科学家修正基尔霍夫电流定律
基尔霍夫定律的验证实验原理
基尔霍夫定律的验证实验原理基尔霍夫定律的验证实验原理1. 引言基尔霍夫定律是电路分析中的基本原理之一。
它由德国物理学家基尔霍夫于19世纪提出，为电路的分析和设计提供了基础理论。
本文将介绍基尔霍夫定律的验证实验原理，并探讨其在电路分析中的重要性。
2. 基尔霍夫定律简介基尔霍夫定律包括两条定律：基尔霍夫环路定律和基尔霍夫节点定律。
基尔霍夫环路定律指出，在一个闭合回路中，所有电流的代数和等于零。
基尔霍夫节点定律指出，一个节点（也可以是连接多个电路元件的交叉口）中的电流代数和等于零。
基尔霍夫定律为电路的分析和计算提供了数学模型，使得我们可以通过电流和电压的关系来推导出电路中各个元件的性质，以及整个电路的行为。
3. 验证实验原理为了验证基尔霍夫定律，我们可以进行一系列实验。
以下是验证基尔霍夫定律的实验原理：3.1 实验材料和仪器- 电源：提供稳定的电压供应。
- 电阻：用于构建电路。
- 电流表和电压表：用于测量电路中的电流和电压。
3.2 实验步骤1) 搭建一个简单的电路，包括一个电源和若干个串联或并联的电阻。
2) 在电路中选择一个闭合回路，将电流表连接在回路内的某一位置，用来测量电流。
3) 按照基尔霍夫环路定律，从闭合回路中选择一个起点，按照某一方向绕回路行走，并在每个电阻和电源之间的连接点处记录电压。
4) 使用电流表测量闭合回路中的电流，使用电压表测量每个连接点处的电压。
5) 检查实验测量结果是否符合基尔霍夫定律。
根据基尔霍夫环路定律，所有电流的代数和应该等于零；根据基尔霍夫节点定律，每个节点处的电流代数和应该等于零。
4. 实验结果分析通过实验测量结果的分析，我们可以验证基尔霍夫定律的有效性。
如果测量结果符合基尔霍夫定律的要求，即所有电流代数和为零以及每个节点处的电流代数和为零，那么我们可以得出结论，该电路满足基尔霍夫定律。
反之，如果测量结果不符合基尔霍夫定律的要求，那么说明电路存在问题，需要重新检查电路的连接和设计。
基尔霍夫定律
电流源电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。
在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会改变负载的电流，也不会改变负载上的电压。
在原理图上这类电阻应简化掉。
负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。
实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
信息概述电流源电流源给定的电流，此线路通电流为定值，与你的负载阻值没有关系。
电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。
在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会改变负载的电流，也不会改变负载上的电压。
在原理图上这类电阻应简化掉。
负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。
实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
电流特点1、输出的电流恒定不变；2、直流等效电阻无穷大；3、交流等效电阻无穷大。
实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
电流应用电流源，即理想电流源，是从实际电源抽象出来的一种模型，其端钮总能向外提供一定的电流而不论其两端的电压为多少，电流源具有两个基本的性质：第一，它提供的电流是定值I或是一定的时间函数I(t)与两端的电压无关。
第二，电流源自身电流是确定的，而它两端的电压是任意的。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。
实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
由于电流源的电流是固定的，所以电流源不能断路，电流源与电阻串联时其对外电路的效果与单个电流源的效果相同。
基尔霍夫定律,电压和电流源
分 析 工 具
欧姆定律
基 尔 霍 夫
这一难题，早在1847年，就被21岁的基尔霍夫(德 国科学家)成功地解决了。
当时他刚从大学毕业，第一篇论文就提出后来被称 为基尔霍夫第一和第二定律的两个定律，运用这两个定 律能正确而迅速地求解任何复杂的电路，立即被各国科 学家接受和采用，直到现在，它仍是解决复杂电路问题 的重要工具。
课前回顾
一、电路的基本概念 二、电流和电压的参考方向
学习目标
掌握基尔霍夫定律及其应用 掌握电压源、电流源的概念及其相互 转换的规律
I1
R1 US1
三、基尔霍夫定律
I1
I3
I2 I3 R3
R1
R2
I2
R3
R2
US1
US2
可以用电阻的串并联进行化简
不能用电阻的串并联进行化简
（简单电路）
分 析 工 具
c
d
3个网孔
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。 基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束 关系，基尔霍夫电压定律描述电路中各电压的 约束关系。
7
1. 基尔霍夫第一定理（KCL）
流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
规定：流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。
对节点 a 而言：
I I1 I2 I I1 I2 0
I R0 I
当R0 << R 时， R0≈0， U= US —— 理想电压源
I
性质:
(1) 开路时，U＝US(最大), I＝0;
US R0
U
(2) 短路时，I＝US／R0（最大），U＝0;
(3) 工作时， I
U
(4) RS愈小，愈接近理想电压源。
基尔霍夫三大定律
基尔霍夫三大定律基尔霍夫三大定律是电路分析中的基础理论，由德国物理学家基尔霍夫于19世纪提出。
这三大定律分别是基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电功定律。
