在上一次學(xué)習(xí)了道菜“基爾霍夫電流定律(KCL)”后,這次我們繼續(xù)學(xué)習(xí)第二道菜“基爾霍夫電壓定律(KVL)”。
在《電工基礎(chǔ)》的第11課時中,“曹大廚”(把曹老師說成廚師,不知道他會不會打我,噓~~)再次給我們展示了他的精湛廚藝,詳細(xì)的講解了基爾霍夫電壓定律以及它的應(yīng)用。
基爾霍夫電壓定律:在任一瞬間,從回路中任一點出發(fā),沿回路循行一周,則在這個方向上的電位升之和等于電位降之和;或者說:在任一瞬間,沿任一回路循行方向,回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。
圖9-1就是基爾霍夫電壓定律的電路方程式,按照回路中各元件電壓所列。大家如果列了方程式,但又不知對錯,那么可以根據(jù)之前所學(xué)的電位法去判斷。在這里要強(qiáng)調(diào)的一點就是:在同一電路圖中,各回路的繞行方向應(yīng)保持一致(逆時針或順時針),如圖中的3個回路都是順時針方向;一旦假定電位升的電壓為正或電位降的電壓為正,在之后列方程式時都不可更改,如圖中假定電位降的電壓為正,u1的電位沿回路繞行方向為降,所以u1前面為正號。
不知道大家有沒有注意到,對于回路3,我們可以通過回路1、2來計算得到,大家可以自行嘗試計算一下,在這里就不作贅述,另外,回路1、2其實就是我們上次所學(xué)的網(wǎng)孔。
相對于基爾霍夫電流定律中關(guān)于廣義結(jié)點(閉合面)的KCL方程,在基爾霍夫電壓定律中,也有相關(guān)的假想,那就是關(guān)于求回路中非單個元件兩端的電壓,我們可以在所求電壓的兩端用帶無窮大電阻的假想支路連起來。例如圖9-2中求電壓UAB,在A、B兩端用虛線連起來構(gòu)成回路,再列方程求解。

前文提到,在圖9-1中,回路3的KVL方程可以用回路1、2的KVL方程計算得到。其實,如果我們先列出回路1、3的KVL方程,也可以根據(jù)回路1、3的KVL方程求出回路2的KVL方程。像這種可以通過其他方程得出的方程不是獨立的,但獨立方程并不是絕對的。例如圖9-3所述,獨立方程的個數(shù)是確定的,但是方程的形式并不是絕對的。

那么,在一個電路中,我們用KCL或KVL列方程時可以列多少個獨立方程呢?可以證明,對于具有N個結(jié)點、B條支路、M個網(wǎng)孔的電路,它的獨立節(jié)點電流方程有(N-1)個,獨立回流電壓方程有(B-N 1)個(或者有M個)。
其實從這里我們可以看到,在有B條支路的電路中,當(dāng)我們求支路電流時,就有了B個未知數(shù),所以至少需列出B個獨立方程才能求解;結(jié)合KCL和KVL列方程的獨立方程(N-1) (B-N 1)剛好等于B。
顯然,如果電路中增多了一條支路,以此同時它可列的獨立電壓方程也多了一個,照樣可以求解。
對于基爾霍夫定律,給大家來幾道題,學(xué)到這里也差不多了,缺的就是實際解決問題的經(jīng)驗了,大家加油吧!共勉。(技成培訓(xùn)原創(chuàng),作者:楊思慧,未經(jīng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,違者必究!)
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