電路設(shè)計的奠基人

2017-03-24  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)





在電子學(xué)領(lǐng)域有兩位重量級的科學(xué)家

他們是電子學(xué)的奠基人


一個是喬治·西蒙·歐姆

歐姆定律的發(fā)明人

歐姆定律給出了電阻和電壓、電流變化關(guān)系

另一個推動電子學(xué)繼續(xù)向前發(fā)展的則是

吉斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫

電路設(shè)計的奠基人HFSS培訓(xùn)的效果圖片1

 基爾霍夫提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中

電流、電壓、電阻關(guān)系的兩條電路定律

即著名的基爾霍夫電流定律(KCL)

和基爾霍夫電壓定律(KVL)

解決了電器設(shè)計中電路方面的難題


  • 1824年3月12日基爾霍夫生于普魯士的柯尼斯堡(今為俄羅斯加里寧格勒)。

  • 基爾霍夫在柯尼斯堡大學(xué)讀物理。

  • 1845年,21歲時他發(fā)表了第一篇論文,即著名的基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。

  • 1847年畢業(yè)后去柏林大學(xué)任教,3年后去布雷斯勞作臨時教授。

  • 1850年,在柏林大學(xué)執(zhí)教的基爾霍夫發(fā)表了他關(guān)于板的重要論文《彈性圓板的平衡與運(yùn)動》(Ueber das Gleichgewicht und die elastischen Scheibe:Credles Journal,Bd.40,S.51-88)。這就是薄板直線法理論,這就是力學(xué)界著名的基爾霍夫薄板假設(shè)

  • 1854年由化學(xué)家本生推薦任海德堡大學(xué)教授。

  • 1859年,基爾霍夫做了用燈焰燒灼食鹽的實驗。在對這一實驗現(xiàn)象的研究過程中,得出了關(guān)于熱輻射的定律,后被稱為基爾霍夫定律(Kirchoff's law)。

  • 1862年他又進(jìn)一步得出絕對黑體的概念。他的熱輻射定律和絕對黑體概念是開辟20世紀(jì)物理學(xué)新紀(jì)元的關(guān)鍵之一。1900年M.普朗克的量子論就發(fā)軔于此。

  • 在海德堡大學(xué)期間與化學(xué)家本生合作制成世界首個光譜儀。

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世界上首個光譜儀就是這樣的

  • 1875年到柏林大學(xué)作理論物理教授。

  • 基爾霍夫給出了惠更斯-菲涅耳原理的更嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式,對德國的理論物理學(xué)的發(fā)展有重大影響。著有《數(shù)學(xué)物理學(xué)講義》4卷。

  • 基爾霍夫還討論了電報信號沿圓形截面導(dǎo)線的擾動。

  • 1887 年10 月17日卒于柏林。


  基爾霍夫在電路設(shè)計、熱輻射、化學(xué)、光學(xué)和力學(xué)等方面都做出了突出的貢獻(xiàn)。

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基爾霍夫(左)與本生(右)


  今天著重來講下基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。


基爾霍夫電壓定律表明:

  • 沿著閉合回路所有元件兩端的電勢差(電壓)的代數(shù)和等于零。

或者描述為:

  • 沿著閉合回路的所有電動勢的代數(shù)和等于所有電壓降的代數(shù)和。

以方程表達(dá),對于電路的任意閉合回路有:

電路設(shè)計的奠基人HFSS培訓(xùn)課程圖片4

其中,m 是這閉合回路的元件數(shù)目,

   vk 是元件兩端的電壓,可以是實數(shù)或復(fù)數(shù)。


  基爾霍夫電壓定律不僅應(yīng)用于閉合回路,也可以把它推廣應(yīng)用于回路的部分電路。


例:

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基爾霍夫電壓方程寫成:


-E1+E2=-I1R1+I2R2+I3R3-I4R4




基爾霍夫電流定律表明:

  • 所有進(jìn)入某節(jié)點的電流的總和等于所有離開這節(jié)點的電流的總和。

或者,更詳細(xì)描述為:

  • 假設(shè)進(jìn)入某節(jié)點的電流為正值,離開這節(jié)點的電流為負(fù)值,則所有涉及這節(jié)點的電流的代數(shù)和等于零。

以方程表達(dá),對于電路的任意節(jié)點滿足:

電路設(shè)計的奠基人HFSS培訓(xùn)課程圖片6

其中,ik是第 k 個進(jìn)入或離開這節(jié)點的電流,是流過與這節(jié)點相連接的第 k 個支路的電流,可以是實數(shù)或復(fù)數(shù)。


例:

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基爾霍夫電壓方程寫成:

I1-I2-I3-I4=0


歐姆定和基基爾霍夫定律是我們進(jìn)行電路設(shè)計的基礎(chǔ),在今后的電路設(shè)計中我們會經(jīng)常的應(yīng)用到。






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