它们为电路的分析和计算提供了重要的工具和方法。
基尔霍夫电流定律（KCL）是指在任何一个电路节点中，进入该节点的电流等于离开该节点的电流之和。
换句话说，电流在节点处守恒。
这个定律是基于电荷守恒定律而推导出来的。
在电路分析中，我们可以根据KCL来求解节点电流。
基尔霍夫电压定律（KVL）是指沿着一个闭合回路，电压的代数和等于零。
这个定律是基于能量守恒定律而推导出来的。
在电路分析中，我们可以根据KVL来求解回路电压。
基尔霍夫电功定律（KPL）是指电路中各个电阻元件的电功率之和等于电源的电功率。
换句话说，电路中的能量守恒。
这个定律是基于能量守恒定律而推导出来的。
在电路分析中，我们可以根据KPL 来计算电路中的功率消耗或供给。
基尔霍夫三大定律在电路分析中具有重要的应用价值。
通过这三大定律，我们可以根据已知条件推导出未知量，解决电路中的各种问题。
下面我们将通过几个例子来说明基尔霍夫三大定律的具体应用。
例1：串联电路中的电流计算假设有一个由多个电阻串联而成的电路，已知电源电压和各个电阻的阻值，要求计算电路中的电流。
根据基尔霍夫电压定律，我们可以将电源电压等效为各个电阻上的电压之和。
然后根据基尔霍夫电流定律，我们可以得到各个电阻上的电流。
最后将各个电流相加，即可得到电路中的总电流。
例2：并联电路中的电压计算假设有一个由多个电阻并联而成的电路，已知电源电流和各个电阻的阻值，要求计算电路中的电压。
根据基尔霍夫电流定律，我们可以将电源电流等效为各个电阻的电流之和。
然后根据基尔霍夫电压定律，我们可以得到各个电阻上的电压。
最后将各个电压相加，即可得到电路中的总电压。
例3：电路中的功率计算假设有一个由电源和多个电阻串联而成的电路，已知电源电压、电源电流和各个电阻的阻值，要求计算电路中各个电阻的功率消耗。
基尔霍夫定律
解：（1）设各支路电流方向如图（a）所示。 （2）作出每个电源单独作用时的分图，有几个电动势就 分解为几个具有单一电动势的简单电路，并标出各电流参考 方向。如图（b）和（c）所示。 （3）求出各分图中单一电动势作用时的各支路电流。
R
+
+R
_E1 _E2
R
+
R1
_E3
图C 电流定律的推广(3)
上一节点页电流定律下的推一广 页 结束
节点电流定律的推广
(3) 晶体管电极之间的电流关系，也可以由节点电流定律判定,
如图C中对于NPN型晶体管有 IB+ IC = IE
IB
IC
s
IE
图c 电流定律的推广(3)
上一节点页电流定律下的推一广 页 结束
主要贡献： 1、电路设计：1845年，21岁时他发表了第一篇论文，提出了著 名的基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）， 解决了电器设计中电路方面的难题 2、热辐射：1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验。得 出了关于热辐射的定律，后被称为基尔霍夫定律 3、化学：在海德堡大学期间制成光谱仪，与化学家本生合作创 立了光谱化学分析法，从而发现了元素铯和铷。 4、光学理论：给出了惠更斯-菲涅耳原理的更严格的数学形式， 对德国的理论物理学的发展有重大影响。著有《数学物理学讲 义》4卷 5、薄板直法线理论：1850年，在柏林大学执教的基尔霍夫发表 了他关于板的重要论文《弹性圆板的平衡与运动》
解：对节点a：I1=I2+I3 则 I2=I1I3=2516=9mA 对节点d：I4+I5= I1 则 I5=I1I4=2512=13mA 对节点c：I6+I3=I4 则 I6=I4 I3= 1216= -4mA
如何使用基尔霍夫定律解决电路问题
如何使用基尔霍夫定律解决电路问题基尔霍夫定律是电路分析中的重要工具，它可以帮助我们解决各种复杂的电路问题。
本文将介绍如何使用基尔霍夫定律来解决电路问题，并给出一些实例进行说明。
一、基尔霍夫定律概述基尔霍夫定律主要有两个基本原理：1.第一定律（电流定律）：电路中任意节点的进入和离开电流之和为零。
2.第二定律（电压定律）：沿着闭合回路的电压之和等于零。
二、使用基尔霍夫定律解决电路问题的步骤1.熟悉电路结构：首先，必须了解电路中的元件、节点和连接方式。
查看电路图并标记各个元件和节点，以便后续的分析。
2.确定未知量：根据问题描述确定需要求解的未知量，这可以是电流、电压或电阻等。
将这些未知量标记为变量，便于建立方程。
3.列出基尔霍夫定律方程：根据电流定律和电压定律，对于每一个节点和回路，建立方程。
电流定律的方程可以通过考虑每个节点的进出电流来建立，而电压定律的方程可以通过考虑每一个回路的电压变化来建立。
4.解方程得出未知量：通过求解方程组，可以得到未知量的值。
这可以通过代数方法、矩阵运算或计算机软件进行计算。
5.验证求解结果：将求解得到的未知量代入原始电路，检查方程是否成立。
如果方程成立，说明解是正确的；否则，需要重新检查和修正分析过程。
三、案例分析为了进一步说明如何使用基尔霍夫定律解决电路问题，以下举例说明：1.并联电阻问题想象一个由两个并联电阻组成的电路。
未知量是两个并联电阻上的电流。
首先，我们需要标记节点和元件，然后根据电流定律列出方程。
假设电阻R1上的电流为I1，电阻R2上的电流为I2，那么可以得到如下方程：I1 - I2 = 0对于电压定律，由于并联电路中两个电阻之间的电压相同，可以得到：V = I1 × R1V = I2 × R2通过解这个方程组，可以得到未知量I1和I2的值。
2.串联电压源问题考虑一个由两个串联电压源和一个电阻组成的电路。
未知量是电阻上的电流。
同样地，我们需要标记节点和元件，并列出电流定律和电压定律方程。
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律基尔霍夫定律指的是两条定律，第一条是电流定律，第二条是电压定律。
下面，我们分别讲。
基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律，英文是Kirchhoff's Current Law,简写为KCL。
基尔霍夫电流定律指出：流入电路中某节点的电流之和等于流出电流之和（Total current entering a junction is equal to total current leaving it）。
