基尔霍夫定律实验报告 基尔霍夫定律实验( 三 )


比如 , 同样是上面的简单电路 , 假设我们一开始并不知道电流是顺时针的 , 我们先假设它是逆时针的 , 并且我们选择顺时针绕行方向:

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随便猜测一个电流方向
我们还是从 a 点开始分析 , 沿着顺时针绕行 , 之一个遇到电池 , 从绕行方向看 , 电池是升压的 。过了电池再遇到电阻 。对于电阻来说 , 根据前面讲的电阻升降压规律 , 当电流方向和绕行方向相反时升压:
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电池升压 , 电阻升压
根据基尔霍夫电压定律 , 所有电压的代数和为零:
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解方程 , 我们求出电路中的电流为 -1.2A 。电流是负的 , 我们知道我们标定的电流反向是错误的 , 应该反过来 。
杀一头牛上面那个简单的电路我们用基尔霍夫定律来求解电流 , 简直是杀鸡用牛刀 。下面 , 我们来一个稍微复杂点的例子 , 杀一头牛试试 。
看下面的电路:
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典型基尔霍夫电路
题目要求:求出各支路中的电流 。
标定电流方向根据以往的经验(可能是错误的)电流一般从电源正极流出 , 我们标定各支路中的电流方向如下:
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标定电流方向
注意上面电流的方向可能是错误的 。最后的计算结果会告诉我们标定正确与否 。如果计算出来电流是负值 , 说明我们一开始标定的电流方向是错误的 。
选择绕行方向电路中有两个回路 , 我们都选择顺时针绕行方向 , 也就是说我们沿着顺时针方向应用 KVL 分析电路:
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选择绕行方向
对于上面的电路 , 我们这套分析 ***  , 认为只有两个回路 , 最外围的大回路我们不认为是回路:
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不是回路
这套分析 *** 也叫网孔(Mesh)分析法 。你可把电路想象中一张大网 , 一个眼就是一个网孔 。网孔就是上面的回路 。
举个例子 , 下面这张电路图中 , 有 9 个网孔:
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9个网孔
写出节点方程我们选择下图中的 a 点应用基尔霍夫节点方程:
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对 a 节点应用节点方程
根据 KCL 列出方程如下:
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节点方程
写出回路方程我们从 b 点开始沿着前面的选择的顺时针绕行方向分析电路:
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从 b 点开始绕行回路1
从 b 点出发 , 先遇到 电池 , 它升压 , 再遇到 4Ω 电阻, 电流方向和绕行方向一致 , 它降压 , 再遇到 8Ω, 它也是降压 , 列方程如下:
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回路方程
我们从 c 点开始沿顺时针分析回路2:
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从 c 点开始绕行回路2
我们先遇到 8Ω 电阻, 绕行方向和我们标定的电流方向是相反的 , 逆着电流方向看 , 电阻是升压的 。过了 8Ω 再遇到 6Ω 电阻, 逆着电流方向看 , 电阻也是升压的 。过了 6Ω 电阻 遇到 4V 电源 , 先遇到正极 , 再遇到负极 , 此处电源是 降压 的 。应用 KVL 我们列方程如下:
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回路方程
三个方程 , 三个未知数:
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三元一次方程组
我们解方程得:
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