达式为:
其中,电动势方向与回路绕行方向一致时取正,相反取负;电阻电压降方向与绕行方向一致时取正,相反取负。例如,回路中若含电源和电阻,需根据方向正负列方程12。
应用方法
- 标定电流方向:假设各支路电流方向并标注。
- 列节点方程:对每个节点应用KCL。
- 选回路列方程:选择包含所有支路的回路,应用KVL。
- 联立求解:通过方程组求解未知电流,负号表示实际方向与假设相反。
注意事项
- 定律适用于稳恒电路和准稳电路(电路尺度远小于电磁波长)。
- 需先规定电流参考方向和回路绕行方向。
- 电源内电势升高方向与绕行方向相反时取负值1。