用数学符号表达就是：基尔霍夫电流定律其中，Σ符号是求和符号，表示对一系列的数求和，就是把它们一个一个加起来。
举个例子,对于下面这个节点，有两个流入电流，三个流出电流对于上面节点，流入电流之和等于流出电流之和：为了方便记忆，我们将KCL总结为：基尔霍夫电流定律也被称为基尔霍夫第一定律（Kirchhoff's First Law）、节点法则（Kirchhoff's Junction Rule），点法则，因为它是研究电路中某个节点的电流的。
我们可以用张艺谋的电影一个都不能少来助记这条定律。
基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律，英文是Kirchhoff's Voltage Law,简写为KVL。
基尔霍夫电压定律指出：闭合回路中电压升之和等于电压降之和（In any closed loop network,the total EMF is equal to the sum of Potential Difference drops.）。
如果我们规定电压升为正，电压降为负，基尔霍夫电压定律也可以表达为：闭合电路中电压的代数和为零（Algebraic sum of voltages around a loop equals to zero.）。
用数学符号表达就是：为了方便记忆，我们可以将KVL总结为：基尔霍夫电压定律也被称为基尔霍夫第二定律（Kirchhoff's First Law）、回路法则（Kirchhoff's Loop Rule），网格法则。
基尔霍夫定律,电压和电流源
U E IR0
E U I R0 R0
+ -
R0 -
38
由图1-6(a)可得
+ Is U RL
E U I R0 R0
U I IS RS
E IS R0
Rs
-
RS R0
即在此情况下，电压源和电流源都能在负载 电阻RL上产生相同的电压和电流。
39
也就是说，对负载而言，电源的这两种电 路模型是等效的，因此，式(1-8)就是它们 的等效转换条件。 例如，已知某电压源的内阻R0=2Ω，电动势 E=10V，当将它变换成电流源时，其内阻RS=2Ω， E 10V I 电流 R 2 5 A。又如，已知某电流源的电 流ＩS=3A，内阻RS=R0=5Ω，将它转换成电压源 时，电动势E =ＩSRS=ＩSR0 =3×5 =15V。
+
a
课前回顾
一、电路的基本概念 二、电流和电压的参考方向
学
习
目
标
掌握基尔霍夫定律及其应用 掌握电压源、电流源的概念及其相互 转换的规律
三、基尔霍夫定律
I1 I2 R2 I3 I1 R1 US1 R2 I2 US2 I3 R1 US1 R3 R3
可以用电阻的串并联进行化简 （简单电路）
分 析 工 具
不能用电阻的串并联进行化简
R3 R3
E
R1
R2
b
I5
R6
R5
E
c
I4
R4
R2
R1
b
I5
R6
R5
c
I4
R4
d
d
解:假设I4参考方向流进d点
解:假设I4参考方向流出d点
在正弦交流电路中,电压与电流的有效值之间符合基尔霍夫定律-概述说明以及解释
在正弦交流电路中,电压与电流的有效值之间符合基尔霍夫定律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下内容：在现代电路中，交流电路是一种非常常见的电路形式。
交流电路与直流电路不同，其特点是电压和电流会随着时间的变化而变化。
为了研究交流电路中电压和电流的关系，科学家们发展了许多理论和定律。
其中，基尔霍夫定律是解决交流电路问题的重要工具之一。
基尔霍夫定律是由德国物理学家叶夫根尼·欧西皮扬诺维奇·基尔霍夫在19世纪中叶提出的。
它包括两个定律：基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律指出：在任何一个电路节点中，进入该节点的电流的代数和等于离开该节点的电流的代数和。
简单来说，电流在电路中的总和守恒。
基尔霍夫电压定律则是指任何一个电路中，绕回路的电压之和等于零。
在本文中，我们将着重探讨正弦交流电路中电压和电流的有效值之间的关系，并展示这种关系是符合基尔霍夫定律的。
有效值是指在交流电路中产生等效效果的电压或电流值。
通过理论推导和数学分析，我们将证明基尔霍夫定律适用于正弦交流电路中电压与电流的有效值之间的关系。
本文的目的就是希望能够深入理解基尔霍夫定律在正弦交流电路中的应用，并通过具体实例和计算结果来验证其准确性。
通过对基尔霍夫定律的研究，我们可以更好地理解和分析交流电路中电压和电流的行为，为实际电路的设计和故障排除提供指导和参考。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：在本文中，我们将探讨在正弦交流电路中，电压与电流的有效值之间符合基尔霍夫定律的关系。
为了更好地理解这个问题，我们将按照以下结构进行论述：第一部分，引言，我们会简要介绍整篇文章的内容和目的。
我们将详细说明基尔霍夫定律在电路中的应用以及有关正弦交流电路的重要性。
第二部分，正文，我们将首先介绍基尔霍夫定律的概念。
我们将解释电流和电压在电路中如何遵循这个定律。
然后，我们会进一步讨论正弦交流电路中电压与电流的有效值之间的关系。
基尔霍夫定律
ab
K E3
E1
R1
R2
R3 I3
解：1、K打开，I3=0
∴UR3=0
Uab = E1 －E3 + E2 Uab=(7－14+16)V=9V
E2
K 2、 闭合，Uab=0
I3R3= E1－E3 + E2 I3=(E1－E3 + E2) ／R3
=9／9A=1A
电工技术
返回
吉林大学
电工技术
例3、计算I1、 I2 、 I3、 I4 。
R= 1Ω
5A
+ IUS
U IS
IS
10V US _
IUS = IS = 5A
PUS
=
US
IUS
=
10 5
=
பைடு நூலகம்50W
负载
UIS = IS R + US = 15V
PIS
= - UIS
IS
=
-15 5
=
-75W
电源
2)
5A
IR
U IS
1Ω
IS
+ IUS 10V
US _
UIS = U S = 10V
PIS IUS
=－UIS = IS - IR
IS =
=－10 IS - UR
5 =－50W
电源
R
= 5-10 1= -5A
电源
PUS = US IUS = 10 (-5) =－50W
返回
例 R
I2
+
_ U1
I3
电工技术
I=?
