基爾霍夫定律實驗報告 基爾霍夫定律實驗( 三 )


比如 , 同樣是上面的簡單電路 , 假設我們一開始并不知道電流是順時針的 , 我們先假設它是逆時針的 , 并且我們選擇順時針繞行方向:

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隨便猜測一個電流方向
我們還是從 a 點開始分析 , 沿著順時針繞行 , 之一個遇到電池 , 從繞行方向看 , 電池是升壓的 。過了電池再遇到電阻 。對于電阻來說 , 根據前面講的電阻升降壓規律 , 當電流方向和繞行方向相反時升壓:
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電池升壓 , 電阻升壓
根據基爾霍夫電壓定律 , 所有電壓的代數和為零:
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解方程 , 我們求出電路中的電流為 -1.2A 。電流是負的 , 我們知道我們標定的電流反向是錯誤的 , 應該反過來 。
殺一頭牛上面那個簡單的電路我們用基爾霍夫定律來求解電流 , 簡直是殺雞用牛刀 。下面 , 我們來一個稍微復雜點的例子 , 殺一頭牛試試 。
看下面的電路:
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典型基爾霍夫電路
題目要求:求出各支路中的電流 。
標定電流方向根據以往的經驗(可能是錯誤的)電流一般從電源正極流出 , 我們標定各支路中的電流方向如下:
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標定電流方向
注意上面電流的方向可能是錯誤的 。最后的計算結果會告訴我們標定正確與否 。如果計算出來電流是負值 , 說明我們一開始標定的電流方向是錯誤的 。
選擇繞行方向電路中有兩個回路 , 我們都選擇順時針繞行方向 , 也就是說我們沿著順時針方向應用 KVL 分析電路:
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選擇繞行方向
對于上面的電路 , 我們這套分析 ***  , 認為只有兩個回路 , 最外圍的大回路我們不認為是回路:
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不是回路
這套分析 *** 也叫網孔(Mesh)分析法 。你可把電路想象中一張大網 , 一個眼就是一個網孔 。網孔就是上面的回路 。
舉個例子 , 下面這張電路圖中 , 有 9 個網孔:
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9個網孔
寫出節點方程我們選擇下圖中的 a 點應用基爾霍夫節點方程:
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對 a 節點應用節點方程
根據 KCL 列出方程如下:
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節點方程
寫出回路方程我們從 b 點開始沿著前面的選擇的順時針繞行方向分析電路:
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從 b 點開始繞行回路1
從 b 點出發 , 先遇到 電池 , 它升壓 , 再遇到 4Ω 電阻, 電流方向和繞行方向一致 , 它降壓 , 再遇到 8Ω, 它也是降壓 , 列方程如下:
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回路方程
我們從 c 點開始沿順時針分析回路2:
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從 c 點開始繞行回路2
我們先遇到 8Ω 電阻, 繞行方向和我們標定的電流方向是相反的 , 逆著電流方向看 , 電阻是升壓的 。過了 8Ω 再遇到 6Ω 電阻, 逆著電流方向看 , 電阻也是升壓的 。過了 6Ω 電阻 遇到 4V 電源 , 先遇到正極 , 再遇到負極 , 此處電源是 降壓 的 。應用 KVL 我們列方程如下:
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回路方程
三個方程 , 三個未知數:
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三元一次方程組
我們解方程得:
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