電路的基本定律有歐姆定律和基爾霍夫定律。
一、歐姆定律
歐姆定律是描述在純電阻電路兩端施加電壓,流過該電路電流與該電路電阻之間關系的基本定律。歐姆定律是分析和計算電路的基本定律。一個完整的電路包括電源與負載,如下圖所示。
該電路A、 B兩點左邊包括一個電源及內阻r0,稱為含源電路。右邊部分不包含電源,稱為無源電路。實驗證明,對于右邊的無源電路,存在如下規律:
I=UAB/R
而對于左邊的含源電路,存在如下規律:
I=(E-UAB)/r0,則可得: UAB=IR=E-Ir0,整理得I=E/(R+r0)
這就是全電路歐姆定律。 用文字描述即是:在整個閉合回路中,電流的大小與電源的電動勢成正比,與電路中的電阻(包括電源內電阻及外電阻)成反比。
二、基爾霍夫定律
電路的基本定律除歐姆定律外,還有基爾霍夫定律,它包括基爾霍夫第一定律和基爾霍夫第二定律,它們是分析和計算復雜電路不可缺少的基本定律。
1、基爾霍夫第一定律(KCL定律)
基爾霍夫第一定律又稱節點電流定律。 其內容是:流入節點的電流之和恒等于流出節點的電流之和。 節點是三條及三條以上分支電路的交匯點,見下圖中的A點。
按基爾霍夫第一定律,對節點A可以得到:
I1+I2=I3+I4+I5
實際上,節點可以是電路的實際交匯點,也可以是假想點,如上圖中的半導體三極管,可以把圓圈內看作是節點,由基爾霍夫第一定律,可以得到:
Ib+Ic=Ie
2、基爾霍夫第二定律(KVL定律)
基爾霍夫第二定律又稱回路電壓定律。 其內容是:在任一閉合回路中,沿一定方向繞行一周,電動勢的代數和恒等于電阻上電壓降的代數和,即∑E=∑IR
注意:在列回路電壓方程時必須考慮電壓(電動勢)的正負。 確定正、負號的方法與列回路方程的步驟如下(參見下圖):
1)首先在回路中假定各支路電流的方向。
2)假定回路繞行方向(順時針或逆時針,上圖中是順時針方向)。
3)凡流過電阻的電流參考方向與繞行方向一致,則電阻上的壓降為正,反之取負。
4)凡電動勢方向與繞行方向一致,該電動勢取正,反之取負。
由上述方法及步驟,可列出上圖中電路的回路方程為:
E1-E2=I1R1-I2R2-I3R3+I4R4
上式可寫成:
I1R1-I2R2-I3R3+I4R4-E1+E2=0
故基爾霍夫第二定律又可敘述為:任一回路中各元件上的電壓降之代數和恒為零。
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