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。
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,更详细描述为:
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,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。
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 n 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 i 等于流过支路 k 的电流ik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,t0 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:
知识点词条:探究基尔霍夫第一定律