一、復雜電路
定義:一個復雜電路是多個電源和多個電阻的復雜聯(lián)接。
支路:通常把電源和電阻串聯(lián)而構(gòu)成的通路叫支路,在支路中電流強度處處相等。
節(jié)點:三條或更多條支路的聯(lián)接點叫做節(jié)點或分支點。
回路:幾條支路構(gòu)成的閉合通路叫回路。
復雜電路中,各支路的聯(lián)接形成多個節(jié)點和多個回路。
處理復雜電路的典型問題,是在給定電源電動勢、內(nèi)阻和電阻的條件下,計算出每一支路的電流;有時已知某些支路中的電流,要求出某些電阻或電動勢。這不過是上述已知條件和要求解的未知數(shù)之間的若干調(diào)換而已。
解決復雜電路計算的基本公式是基爾霍夫方程組,原則上它可以用來計算任何復雜電路中每一支路中的電流;鶢柣舴蚍匠探M分為第一方程組和第二方程組。
二、基爾霍夫第一方程組(節(jié)點電流定律或第一定律)
Σ(±I)=0,即匯于節(jié)點的各支路電流強度的代數(shù)和為零。流入電流等于流出的電流。
理論依據(jù):電流的穩(wěn)恒條件。
注意:電流的參考方向。
可以證明:如果電路中共有n個節(jié)點,則只能列n-1個獨立的節(jié)點方程式組成一個方程組,叫做基爾霍夫第一方程組。
三、基爾霍夫第二方程組(回路電壓定律或第二定律)
Σ(±ε)+Σ(±IR)=0,即沿回路繞行一周,電位升降的代數(shù)和等于零。亦即一個回路的電壓升降相同。
理論依據(jù):靜電場的環(huán)路定理。
由一段含源電路的歐姆定律可得,如果A、B兩點重合,即電路閉合:則Σ(±ε)+Σ(±IR)=0,故沿回路繞行一周,電位升降的代數(shù)和等于零。
雖然,對于每一個回路都可按照同樣方式寫出一個方程式,但并非按所有的回路寫出的方程式都是獨立的。對于一個復雜的電路,如何確定其獨立回路的數(shù)目呢?對于平面電路,我們可以把電路看成一張網(wǎng)格(類似漁網(wǎng)),其中網(wǎng)孔的數(shù)目就是獨立回路的數(shù)目。
四、基爾霍夫方程組的完備性
網(wǎng)絡(luò)拓撲學可以證明基爾霍夫方程組是一個完備的方程組。
b=m+n-1
五、利用基爾霍夫定律解題步驟
1、任意規(guī)定各支路電流方向,b個(設(shè)共b個支路)。
2、列n-1個節(jié)點方程(設(shè)n有個節(jié)點)。
3、選個m獨立回路(典型選網(wǎng)孔)。
4、解上方程組。
5、根據(jù)正負標定實際結(jié)果。