第五节 基尔霍夫定律与欧姆定律

# 目录

# 5.1 基尔霍夫定律

基尔霍夫(很多翻译是克希荷夫、克希霍夫)德国物理学家,现在基本电路分析都绕不开他的两个定律。

  • KCL 基尔霍夫电流定律:在任一瞬时,流入某一节点电流总和等于流出此节点的电流总和

  • KVL 基尔霍夫电压定律:在任一瞬时,沿回路绕行一周,电动势的代数和等于电阻电压降的代数和

实际上没有任何一个定义是完美无缺的,作为初学者的我们开始先不要细究定律公式的细节。

我们用另类的方式来理解他,未尝不可。

# 5.2 基尔霍夫定律的另类理解

我们继续用水路来理解:

  • 流进一个三通水阀的水流等于流出这个三通的水流

  • 围成一圈并接在一起的水管内部水压和等于零

有了以上概念,为了避免延伸太多,增加学习难度,我们下面开始讲实用的知识。

基尔霍夫电压定律告诉我们,一个回路(例如把电线围成一圈),这个回路中的所有电压和等于零。

我们回想下初中的一个小实验,一节电池接个开关再接上个灯泡,把开关合上灯泡就亮起来。

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SW1 就是一个开关,B1 是电池,BL1是个灯泡,我们看到SW1开关合上灯泡就亮起来。

这个时候我们先把SW1抛开,SW1开关实际就是两个铜片、铁片之类的,合上就相当于一根导线(电线)。

一般我们近似的认为电线是没有阻值的(很小很小的电阻)。

现在电池、开关、灯泡就处于一个闭合的回路中,那么B1的电压加上BL1的电压和应该是零才是对的。

我们一般把电池的电压我们用U1表示,灯泡两端的电压我们用U2表示。

根据基尔霍夫电压定律,那么U1+U2=0 才对。

那么我们把U1 放到右边,U2=-U1。

负号可以代表电压的方向是相反的。实际上-U1就是电池的电动势。用符号西格玛(Σ)表示。

U2=Σ,再来交换下 Σ=U2

到了这里大部分同学可能就记起来了,这不就是我们初高中学的电动势公式。

电源电动势等于外部电压之和。

那么这是什么,心法来了,这就是基尔霍夫电压定律.

闭合环路里面的电压有正有负,最后相互抵消。

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基尔霍夫电流定律更直观一些

从SW1流入A点的电流等于流出的电流,然后分别流到BL1、BL2

经过BL1 BL2两个灯泡的电流汇集到B点,又回到电池B1的负极。

那么流入B点的两股电流合并后流出B点...

这里可以引申一个概念,电流分叉会引出并联电路的概念,串联电路不分叉,这种分叉的电路实际上是并联电路。

也就是BL1、BL2分别处于两个支路,是并联的关系。

好了,到这里我们对基尔霍夫定律有了一个的直观的理解,先记住这些,以后开始简单计算用得上。

# 5.3 欧姆定律

我们还记得说过电阻就是粗细不同的水管。

细水管对水的阻力越大,粗水管对水的阻力越小。

相对应的,电阻越大,对电流的阻力越大。然后物理学家欧姆经过试验测量总结出了欧姆定律。

通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。

什么反比,什么正比,什么鬼?

实际上电是实践性科学,我们何不重复下欧姆的实验!

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A1 是个电流表,V1是个电压表,注意表的接法,电流表是把电线断开接进去,电压表是直接量电阻的两端就行。

我不知道什么是电压表、电流表?回头看第一节。

R1 是一个电阻,我们先把它固定为1欧姆

改变电池电压 1V~9V 我们得到

欧姆定律变电压.gif

然后我们把改变值后相应的电流表、电压表的读数放到表格里面观察

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电压除以电流正好等于电阻(把电阻值改改,得到的结果一样)

两个关联的量,一个变化时另一个跟着变化,并且这两个量比值一定,就是正比例关系的。

所以电压电流成正比。

电压大,电流大,电压小,电流小。

当我们固定电压不变,改变电阻值从1欧姆到9欧姆

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看到反比是什么了吗?电阻小,电流大,电阻大,电流小。

欧姆定律 U=IR R=U/I I= U/R

# 总结

基尔霍夫定律和欧姆定律是电路分析的基础的基础,搞懂了,我们就可以进入下一步了。


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Last Updated: 1/31/2022, 7:37:27 AM