R
+R
_ U2
R1
+ _ U3
基尔霍夫电流定律
其中，J是电流密度，是电常数，E是电场，ρ是电荷密度。
这是电荷守恒的微分方程。以积分的形式表述，从封闭表面流出的电流等于在这封闭表面内部的电荷 Q的流 失率：
基尔霍夫电流定律等价于电流的散度是零的论述。对于不含时电荷密度，该定律成立。
基尔霍夫电流定律
物理学定律之一
01 简介
03 适用范围
目录
02 理论及计算 04 科学家修正
基尔霍夫电流定律也称为节点电流定律，于1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出，内容是电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点 的电流之和。(又简写为KCL)
基尔霍夫定律包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律，其中基尔霍夫第一定律即为基尔霍夫电流定律， 简称KCL；基尔霍夫第二定律则称为基尔霍夫电压定律，简称KVL。
理论及计算
定义
推导 含时电荷密度
基尔霍夫电流定律表明： 或者，更详细描述为： 以方程表达，对于电路的任意节点满足： 其中，ik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。
适用范围
基尔霍夫定律建立在电荷守恒定律、欧姆定律及电压环路定理的基础之上，在稳恒电流条件下严格成立。当 基尔霍夫第一、第二方程组联合使用时，可正确迅速地计算出电路中各支路的电流值。由于似稳电流(低频交流电) 具有的电磁波长远大于电路的尺度，所以它在电路中每一瞬间的电流与电压均能在足够好的程度上满足基尔霍夫 定律。因此，基尔霍夫定律的应用范围亦可扩展到交流电路之中。
基尔霍夫定律实验报告_实验报告_
基尔霍夫定律实验报告通过实验可以加深对该知识的理解，那么，下面是小编给大家整理的基尔霍夫定律实验报告，供大家阅读参考。
基尔霍夫定律实验报告1一、实验目的(1)加深对基尔霍夫定律的理解。
(2)学习验证定律的方法和仪器仪表的正确使用。
二、实验原理及说明基尔霍夫定律是集总电路的基本定律，包括电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。
基尔霍夫定律规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，无论电路元件是线性的或是非线性的，时变的或是非时变的，只要电路是集总参数电路，都必须服从这个约束关系。
(1)基尔霍夫电流定律(KCL)。
在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零，即∑i=0。
通常约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。
(2)基尔霍夫电压定律(KVL)。
在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零，即沿任—回路有∑u=0。
在写此式时，首先需要任意指定一个回路绕行的方向。
凡电压的参考方向与回路绕行方向一致者，取“+”号;电压参考方向与回路绕行方向相反者，取“一”号。
(3)KCL和KVL定律适用于任何集总参数电路，而与电路中的元件的性质和参数大小无关，不管这些元件是线性的、非线性的、含源的、无源的、时变的、非时变的等，定律均适用。
三、实验仪器仪表四、实验内容及方法步骤(1)验证(KCL)定律，即∑i=0。
分别在自行设计的电路或参考的电路中，任选一个节点，测量流入流出该节点的各支路电流数值和方向，记入附本表1-1～表1-5中并进行验证。
参考电路见图1-1、图1-2、图1-3所示。
(2)验证(KVL)定律，即∑u=0。
分别在自行设计的电路或参考的电路中任选一网孔(回路)，测量网孔内所有支路的元件电压值和电压方向，对应记入表格并进行验证。
参考电路见图1-3。
五、测试记录表格表1-1 线性对称电路表1-2 线性对称电路表1-3 线性不对称电路表1-4 线性不对称电路表1-5 线性不对称电路注：1、USA、USB电源电压根据实验时选用值填写。
基尔霍夫定律
M
A
N
过一定路径又回到该点形成的闭合 E1
E2
路径。
R3
考虑：图中共有 3 个回路， 分别是： A B D M A
ANCBA
R1
R2
D
B
C
MNCDM
4.网孔：内部不含有支路的回路。
思考
网孔和回路有什么关系？
.
上述的回路中哪些是网孔？
回路和网孔都是由支路构
成的闭合路径，回路内部可以 含
8
有支路，网孔内部不能含有支 路，这是回路和网孔的区别。
公列式回路：电压方程的方法：
（a）任意选定未知电流的参考方向； （b）任意选定回路的绕行方向； （c）确定电阻电压正负（若绕行方向与电流参考方向相 同，电阻电压取正值；反之取负值）； （d）确定电源电动势正负（若绕行方向与电动势方向 （由负极指向正极）相反，电动势取正值；反之取负值）。
.
13
基尔霍夫定律
如图所示电桥电路，已知I1 = 25 mA， I3 = 16 mA，I4 = 12 mA，试求其余电 阻中的电流I2、I5、I6。
解：在节点a上： I1 = I2 + I3，
则I2 = I1 I3 = 25 16 = 9 mA
在节点d上： I1 = I4 + I5，
则I5 = I1 I4 = 25 12 = 13 mA
教学目标：
基尔霍夫定律
1、理解支路、节点、回路、网孔 等基本概念； 2、掌握基尔霍夫定律的内容、表 达式； 3、掌握应用基尔霍夫定律列节点 电流方程和回路电压方程的方法； 4、能运用基尔霍夫定律对一般复 杂电路进行分析计算。
.
