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基尔霍夫定律第一定律介绍

实习编辑 • 2023-11-25 10:51:14 • 用户投稿 • 阅读 3

基尔霍夫定律第一定律介绍
基尔霍夫第一定律又称基尔霍夫电流定律，简记为kcl，是电流的连续性在集总参数电路上的体现，其物理背景是电荷守恒公理。基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律。基尔霍夫电流定律表明：所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。或者描述为：假设进入某节点的电流为正值，离开这节点的电流为负值，则所有涉及这节点的电流的代数和等于零。以方程表达，对于电路的任意节点满足：
其中，是第k个进入或离开这节点的电流，是流过与这节点相连接的第k个支路的电流，可以是实数或复数。在列写节点电流方程时，各电流变量前的正、负号取决于各电流的参考方向对该节点的关系（是流入还是流出）；而各电流值的正、负则反映了该电流的实际方向与参考方向的关系（是相同还是相反）。
通常规定，对参考方向背离（流出）节点的电流取正号，而对参考方向指向（流入）节点的电流取负号。
kcl定律不仅适用于电路中的节点，还可以推广应用于电路中的任一不包含电源的假设的封闭面。即在任一瞬间，通过电路中任一不包含电源的假设封闭面的电流代数和为零。
图kcl的推广所示为某电路中的一部分，选择封闭面如图中虚线所示，在所选定的参考方向下有：
由于累积的电荷（单位为库仑）是电流（单位为安培）与时间（单位为秒）的乘积，从电荷守恒定律可以推导出这条定律。其实质是稳恒电流的连续性方程，即根据电荷守恒定律，流向节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
思考电路的某节点，跟这节点相连接有个支路。假设进入这节点的电流为正值，离开这节点的电流为负值，则经过这节点的总电流等于流过支路的电流的代数和：
将这方程积分于时间，可以得到累积于这节点的电荷的方程：
其中，是累积于这节点的总电荷，是流过支路k的电荷，t是检验时间，t'是积分时间变量。
假设，q>0则正电荷会累积于节点；否则，负电荷会累积于节点。根据电荷守恒定律，q是个常数，不能够随着时间演进而改变。由于这节点是个导体，不能储存任何电荷。所以，q=0、i=0，基尔霍夫电流定律成立：

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