1、欧姆定律在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,这就是欧姆定律,基本公式是 I=U/R。基尔霍夫定律它包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)基本概念1、支路: (1)每个元件就是一条支路 (2)串联的元件我们视它为一条支路 (3)流入等于流出的电流的支路。 2、节点: (1)支路与支路的连接点 (2)两条以上的支路的连接点 (3)广义节点(任意闭合面) 。 3、回路: (1)闭合的支路 (2)闭合节点的集合。 4、网孔: (1)其内部不包含任何支路的回路 (2)网孔一定是回路,但回路不一定是网孔。基尔霍夫第一定律第一定律又称基尔霍夫电流定律
2、,简记为 KCL,是电流的连续性在集总参数电路上的体现,其物理背景是电荷守恒公理。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律,因此又称为节点电流定律,它的内容为:在任一瞬时,流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和,即: 基尔霍夫定律在直流的情况下,则有: 基尔霍夫定律通常把上两式称为节点电流方程,或称为 KCL 方程。 它的另一种表示为: 基尔霍夫定律在列写节点电流方程时,各电流变量前的正、负号取决于各电流的参考方向对该节点的关系(是“流入”还是“流出” ) ;而各电流值的正、负则反映了该电流的实际方向与参考方向的关系(是相同还是相反) 。 通常规定,对参考方向
3、背离(流出)节点的电流取正号,而对参考方向指向(流入)节点的电流取负号。 KCL 的应用图 KCL 的应用所示为某电路中的节点,连接在节点的支路共有五条,在所选定的参考方向下有: 基尔霍夫定律KCL 定律不仅适用于电路中的节点,还可以推广应用于电路中的任一假设的封闭面。即在任一瞬间,通过电路中任一假设封闭面的电流代数和为零。 KCL 的推广图 KCL 的推广所示为某电路中的一部分,选择封闭面如图中虚线所示,在所选定的参考方向下有: 基尔霍夫定律基尔霍夫第二定律第二定律又称基尔霍夫电压定律,简记为 KVL,是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的体现,其物理背景是能量守恒公理。基尔霍夫电压定
4、律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律,因此又称为回路电压定律,它的内容为:在任一瞬间,沿电路中的任一回路绕行一周,在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和,即: 基尔霍夫定律在直流的情况下,则有: 基尔霍夫定律通常把上两式称为回路电压方程,简称为 KVL 方程。 KVL 定律是描述电路中组成任一回路上各支路(或各元件)电压之间的约束关系,沿选定的回路方向绕行所经过的电路电位的升高之和等于电路电位的下降之和。 回路的“绕行方向”是任意选定的,一般以虚线表示。在列写回路电压方程时通常规定,对于电压或电流的参考方向与回路“绕行方向”相同时,取正号,参考方向与回路“绕行方向”相反时取负号
5、。 KVL 的应用图 KVL 的应用所示为某电路中的一个回路 ABCDA,各支路的电压在所选择的参考方向下为 u1、u2、u3、u4,因此,在选定的回路“绕行方向”下有:u1+u2=u3+u4。 KVL 定律不仅适用于电路中的具体回路,还可以推广应用于电路中的任一假想的回路。即在任一瞬间,沿回路绕行方向,电路中假想的回路中各段电压的代数和为零。 KVL 的推广图 KVL 的推广所示为某电路中的一部分,路径 a、f 、c 、b 并未构成回路,选定图中所示的回路“绕行方向” ,对假象的回路 afcba 列写 KVL 方程有:u4+uab=u5,则:uab=u5-u4。 由此可见:电路中 a、b 两
6、点的电压 uab,等于以 a 为原点、以 b 为终点,沿任一路径绕行方向上各段电压的代数和。其中,a、b 可以是某一元件或一条支路的两端,也可以是电路中的任意两点。 KCL 的复频域形式从电路理论中已经知道,对于电路中的任一个节点 A 或割集 C,其时域形式的 KCL 方程为 基尔霍夫定律,k=1,2,3,n,式中,n 为连接在节点 A 上的支路数或割集 C 中所包含的支路数。对上式进行拉普拉斯变换得 基尔霍夫定律式中, 基尔霍夫定律为支路电流 ik(t)的像函数。上式即为 KCL 的复频域形式。它说明集中于电路中任一节点 A 的所有支路电流像函数的代数和等于零;或者电路的任一割集 C 中所有
7、支路电流像函数的代数和等于零。KVL 的复频域形式 对于电路中任一个回路,其时域形式的 KVL 方程为 基尔霍夫定律,k=1,2,3,n。式中,n 为回路中所含支路的个数。对上式进行拉普拉斯变换即得 ,式中, 为支路电压 uk(t)的像函数。上式即为 KVL 的复频域形式。它说明任一回路中所有支路电压像函数的代数和等于零。焦耳-楞次定律基本解释:又称“焦耳定律” 。定量确定电流热效应的定律。电流通过导体时产生的热量 q,跟电流强度 i 的平方、电阻 r 以及通电时间 t 成正比,即 qi2rt 。式中 i、r、t 的单位分别为安培、欧姆、秒,则热量 q 的单位为焦耳。在任何电路中电阻上产生的热
8、量称焦耳热。 词语分开解释:焦耳 : 功的单位, 1 牛顿的力使其作用点在力的方向上位移 1 米所作的功,就是 1 焦耳。1 焦耳等于 10尔格。这个单位名称是为纪念英国物理学家焦耳(James Prescott Joule)而定的。简称焦。 楞次定律 : 确定感应电流方向的定律。该定律指出,感应电流的方向是使它所产生的磁场与引起感应的原有磁场的变化方向相反。由于穿过闭合电路的磁通量增加而引起的感应电流,其磁场与原磁场反向;由于穿过闭合电路的磁通量减少而引起的感应电流,其磁场与原磁场同向。该定律表明电磁感应现象也符合能量守恒定律。叠加定理在线性电路中,任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每
9、一个独立电源单独作用于电路时,在该支路产生的电流(或电压)的代数和。 叠加定理当线性电路中有几个电源共同作用时,各支路的电流(或电压)等于各个电源分别单独作用时在该支路产生的电流(或电压)的代数和(叠加)。 在使用叠加定理分析计算电路应注意以下几点: (1) 叠加定理只能用于计算线性电路(即电路中的元件均为线性元件)的支路电流或电压(不能直接进行功率的叠加计算); (2) 电压源不作用时应视为短路,电流源不作用时应视为开路; (3) 叠加时要注意电流或电压的 参考方向,正确选取各分量的正负号。 电路中包含电容的叠加定理计算问题线性的正弦稳态电路也满足叠加定理。 使用叠加定理时要注意以下几点:
10、1、叠加定理适用于线性电路,不适用于非线性电路; 2、叠加的各分电路中,不作用的电源置零。电路中的所有线性元件(包括电阻、电感和电容)都不予更动,受控源则保留在各分电路中; 3、叠加时各分电路的电压和电流的参考方向可以取与原电路中的相同。取和时,应该注意各分量前的“+” “-”号; 叠加定理与基尔霍夫定律的实验报告4、原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加。因为功率与电压或电流是平方关系,而不是线性关系. 5、电压源不作用时短路,电流源不作用时断路。 推论: 齐性定理:在线性电路中,当所有的激励源(电压源和电流源)都同时增大或缩小 K倍(K 为常数)时,响应(电压源和电流源)也将同样增大或缩小 K 倍。