基尔霍夫第二定律指出,闭合电路圆周上的电势变化为零。基尔霍夫第二定律基于能量守恒定律,该定律指出能量是永恒的。
为了更好地理解这一点,想象电荷在一个闭合电路中运动,如图所示。当电荷通过一个闭合电路时,电路中就会产生电流。 电阻 (R), 电势能 电势能降低是因为它被用于这些电阻上。如果电荷流经另一个电阻,电势能会再次降低,因为它再次被用于该电阻上。此外,当电荷从低电势流经电压源到达高电势时,电势能会增加。当电荷返回到初始位置时,电势能与之前相同,此时电势能的变化为零。 基尔霍夫电路的第二条规则是,我们使用电压的变化,而不是电势能的变化。
如图所示的电路可以使用欧姆定律(V = IR)以及串联电阻或并联电阻公式进行分析。更复杂的电路,例如图中所示的电路,可以使用基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律进行分析。
以下是使用基尔霍夫第二定律分析电路时的一些重要规则。
首先,选择电流方向,顺时针或逆时针。如果答案为负,则实际电流方向与所选定的电流方向一致。如果答案为正,则实际电流方向与所选定的电流方向一致。
第二,当电流从高电位流向低电位(至-)时,电压会降低,因此电压为负值(ΔV = -ε)。相反,如果电流从低电位流向高电位(至-),电压会升高,因此电压为正值(ΔV = ε)。
第三,当电流通过电阻时,如果回路方向与电流方向一致,则电压为负值(V = – IR)。反之,如果回路方向与电流方向相反,则电压为正值(ΔV = IR)。
例题1:
R1 = 200 Ω 和 R2 已知电阻为 300 Ω,介电常数为 12 伏。请计算电路中的电流。 基尔霍夫第二条规则!
解决方案:
顺时针方向。
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0。
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
我 = 12 / 500
我 = 0.024 安
如果使用欧姆定律和串联电阻组合公式进行计算:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 Ω。
欧姆定律方程式:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A。
例题2:
R1 = 100 Ω,R2 = 200 Ω,R3 = 300 Ω,ε1 = 9 伏,ε2 = 12 伏。计算电路中电流的大小和方向!
解决方案:
选择电流方向,线圈方向与顺时针方向相同。
– IR 1 – IR 2 – ε 1 – IR 3 + ε 2 = 0
– 100 I – 200 I – 9 – 300 I + 12 = 0
– 100 I – 200 I – 300 I + 3 = 0
– 600 I + 3 = 0
– 600 I = – 3
我 = 3 / 600
我 = 0.005 安
电流方向为正,因此其方向与所选方向相同。