2
复习旧知
基尔霍夫定律
1、什么叫全电路欧姆定律？其表达式是什么？ 2、电阻串联、并联电路有何特点？
电路分析实验-基尔霍夫定律的验证讲解
《电路分析实验》目录一、基尔霍夫定律的验证 (1)二、叠加原理的验证 (2)三、戴维南定理和诺顿定理的验证 (4)四、RC一阶电路的响应测试 (7)五、RLC串联揩振电路的研究 (10)六、RC选频网络特性测试 (13)实验一基尔霍夫定律的验证一、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。
二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。
即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备（同实验二）四、实验内容实验线路与实验五图5-1相同，用DG05挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。
1. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图5-1中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝6V，U2＝12V。
3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。
4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。
五、实验注意事项1. 同实验二的注意1，但需用到电流插座。
2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。
U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。
3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。
4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。
此时指针正偏，可读得电压或电流值。
若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。
但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
六、预习思考题1. 根据图5-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
实验一-基尔霍夫定律
实验一基尔霍夫定律验证★实验一、实验目的1、验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
2、学会用电流插头，插座测量各支路电流的方法。
3、通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用的能力。
二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律分为为两个方面，即基尔霍夫电流定律〔KCL〕和基尔霍夫电压定律〔KVL〕。
1、基尔霍夫电流定律〔KCL〕：在集总电路中，在任何一个时刻，对电路中的任何一个节点，流出〔或流入〕该节点电流的代数和恒等于零，即∑I=0，KCL 反映了电流的连续性，说明了节点上各支路电流的约束关系，它与电路中元件的性质无关。
2、基尔霍夫电压定律〔KVL〕：在任何一个时刻，按约定的参考方向，电路中任一回路上全部元件两端电压的代数和恒等于零，即∑U =0，KVL说明了电路中各段电压的约束关系，它与电路中元件的性质无关。
基尔霍夫定律是电路的基本定律，测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。
即对电路中的任一个节点而言的，应有∑I=0；对任何一个闭合回路而言，在验证KCL电流定律，可选一个电路节点，按标定的参考方向测定出各支路电流值，并约定流入或流出该节点的电流为正。
在验证KVL电流定律通常规定：凡支路或元件电压的参考方向与回路绕行方向一致者取正号，反之取负号。
运用上述定律是必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备天煌教仪电子电工实验台，基尔霍夫定律验证实验板。
或是：1. 直流电压源1台0～30V可调；1组+12V固定2. 数字万用表1块3. 电阻5只510W×3；1KW×1；330W×14. 短接桥和连接导线假设干5. 实验用插件电路板1块297mm×300mm四、实验内容和步骤实验线路如图1-1所示1．实验前先任意设定三支路的电流参考方向，如图中的I1，I2，I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。
基尔霍夫定律
电流源之羊若含玉创作电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗摇动不会转变电流大小.在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会转变负载的电流，也不会转变负载上的电压.在原理图上这类电阻应简化失落.负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系.由于内阻等多方面的原因，幻想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模子对于电路剖析是十分有价值的.实际上，如果一个电流源在电压变更时，电流的摇动不显著，我们通常就假定它是一个幻想电流源.信息概述电流源电流源给定的电流，此线路通电流为定值，与你的负载阻值没有关系.电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗摇动不会转变电流大小.在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会转变负载的电流，也不会转变负载上的电压.在原理图上这类电阻应简化失落.负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系.在的，但这样一个模子对于电路剖析是十分有价值的.实际上，如果一个电流源在电压变更时，电流的摇动不显著，我们通常就假定它是一个幻想电流源.电流特点1、输出的电流恒定不变；2、直流等效电阻无穷大；3、交换等效电阻无穷大.实际上，如果一个电流源在电压变更时，电流的摇动不显著，我们通常就假定它是一个幻想电流源.