淺析基爾霍夫電流定律中廣義節(jié)點的應(yīng)用

《淺析基爾霍夫電流定律中廣義節(jié)點的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院課程論文課程名稱：電工電子論文題目：淺析基爾霍夫電流定律（KCL）中廣義節(jié)點的應(yīng)用淺析基爾霍夫電流定律中廣義節(jié)點的應(yīng)用摘要：基爾霍夫定律是電路基礎(chǔ)中十分重要的理論依據(jù)，當(dāng)我們在認(rèn)識電路、分析電路時都必須用到基爾霍夫定律，為了進(jìn)一步探究基爾霍夫定律的用途，本文將對基爾霍夫第一定律——基爾霍夫電流定律進(jìn)行仔細(xì)的分析，挖掘其廣義節(jié)點在電路中的應(yīng)用及功能，能夠讓我們進(jìn)一步認(rèn)識到基爾霍夫電流定律的作用。關(guān)鍵字：基爾霍夫電流定律廣義節(jié)點封閉面一．基爾霍夫電流定律簡單介紹1、基爾霍夫定律是闡明集總參數(shù)電路中流

2、入和流出節(jié)點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。1845年由德國物理學(xué)家G.R.基爾霍夫提出。集總參數(shù)電路指電路本身的最大線性尺寸遠(yuǎn)小于電路中電流或電壓的波長的電路，反之則為分布參數(shù)電路?；鶢柣舴蚨砂娏鞫珊碗妷憾伞?、基爾霍夫電流定律（KCL）描述了流入節(jié)點和流出節(jié)點的電流之間的關(guān)系。KCL指出：任一瞬間，流入一個節(jié)點的電流等于流出該節(jié)點的電流。在規(guī)定流入節(jié)點的電流方向為正，流出的電流為負(fù)的前提下，也可將KCL敘述成：任一瞬間，流入一個節(jié)點的電流代數(shù)和為零。即：或I入=I出。由于KCL方程中電流的正負(fù)號

3、是由電流的流向來確定的，所以，在列KCL方程式首先需要在電路上設(shè)定參考方向，再根據(jù)設(shè)定的參考方向來列方程。二、基爾霍夫電流定律中的幾個概念：1、支路：一個二端元件視為一條支路，其電流稱為支路電流。下圖所示電路共有6條支路和6個支路電流2、結(jié)點：電路元件的連接點稱為結(jié)點。圖示電路中，a、b、c點是結(jié)點，d點和e點間由理想導(dǎo)線相連，應(yīng)視為一個結(jié)點。該電路共有4個結(jié)點。3、回路：由支路組成的閉合路徑稱為回路4、網(wǎng)孔：將電路畫在平面上內(nèi)部不含有支路的回路，稱為網(wǎng)孔。圖示電路中的{1,2}、{2,3,4}和{4,5,6}回路都是網(wǎng)孔三、

4、基爾霍夫電流定律廣義節(jié)點根據(jù)電路中已知的某些支路電流，求出另外一些支路電流，即集總參數(shù)電路中任一支路電流等于與其連接到同一結(jié)點(或封閉面)的其余支路電流的代數(shù)和，即結(jié)點的KCL方程可以視為封閉面只包圍一個結(jié)點的特殊情況。根據(jù)封閉面KCL對支路電流的約束關(guān)系可以得到：流出(或流入)封閉面的某支路電流，等于流入(或流出)該封閉面的其余支路電流的代數(shù)和。由此可以斷言：當(dāng)兩個單獨的電路只用一條導(dǎo)線相連接時，此導(dǎo)線中的電流必定為零。在任一時刻，流入任一結(jié)點(或封閉面)全部支路電流的代數(shù)和等于零，意味著由全部支路電流帶入結(jié)點(或封閉面)內(nèi)

5、的總電荷量為零，這說明KCL是電荷守恒定律的體現(xiàn)。這就是基爾霍夫電流定律的廣義節(jié)點的應(yīng)用推廣。KCL的推廣KCL不僅對一個節(jié)點適用，它可推廣到任意一部分電路上。假想將一部分電路用一閉合面圍起來，由于流人每一元件的電流等于流出該元件的電流，因此，每一元件存貯的凈電荷也為零，所以整個閉合面內(nèi)存貯的總凈電荷為零。例如對圖示電路中虛線表示的封閉面，寫出的KCL方程I6I4I2I1cI5bi3a532641ed把5框看成一個大節(jié)點可得：-I3+I4+I6=0此外，由KCL可知，任一瞬間，在電路的任何地點，均不會發(fā)生電荷堆積或者減少的現(xiàn)象

6、，這種現(xiàn)象稱為電流的連續(xù)性原理，體現(xiàn)了物理學(xué)中電荷守恒定律的內(nèi)容?；鶢柣舴螂娏鞫墒请姾墒睾惴▌t運用于集總電路的結(jié)果。電荷守恒的意思是：電荷既不能創(chuàng)生也不能消滅。對于集總電路中的任一節(jié)點，在某一時刻，流進(jìn)該節(jié)點的電流代數(shù)和為Σi(t)，即：dq／dt=Zik(t)(其中q為節(jié)點處的電荷)。而節(jié)點只是理想導(dǎo)體的匯合點，不可能積累電荷，電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，因而節(jié)點處的dq／dt必須為零，即得：Σi(t)=0(式中i(t)為流出或流人節(jié)點的第K條支路的電流，K為節(jié)點處的支路數(shù))。四、廣義節(jié)點的應(yīng)用實例例：已知電路中Ia=1m

7、A，Ib=10mA，Ic=2mA，求電流Id。IbIcIaId解：分析：本電路中含有多個支路，若要一一求解則會十分復(fù)雜，但是要是利用基爾霍夫廣義節(jié)點，把電路中的4個電阻看成一個封閉的節(jié)點，再利用KCL則就十分簡單。所以：Ia+Ib+Ic+Id=0得：Id=-13mA總結(jié)本學(xué)期學(xué)習(xí)了《電工學(xué)》這門課程，第一節(jié)課就學(xué)習(xí)了基爾霍夫定律的電流定律?；鶢柣舴蚨稍陔娐分械膽?yīng)用是十分的廣泛的，而且十分的簡單易懂，想到很多年以前G.R.基爾霍夫首次提出，真是讓人十分佩服。本來已經(jīng)學(xué)會學(xué)懂了基爾霍夫電流定律，當(dāng)開始準(zhǔn)備寫這篇論文時，發(fā)現(xiàn)自己還

8、有很多需要學(xué)習(xí)的地方。基爾霍夫廣義節(jié)點的應(yīng)用主要在于尋找一個節(jié)點或者封閉的面，再利用電流定律。此外在完成此次論文是發(fā)現(xiàn)自己還有很多其他方面的問題，比如說對于word的一些使用方面都存在一些大問題，所以在畫圖上遇到了問題。但是，還是完成了此次論文，獲得了一些收獲。通過在圖書館查