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1.6.1 基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电流定律(简写为KCL)的内容是:对任何电路,在任意时刻,对任意节点,流入(或流出)电流的代数和为零。
根据电荷守恒原理可以推导出基尔霍夫电流定律,因为节点没有存储、消灭或产生电荷的能力,所以流入某一节点的电荷必然等于流出该节点的电荷,或者说流入节点的电流恒等于流出节点的电流。
在图1-31中,根据基尔霍夫电流定律有
可以简写成
列KCL方程时,应先在电路图上设定支路电流的参考方向。然后对流出节点的电流取正号,流入节点的电流取负号,按“流出节点的电流代数和”方式写出KCL方程;也可对流入节点的电流取正号,流出节点的电流取负号,按“流入节点的电流代数和”方式写出KCL方程。两种方式所得到的结果相同。
基尔霍夫电流定律也能推广用于电路中任一假设的封闭曲面,对于图1-32,只要把其中虚线所示的封闭曲面看作一个大节点,直接应用KCL,就可以列出如下方程:
ia+ib+ic=0
图1-31 基尔霍夫电流定律
图1-32 KCL用于封闭曲面
当然,这时只能得到电流ia、ib、ic的关系,无法得到封闭曲面内部的电流关系。如果要求解封闭曲面内部的电流关系,就必须针对内部的3个节点a、b、c分别列出KCL方程。
对电路中的节点a、b和c列出相应的KCL方程如下:
ia=i1-i3
ib=i2-i1
ic=i3-i2
把它们相加可以验证上述推论。