電流與電路
克希荷夫電壓定律(迴路定律)
/ KEER-khofs loop rule /
克希荷夫電壓定律是電路的「能量帳目」:如果你沿任何一個閉合迴路走一整圈、回到出發點,電壓加起來必定為零,因為你回到了相同的電位「高度」。想像走一條繞回起點的環形步道,你每爬升一公尺,就必須有相對應的下降一公尺,所以你海拔的淨變化是零。它回答的問題是:電源提供的電壓增益與電阻上的電壓降,如何在一個迴路中取得平衡?
精確地說,沿電路中任何閉合迴路,所有電位差的代數和為零,sum of V = 0。繞行時,你把經過的每個電源的電動勢加進來(依方向而為上升或下降),並減去每個電阻上的 I 乘以 R 壓降。這是能量守恆的直接表達:一單位電荷被帶著繞迴路一整圈回到起點,它的位能必須和出發時相同,所以增益與損失剛好抵消。
迴路定律是節點定律的搭檔,兩者合起來能破解任何直流網路,不管多麼糾結。它正是為什麼串聯電阻上的電壓加起來等於電源電壓,也是每個分壓電路的基礎。誠實的細節在於帳目的紀律:你必須選定一個一致的繞行方向,並把電動勢與 I R 壓降的正負號弄清楚,否則計算就會出錯。也要注意迴路定律假設電場是保守的;當有變化的磁場穿過迴路時(電磁感應),必須額外加入一個感應電動勢項。
一顆 9 V 電池驅動一個串聯迴路,其中兩個電阻分別降掉 6 V 與 3 V。迴路定律成立:繞一圈,+9(電動勢)- 6 - 3 = 0,所以這兩個壓降剛好把供給的電壓分光。
沿任何迴路,電壓的上升與下降加起來為零,這就是電荷的能量守恆。
迴路定律是電荷沿閉合路徑的能量守恆。要保持一致的繞行方向與一致的正負號,否則計算就會出錯。它假設沒有變化的磁通量穿過迴路。
又稱
另見