我的《计算机电路基础》之旅(2)

基尔霍夫定律

基尔霍夫定律包含基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

基尔霍夫电流定律

基尔霍夫电流定律(KCL)指出:任一瞬间,流入任一节点的电流总和等于流出该节点的电流总和。

换一种说法也可以描述:任一时刻,流入任一节点电流的代数和等于零,如果规定流入节点的电流取正值,则流出节点的电流就应取负值。

用高中物理来表示应该就是干路电流等于支路电流之和的意思。

基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律(KVL)指出:任一时刻,任一回路中沿绕行方向各元件上的电压降之和等于电压升之和。

换一种说法也可以描述:电路中任一回路内沿绕行方向各段电压降的代数和为零。

这就需要我们在运用定律时候分两步运用:

首先需要规定每个元件上的电压的参考方向、画出回路的绕行方向。绕行方向就代表电压降落的方向。最后我们在列回路电压方程时候需要注意,元件上的电压参考方向与绕行方向一致时,此电压前面取正号;电压参考方向与绕行方向相反时,此电压前面取负号。

电阻的混联

一些简单的电阻的混联可以看成是串联和并联的组合,并对他们进行适当的整理和变形可以化成简单电路来计算。值得注意的是,比较复杂的混联电路需要列KCL、KVL方程联立才能求解。

在混联电路变形到简电路时,需要注意运用"电位相同,说明无电流,可以开路也可以短路"。

下面举例进行变换:

题目

解析

这里只演示(a)和(b)的变形,(c)和(d)供读者思考,答案放在最后供参考。

在(a)中,有两条上面没有元件的导线,所以图中a与a'、b与b' 点电位相同,这样的话,R1两边接着的就是a和b,R2两边接着的就是a和b,R3两边接着的是a和b,R4两边接着的是a和b,这样就可以知道关系了,变形后的电路见下图:

在(b)中,有四个一样的R,所以R1两端的电位相同,不妨设两端都是c点,所以有两个R两端都是a和b,有两个R两端都是c和b。知道关系后,我们就可以画出下图的电路图了。

结语

(c)和(b)变形后见下图

这里给读者留下一个问题:

明明是两个图像,为什么我最后只留下一张变化后的图呢?

读者如有疑惑,欢迎留言。

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