折叠电流应用电流源，即幻想电流源，是从实际电源抽象出来的一种模子，其端钮总能向外提供一定的电流而不管其两头的电压为若干，电流源具有两个根本的性质：第一，它提供的电流是定值I或是一定的时间函数I(t)与两头的电压无关.第二，电流源自身电流是确定的，而它两头的电压是任意的.在的，但这样一个模子对于电路剖析是十分有价值的.实际上，如果一个电流源在电压变更时，电流的摇动不显著，我们通常就假定它是一个幻想电流源.由于电流源的电流是固定的，所以电流源不克不及断路，电流源与电阻串联时其对外电路的效果与单个电流源的效果相同.此外，电流源与电压源是可以等效转换的，一个电流源与电阻并联可以等效成一个电压源与电阻串联.电压源电压源，即幻想电压源，是从实际电源抽象出来的一种模子，在其两头总能保持一定的电压而不管流过的电流为若干.电压源具有两个根本的性质:第一，它的端电压定值U或是一定的时间函数U(t)与流过的电流无关.第二，电压源自身电压是确定的，而流过它的电流是任意的.简介由于电源内阻等多方面的原因，幻想电压源在真实世界是不存在的，但这样一个模子对于电路剖析是十分有价值的.实际上，如果一个电压源在电流变更时，电压的摇动不显著，我们通常就假定它是一个幻想电压源.电压源就是给定的电压，随着你的负载电阻增大，电流减小，幻想状态下电压不变，但实际上电压会在传送路径上消耗，你的负载增大，路径上消耗削减.电压源的内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗摇动不会转变电压高下.在电压源回路中串联电阻才有意义，并联在电压源的电阻因为它不克不及转变负载的电流，也不克不及转变负载上的电压，这个电阻在原理图上是过剩的，应删去.负载阻抗只有串联在电压源回路中才有意义，与内阻是分压关系.电压源是一个幻想元件,因为它能为外电路提供一定的能量,所以又叫有源元件.在功率允许的规模内，相同频率的电压源串时可等效为一个同一频率的电压源幻想电压源的端电压与它的电流无关.其电压总保持为某一常数或为某一给定的时间函数.如直流幻想电压源,其端电压就是一常数;交换幻想电压源,就是一按正弦纪律变更的交换电压源,其函数可暗示为us=U(in)Sinat.特点1.幻想电压源端电压固定不变，或是时间t的函数Us(t),与外电路无关..2.通过幻想电压源的电流取决于它所联络的外电路.实际电压源,其端电压随电流的变更而变更.因为它有内阻. 3.通俗一点懂得内阻为0 ，输出的电压是一定值，恒等于电动势电流偏向电流从电压源的低电位流向高电位,外力战胜电场力移动正电荷做功;电压源发出功率起电源作用.反之,吸收功率,起负载作用.如给蓄电池充电时,它就成为一个负载.罕有的电压源有干电池,蓄电池,发电机等等.基尔霍夫定律是德国物理学家基尔霍夫提出的.基尔霍夫定律是电路理论中最根本也是最重要的定律之一.它归纳综合了电路中电流和电压分离遵循的根本纪律.它包含基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）.折叠编辑本段简介基尔霍夫定律基尔霍夫定律Kirchhoff laws是电路中电压和电流所遵循的根本纪律，是剖析和盘算较为庞杂电路的基本，1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出.它既可以用于直流电路的剖析，也可以用于交换电路的剖析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的剖析.运用基尔霍夫定律进行电路剖析时，仅与电路的衔接方法有关，而与组成该电路的元器件具有什么样的性质无关.基尔霍夫定律包含电流定律（KCL)和电压定律(KVL)，前者应用于电路中的节点尔后者应用于电路中的回路.折叠编辑本段根本概念1、支路：（1）每个元件就是一条支路.（2）串联的元件我们视它为一条支路.（3）流入等于流出的电流的支路.2、节点：基尔霍夫定律（1）支路与支路的衔接点.（2）两条以上的支路的衔接点.（3）广义节点（任意闭合面）.3、回路：（1）闭合的支路.（2）闭合节点的聚集.4、网孔：（1）其内部不包含任何支路的回路.（2）网孔一定是回路，但回路不一定是网孔.折叠编辑本段主要内容折叠KCL基尔霍夫第一定律又称基尔霍夫电流定律，简记为KCL，是电流的持续性在集总参数电路上的体现，其物理布景是电荷守恒正义.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，它的内容为：在任一瞬时，流向某一节点的电流之和恒等于由该节点流出的电流之和，或者，更详细描写，假设进入某节点的电流为正值，分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.即：基尔霍夫定律在直流的情况下，则有：基尔霍夫定律通常把上两式称为节点电流方程，或称为KCL方程.它的另一种暗示为：基尔霍夫定律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偏向对该节点的关系（是“流入”照样“流出”）；而各电流值的正、负则反应了该电流的实际偏向与参考偏向的关系（是相同照样相反）.通通例定，对参考偏向变节（流出）节点的电流取正号，而对参考偏向指向（流入）节点的电流取负号.图KCL的应用所示为某电路中的节点，衔接在节点的支路共有五条，在所选定的参考偏向下有：基尔霍夫定律(2张)KCL定律不但适用于电路中的节点，还可以推广应用于电路中的任一假设的关闭面.即在任一瞬间，通过电路中任一假设关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，选择关闭面如图中虚线所示，在所选定的参考偏向下有：基尔霍夫定律(2张)KCL的复频域形式从电路理论中已经知道，对于电路中的任一个节点A或割集C，其时域形式的KCL方程为基尔霍夫定律k=1,2,3,……n，式中，n为衔接在节点A上的支路数或割集C中所包含的支路数.对上式进行拉普拉斯变换得基尔霍夫定律式中，基尔霍夫定律为支路电流ik(t)的函数.上式即为KCL的复频域形式.它说明集中于电路中任一节点A的所有支路电流像函数的代数和等于零；或者电路的任一割集C中所有支路电流像函数的代数和等于零.折叠KVL基尔霍夫第二定律又称基尔霍夫电压定律，简记为KVL，是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的体现，其物理布景是能量守恒.基尔霍夫电压定律是确定电路中任意回路内各电压之间关系的定律，因此又称为回路电压定律，它的内容为：在任一瞬间，沿电路中的任一回路绕行一周，在该回路上电动势之和恒等于各电阻上的电压降之和，即：基尔霍夫定律在直流的情况下，则有：基尔霍夫定律通常把上两式称为回路电压方程，简称为KVL方程.KVL定律是描写电路中组成任一回路上各支路（或各元件）电压之间的约束关系，沿选定的回路偏向绕行所经由的电路电位的升高之和等于电路电位的下降之和.