基尔霍夫定律的实质研究
2012-09-19刘爱萍
太原城市职业技术学院学报 2012年12期
刘爱萍
(晋中职业技术学院,山西 晋中 030600)
物理学的任务在于发现普遍适用的规律,这种规律最简单的形式之一,就是某种物理量的守恒。基尔霍夫定律是电路计算的理论基础,需要用基尔霍夫定律对电路作定量的分析,因而用电荷守恒定律和能量守恒定律对它作更深入的研究是很有必要的。
一、基尔霍夫电流定律的实质是电荷守恒定律
电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,这就是电荷守恒定律。它是物理学最基本的定律之一。基尔霍夫电流定律为:在任一时刻,流入任一节点(或封闭面)全部支路电流的代数和等于零。基尔霍夫电流定律的实质是电荷守恒定律,这是因为对于一个节点或封闭面来说,它不可能储存电荷。
(一)电荷守恒定律在电路中的宏观体现
在电路中进入某一地方多少电荷,必定同时从该地方出去多少电荷。无论是抽象出来的电路节点还是包围电路的任一闭合面,流入量等于流出量,没有储存电荷,电流是电荷的运动形成的,基尔霍夫电流定律正好体现了这一无法证明的电荷守恒定律,守恒量是电荷。
(二)电荷守恒定律在电路中的微观体现
对于电路中的任一节点,在某一时刻,流进该节点的电流代数和为Σi k(t)(k为节点处的支路数),等于单位时间内通过导体任一截面的电荷量,即dq/dt=Σi k(t)(其中q为节点处的电荷)。而节点只是理想导体的汇合点,不可能积累电荷,电荷既不能创造,也不能消灭,因而节点处的dq/dt必须为零,即得:Σi k(t)=0。……
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