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输入计算

数学公式

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结果

支路电流 I1
1
安培 (A)
电流 I1(E1-R1 支路) 1 A
电流 I2(E2-R2 支路) 1 A
电流 I3(R3 支路) 2 A
行列式 D 56

电流为负值,表示实际电流方向与假定的参考方向相反。

这个计算器能做什么

本工具运用基尔霍夫电路定律,求解经典的"双电源、三电阻"直流电路。两个电压源 \(E_1\) 和 \(E_2\)(分别与 \(R_1\)、\(R_2\) 串联)共同连接到一条含有 \(R_3\) 的中间支路上。计算器会给出三条支路的电流 \(I_1\)、\(I_2\) 和 \(I_3\),其中 \(I_3 = I_1 + I_2\)。这套定律属于普适的物理规律,适用于任何地区。

含两个电压源和三个电阻的双回路直流电路
标准双回路电网:电源 \(E_1\) 和 \(E_2\),电阻 \(R_1\)、\(R_2\)、\(R_3\) 上分别流过支路电流 \(I_1\)、\(I_2\)、\(I_3\)。

使用方法

分别输入两个电源电压和三个电阻值,并为每一项选择对应单位(伏特/毫伏、欧姆/千欧等)。在求解前,系统会先把这些数值统一换算为国际单位制(SI)的伏特和欧姆。点击"计算",即可读出以安培为单位的 \(I_1\)、\(I_2\) 和 \(I_3\)。若某个电流为负值,只是说明实际电流方向与假定的参考方向相反,并不代表出错。

公式详解

在节点处应用基尔霍夫电流定律(KCL),可得 \(I_1 + I_2 = I_3\)。对两个回路应用基尔霍夫电压定律(KVL),可得 \(E_1 = I_1 \cdot R_1 + I_3 \cdot R_3\) 与 \(E_2 = I_2 \cdot R_2 + I_3 \cdot R_3\)。将 \(I_3\) 代入后,用克莱姆法则求解这个二元一次方程组,即可得到闭式解。

$$ I_1 = \frac{E_1\,(R_2+R_3) - E_2\,R_3}{D}, \quad I_2 = \frac{E_2\,(R_1+R_3) - E_1\,R_3}{D}, \quad I_3 = I_1 + I_2 $$

其中行列式 \(D = R_1 \cdot R_2 + R_1 \cdot R_3 + R_2 \cdot R_3\),当各电阻均为正值时,\(D\) 恒为正数。

一条电流流入、两条电流流出的基尔霍夫电流定律节点
中心节点处的基尔霍夫电流定律:\(I_1\) 等于 \(I_2\) 加 \(I_3\)。

计算实例

设 \(E_1 = 12\ \text{V}\),\(E_2 = 8\ \text{V}\),\(R_1 = 8\),\(R_2 = 4\),\(R_3 = 2\):则 $$ D = 32 + 16 + 8 = 56. $$ $$ I_1 = \frac{12 \times 6 - 8 \times 2}{56} = \frac{56}{56} = 1.0\ \text{A}. $$ $$ I_2 = \frac{8 \times 10 - 12 \times 2}{56} = \frac{56}{56} = 1.0\ \text{A}. $$ $$ I_3 = 2.0\ \text{A}. $$ 用回路 1 的 KVL 验算:\(1 \times 8 + 2 \times 2 = 12\ \text{V} = E_1\),结果吻合。

常见问题

为什么电流会是负数?计算结果保留了相对于假定方向的正负号;出现负号,只是表示该电流的实际流向与假定方向相反。

如果某个电阻为零会怎样?只要行列式仍为正值,单个电阻为零是允许的。但如果行列式变为零(相当于在两个电源之间形成理想短路),则结果无法定义,工具会提示错误。

可以混用不同单位吗?可以。每个输入项都有独立的单位选择器,求解前所有数值都会统一归算为国际单位制的伏特和欧姆。

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