回路的“绕行偏向”是任意选定的，一般以虚线暗示.在列写回路电压方程时通通例定，对于电压或电流的参考偏向与回路“绕行偏向”相同时，取正号，参考偏向与回路“绕行偏向”相反时取负号.KVL的应用(2张)图KVL的应用所示为某电路中的一个回路ABCDA，各支路的电压在所选择的参考偏向下为u1、u2、u3、u4，因此，在选定的回路“绕行偏向”下有：u1+u2=u3+u4.KVL定律不但适用于电路中的具体回路，还可以推广应用于电路中的任一设想的回路.即在任一瞬间，沿回路绕行偏向，电路中设想的回路中各段电压的代数和为零.图KVL的推广所示为某电路中的一部分，路径a、f 、c 、b 并未组成回路，选定图中所示的回路“绕行偏向”，对假象的回路afcba列写KVL方程有：u4+uab=u5，则：uab=u5-u4.由此可见：电路中a、b两点的电压uab，等于以a为原点、以b为终点，沿任一路径绕行偏向上各段电压的代数和.其中，a、b可以是某一元件或一条支路的两头，也可以是电路中的任意两点.KVL的复频域形式对于电路中任一个回路，其时域形式的KVL方程为基尔霍夫定律k=1,2,3,……n.式中，n为回路中所含支路的个数.对上式进行拉普拉斯变换即得式中，为支路电压uk(t)的像函数.上式即为KVL的复频域形式.它说明任一回路中所有支路电压像函数的代数和等于零.1、为什么变压器的低压绕组在里面，而高压绕组在外面?答：变压器高电压绕组的分列方法，是由多种因素决议的.但就大多半变压器来讲，是把低压绕组安插在高压绕组里面.在主要是从绝缘方面斟酌的.理论上，不管高压绕组或低压绕组怎么安插，都能起变压作用.但因为变压器的铁芯是接地的，由于低压绕组接近铁芯，从绝缘角度容易做到.如果将高压绕组接近铁芯，则由于高压绕组电压很高，要达到绝缘要求，就需要许多的绝缘资料和较大的绝缘距离.这样不单增加了绕组的体积，并且糟蹋了绝缘资料.再者，由于变压器的电压调节是靠转变高压绕组的抽头，即转变其匝数来实现的，因此把高压绕组安顿在低压绕组的外面，引线也较容易.2、三相异步电念头是这样转起来的?答：当三相交换电流畅入三相定子绕组后，在定子腔内便产生一个旋转磁场.转动前静止不动的转子导体在旋转磁场作用下，相当于转子导体相对地切割磁场的磁力线，从而在转子导体中产生了感应电流(电磁感应原理).这些带感应电流的定转子导体在磁场中便会产生运动(电流的感应-电磁力)，由于转子内导体总是对称安插的，因而导体上产生的电磁力正好偏向相反，从而形成电磁转矩，使转子转动起来.由于转子导体中的电流使定子旋转磁场感应产生的，因此也称感应电念头，又由于转子的转速始终低于定子旋转磁场的转速，所以又成为异步电念头.3、变压器为什么不克不及使直流电变压?答：变压器可以或许转变电压的条件是,原边施以交换电势产生交变磁通，交变磁通将在副边产生感应电势，感应电势的大小与磁通的变更率成正比.当变压器以交换电通入时，因电流大小和偏向均不变，铁芯中无交变磁通，即磁通恒定，磁通变更率为零.这时，全部直流电压加在具有很小电阻的绕组内，使电流异常之大，照成近似短路的现象.而交换电是瓜代变更的，当初级绕组通入交换电时，铁芯内产生的磁通也随之变更，于是次级圈数大于初级时，就能升高电压;反之，次级圈数小于初级就能降压.因直流电的大小和偏向不随时间变更，所以恒定直流电通入初级绕组，其铁芯内产生的磁通也是恒定不变的，就不克不及在次级绕组内感应出电势，所以不起变压作用.4、电念头与机械之间又哪些传动方法?答：①靠背轮式直接传动;②皮带传动;③齿轮传动;④蜗杆传动;⑤链传动;⑥摩擦轮传动.5、运行中的变压器应做哪些巡视检讨?答：①声音是否正常;②检讨变压器有无渗油，漏油现象，油的颜色及油位是否正常;③变压器的电流和温度是否超出允许值;④变压器套管是否清洁，有无破损裂纹和放电陈迹;⑤变压器接地是否优越.6、变压器干燥处理的办法有哪些?答：①感应加热法;②热风干燥法;③烘箱干燥法.7、怎样做电念头空载试验?答：试验前，对电机进行检讨，无问题后，通入三相电源，使电念头在不拖负载的情况下空转.尔后要检讨运转的音响，轴承运转情况和三相电源，一般大容量高转速电念头的空载电流为其额定电流的20-35%,小容量低转速电念头的空载电流为其额定电流的35-50%，空载电流步可过大和过小并且要三相平衡，空载试验的时间应不小于1小时，同时还应丈量电念头温升，其温升按绝缘等级不得超出允许限度.8、怎样做电念头短路试验?答：短路试验是用制动设备，将其电念头转子固定不转，将三相调压器的输出电压由零值逐渐升高.当电流达到电念头的额定电流时即停止升压，这时的电压称为短路电压.额定电压为380伏的电念头它的短路电压一般在75-90伏之间.短路电压过高暗示漏抗太大.短路电压过低暗示漏抗太小.这两者对电念头正常运行都是晦气的.9、变压器大修有哪些内容?答:①吊出器身，检讨器身(铁芯、线圈、分接开关及引线);②检讨项盖、储油柜、平安气道、热管油门及套管;③检修冷却装置及滤油装置;④滤油或换油，需要时干燥处理;⑤检修掌握和丈量仪表、信号和呵护装置;⑥清理外壳，需要时油漆;⑦装配并进行划定的丈量和实验.10、绕线型异步电念头和鼠笼型异步电念头相比，它具有哪些优点?答:绕线型异步电念头优点是可以通过集电环和电刷，在转子回路中串人外加电阻，以改良起动性能并可转变外加电阻在一定规模内调节转速.但绕线型，比鼠笼型异步电念头构造庞杂，价钱较贵运行的靠得住性也较差.11、电机装置完毕后在试车时，若发明振动超出划定值的数值，应从哪些去找原因?答:①转子平衡末核好;②转子平衡快松动;③转轴弯曲变形;④联轴器中心未核正;⑤底装螺钉松动;⑥装置地基不服或不坚实.12、电机运转时，轴承温渡过高，应从哪些方面找原因?答:①润滑脂商标不合适;②润滑脂质量欠好或蜕变;③轴承室中润滑脂过多或过少;④润滑脂中夹有杂物;⑤转动部分与静止部分相擦;⑥轴承走内圈或走外圈;⑦轴承型号不合错误或质量欠好;⑧联轴器不合错误中;⑨皮带拉得太紧;⑩电机振动过大.13、电机转子为什么要较平衡?哪类电机的转子可以只核静平衡?答:电机转子在生产进程中，由于各类因数的影响(如资料不平均铸件的气孔或缩孔，零件重量的误差及加工误差等)会引起转子重量上的不服衡，因此转子在装配完成后要校平衡.六极以上的电机或额定转速为1000转/分及以下的电机，其转子可以只校静平衡，其它的电机转子需校动平衡.14、电焊机在使用前应注意哪些事项?答:新的或长久未用的电焊机，常由于受潮使绕组间、绕组与机壳间的绝缘电阻大幅度下降，在开端使用时容易产生短路和接地，造成设备和人身事故.因此在使用前应用摇表检讨其绝缘电阻是否及格.启动新电焊机前，应检讨电气系统接触器部分是否优越，认为正常后，可在空载下启动试运行.证明无电气隐患时，方可在负载情况下试运行，最后才干投入正常运行.直流电焊机应按划定偏向旋转，对于带有通风机的要注意风机旋转偏向是否正确，应使用由上方吹出.以达到冷却电焊机的目标.。
