巧用基尔霍夫第二定律

1 电路中各点电位的计算

电路中各点的电位计算是电工基础教材中的一个重点和难点。教材中采用电位升、降的方法来列式计算。但由于某些学生对电位升、降的概念模糊, 在列式中常把电动势或电压升降的正负号搞错, 出现计算错误。因此, 有些学生为应付考试而死记硬背。引入KVL方法可使列式计算简单易懂。

如图1所示电路, 求A点的电位。按教材中的方法, 设闭合回路内电流参考方向为

根据A—R1—E1—O途径列计算式得:

求得A点电位。

或根据A—E2—R2—E3—O途径列计算式得:

求得A点电位。

假设把图1电路中A, O两点断开, 就分别构成了图2、图3所示的一段含源电路 (实际上也表示一种闭合回路) 。利用KVL列回路电压方程, 可求出A点电位。

设图2。图三回路绕行方向均为顺时针。由图2列回路电压方程式得:

由图三列回路电压方程式得:

比较两种方法, 计算结果是一样的。

由于电路中某点电位的大小与选择途径无关, 实际计算时只须选取一个回路或一条途径即可。

通过课堂教学实践, 学生对用KVL方法求电路中各点电位, 更容易理解和掌握, 列式计算的正确率高。

2 电子电路中物理过程的定性分析

在《电子技术基础》课程的教学中, 经常碰到电路中某些物理过程分析。例如:稳定静态工作点过程, 稳压或调压过程等。由于现有的教材中对某些电子电路的物理过程分析常以简练的文字说明来得到用电量字母符号表示的过程结果, 特别是对较复杂一点的电路, 学生在课后复习时, 就常感到不好理解。把KVL引入分析某些电路的物理过程中, 可使学生达到事半功倍的效果, 避免了死记硬背。

图4为串联型稳压电路。教材中一般给出稳压过程的结果如下。

设Uo不变, 负载电阻变小, 则:

实际上, 该稳压过程与电路中的五个关键回路的电压方程有关。现将五个关键回路分别用图5、图6、图7、图8、图9来表示, 将复杂电路变为简单电路来分析, 根据KVL可分别列出五个回路电压方程。

图5得:

图6得:

图7得:

图8得:

图9得:

我们仍假设Uo不变, 负载电阻Rfz变小, 则稳压过程就可以成下面形式:

我们把回路电压方程的序号标在某些箭头上方, 表明局部的变化过程与回路电压方程的一一对应关系。这样, 学生结合电路图和回路电压方程式就容易理解和掌握稳压过程的分析从而达到融会贯通的目的, 对于调压过程的分折也就迎刃而解了。

KVL对于分折计算复杂电路是必不可少的工具, 但对于筒单电路的计算或某些电子电路的物理过程分析, 也不失为一种行之有效的手段。

摘要：基尔霍夫定律第二定律也就是回路电压定律 (以下简写为KVL) 揭示了回路中各段电压的相互关系并可列出回路电压方程。但在目前技工学校使用的《电工基础》教材中, KVL仅局限于求解复杂直流电路。针对《电工基础》、《电子技术基础》教材中出现的大部分是简单电路, 因此把KVL引入到某些简单电路的计算和有关电子电路的分析中, 既为学生提供了一种新的电路计算或分析方法, 提高了学生的学习积极性, 同时又加深了学生对KVL内容的理解和掌握。

关键词：基尔霍夫,第二定律