揭开基尔霍夫定律的神秘面纱：揭秘其内涵并深入探讨其适用范围

后端

2023-12-23 07:32:37

基尔霍夫定律：电路分析的基石

简介

基尔霍夫定律是电路理论的基础，它指出了电流和电压在电路中的分布规律。这些定律最初是由古斯塔夫·基尔霍夫在19世纪中期提出的，至今仍是电子学和电气工程领域必不可少的工具。

基尔霍夫电流定律

想象一个繁忙的十字路口，汽车从四面八方涌来，而交通灯则负责控制交通流量。基尔霍夫电流定律就像一个电路中的交通灯，它指出：

流入任何节点的电流总和等于流出该节点的电流总和。

就好比汽车无法凭空出现或消失，电流也无法在电路中自行产生或消失。它必须从一个节点进入，然后从另一个节点流出。

基尔霍夫电压定律

现在，想象你沿着一条蜿蜒的道路驾驶，会遇到上坡和下坡。基尔霍夫电压定律就像一个能量守恒定律，它指出：

沿着任何闭合回路的电压总和等于零。

这就好比能量不能凭空消失，电流在闭合回路中流动时，其获得的电能等于消耗的电能。

代码示例：

# 基尔霍夫电流定律
def kirchhoff_current_law(node):
  """计算流入和流出指定节点的电流总和。

  Args:
    node: 要分析的节点。

  Returns:
    流入和流出节点的电流总和之差。
  """

  inflowing_currents = 0
  outflowing_currents = 0
  for edge in node.edges:
    if edge.direction == "inflowing":
      inflowing_currents += edge.current
    elif edge.direction == "outflowing":
      outflowing_currents += edge.current

  return inflowing_currents - outflowing_currents


# 基尔霍夫电压定律
def kirchhoff_voltage_law(loop):
  """计算闭合回路中电压总和。

  Args:
    loop: 要分析的闭合回路。

  Returns:
    闭合回路中电压总和。
  """

  voltage_sum = 0
  for edge in loop.edges:
    voltage_sum += edge.voltage

  return voltage_sum