基尔霍夫第二定律内容
基尔霍夫第二定律内容
基尔霍夫定律包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律，其中基尔霍夫第一定律称为基尔霍夫电流定律，简称KCL；基尔霍夫第二定律即为基尔霍夫电压定律，简称KVL。
内容是，在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和，即从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压的代数和恒等于零，即∑U=0。
适用范围：
基尔霍夫定律建立在电荷守恒定律、欧姆定律及电压环路定理的基础之上，在稳恒电流条件下严格成立。
当基尔霍夫第一、第二方程组联合使用时，可正确迅速地计算出电路中各支路的电流值。
由于似稳电流(低频交流电) 具有的电磁波长远大于电路的尺度，所以它在电路中每一瞬间的电流与电压均能在足够好的程度上满足基尔霍夫定律。
因此，基尔霍夫定律的应用范围亦可扩展到交流电路之中。
它除了可以用于直流电路的分析，和用于似稳电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。
运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连接方式有关，而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。
但用于交流电路的分析是，即对通过含时电流的电路进行分析时，由于通过闭合回路的磁通量是时间的函数，根据法拉第电磁感应定律，会有电动势E出现于闭合回路 C 。
所以，电场沿着闭合回路 C 的线积分不等于零。
此时回路方程应写作：
(磁场正方向与回路正方向相同时)
这是因为电流会将能量传递给磁场；反之亦然，磁场亦会将能量传递给电流。
对于含有电感器的电路，必需将基尔霍夫电压定律加以修正。
由于含时电流的作用，电路的每一个电感器都会产生对应的电动势Ek。
必需将这电动势纳入基尔霍夫电压定律，才能求得正确答案。
基尔霍夫定律在生活中的应用
基尔霍夫定律在生活中的应用基尔霍夫定律是电路学中的基本定律之一，它是描述电流守恒和电压守恒的定律。
在我们的日常生活中，基尔霍夫定律也有很多应用，无论是在家庭生活中还是在工业生产中，都可以看到基尔霍夫定律的应用。
我们来看看在家庭生活中基尔霍夫定律的应用。
家庭中常见的一个电路就是电灯的电路。
当我们打开电灯开关时，电流从电源流过电灯，然后返回电源。
根据基尔霍夫定律，电流在电路中的任何一个节点（连接处）的进出电流之和为零。
因此，我们可以根据这个原理，在家庭中进行电路布线时，合理安排各个电器的电路连接，以确保电流的正常流动，避免电路过载或者电器损坏的情况发生。
在工业生产中，基尔霍夫定律的应用也是非常广泛的。
例如，在一个工厂的生产线上，有许多电器设备需要接通电源才能正常运行。
如果这些设备连接的电路出现了问题，比如电流过大或者电压不稳定，就会导致设备故障或者停机，进而影响生产效率。
因此，在工业生产中，工程师们会运用基尔霍夫定律进行电路设计和电流计算，以确保电路的稳定运行，提高生产效率。
除了家庭和工业领域，基尔霍夫定律还在其他方面有着广泛的应用。
例如，在电子设备的设计与制造中，基尔霍夫定律可以帮助工程师们分析和解决电路中的问题，确保设备的正常运行。
在电力系统中，基尔霍夫定律可以用来计算电网中各个节点的电流和电压分布，从而保证电力供应的安全和稳定。
在通信领域，基尔霍夫定律也被广泛应用于电路的设计和信号处理中，以确保通信设备的正常工作。
总结起来，基尔霍夫定律在生活中的应用是非常广泛的。
无论是在家庭生活中还是在工业生产中，基尔霍夫定律都发挥着重要作用。
通过合理运用基尔霍夫定律，我们可以确保电路的正常运行，避免电器故障和事故的发生，提高生活和工作的效率。
因此，了解和掌握基尔霍夫定律对于我们来说是非常有益的。
希望通过这篇文章的介绍，大家对基尔霍夫定律的应用有了更深入的了解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
科学家修正基尔霍夫电流定律
虽然物理定律不是随便就可以推翻的，但是它们有时也需要修正。
美国伊利诺斯大学电子和计算机工程教授米尔顿·冯和小尼克·侯隆亚克等研究人员通过开发出的三端
口晶体管激光器（three-port transistor laser），对基尔霍夫电流定律进行了修正。
基尔霍夫电流定律于1845年由古斯塔夫·基尔霍夫所发现。
该定律又称节点电流定律，其内容是电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
换句话说，所有流进的电能必须全部流出。
在基本的双极晶体管中，由于只有电流输入和输出两个端口，因此它可以直接适用该定律。
伊利诺斯大学研究人员通过使用量子阱修改基区和谐振器
的外形，把晶体管的工作方式由自发发射转变为受激发射。
晶体管复合工艺的改变使器件特性发生了变化，使其具有一种基本的、潜在的接近激光器阈值的可用的非线性特性。
三端口晶体管激光器通过把电输入信号转变为两个输出信号——一个电信号和一个光信号，从而提供了新的信号混合和开关能力，把晶体管和激光器的功能结合了起来。
但是，新增加的光输出第三端口带来了意想不到的难题，即在两种能量输出形式并存的情况下如何运用电荷守恒定律
和能量守恒定律。
冯教授表示：“我们对此感到困惑。
它是
如何工作的？它是否违背了基尔霍夫定律？定律又如何适用于光子或光信号输出的？”
侯隆亚克教授说：“光信号与电信号相连和相关，但在晶体管激光器中光信号和电信号的关系则被解除。
基尔霍夫定律照顾到了电荷平衡，却没有照顾到能量平衡。
由此带来的问题是，如何将该定律适用于所有情况，并以电路的语言将其表达出来。
”
最终，三端口晶体管激光器所表现的特性促使研究人员对基尔霍夫定律进行了再检验和修正，以使其能适用于解释电子和光子，从而有效地将电流定律扩展为电流—能量定律。
在5月10日的《应用物理杂志》网络版上，研究人员发表了有关的模型和支持数据。
冯教授表示，过去的定律仅与从给定节点流出的电子相关，从不涉及能量守恒的问题。
他说：“这是我们首次看到能量是如何参与到守恒过程中的。
”
基于修正定律的计算机模型与从三端口晶体管激光器收集的数据相符，可非常精确地预测出集成电路的频宽、速度和其他特性。
通过研究三端口晶体管激光器中电子、光子和半导体的行为，研究人员将可开发出该器件在高速信号处理、集成电路、光通信及超级计算中的多种应用。