W 1845 roku Gustav Kirchhoff (niemiecki fizyk) wprowadził zbiór praw dotyczących prądu i napięcia w obwodach elektrycznych. Prawa Kirchhoffa są ogólnie nazywane KCL (aktualne prawo Kirchhoffa) i KVL (prawo napięcia Kirchhoffa). KVL stwierdza, że algebraiczna suma napięcia w węźle w obwodzie zamkniętym jest równa zeru. Prawo KCL stanowi, że w obwodzie zamkniętym prąd wchodzący w węźle jest równy prądowi opuszczającemu węzeł. Kiedy obserwujemy w samouczku dotyczącym rezystorów, że pojedynczy równoważny opór (RT) można znaleźć, gdy wiele rezystorów jest połączonych szeregowo lub równolegle, obwody te przestrzegaj prawa Ohma . Ale w złożonym obwody elektryczne , nie możemy użyć tego prawa do obliczenia napięcia i prądu. Do tego rodzaju obliczeń możemy użyć KVL i KCL.
Prawa Kirchhoffa
Prawa Kirchhoffa dotyczą głównie napięcia i prądu w obwodach elektrycznych. Prawa te można rozumieć jako wyniki równań Maxwella w dolnej granicy częstotliwości. Doskonale nadają się do obwodów prądu stałego i przemiennego o częstotliwościach, w których długości fal promieniowania elektromagnetycznego są bardzo duże w porównaniu z innymi obwodami.
Przepisy obwodowe Kirchhoffa
Między napięciami i prądami w obwodzie elektrycznym istnieją różne zależności. Relacje te są określane przez prawa Kirchhoffa, takie jak KVL i KCL. Te prawa są używane do określenia impedancji złożonej sieci lub równoważnego oporu elektrycznego i prądów płynących w kilku gałęziach n / w.
Aktualne prawo Kirchhoffa
Prawo prądu KCL lub Kirchhoffa lub pierwsze prawo Kirchhoffa stwierdza, że całkowity prąd w obwodzie zamkniętym, prąd wejściowy w węźle jest równy prądowi opuszczającemu węzeł lub suma algebraiczna prądu w węźle w obwodzie elektronicznym jest równa zeru.
Aktualne prawo Kirchhoffa
Na powyższym schemacie prądy są oznaczone a, b, c, d i e. Zgodnie z prawem KCL prądy wchodzące to a, b, c, d, a prądy wychodzące to e i f o wartości ujemnej. Równanie można zapisać jako
a + b + c + d = e + f
Ogólnie w obwodzie elektrycznym termin węzeł odnosi się do skrzyżowania lub połączenia wiele komponentów lub elementów lub tory do przenoszenia prądu, takie jak komponenty i kable. W obwodzie zamkniętym musi istnieć przepływ prądu do lub z toru węzłowego. To prawo służy do analizy obwodów równoległych.
Prawo napięciowe Kirchhoffa
KVL lub prawo Kirchhoffa lub drugie prawo Kirchhoffa stwierdza, że algebraiczna suma napięcia w obwodzie zamkniętym jest równa zeru lub algebraiczna suma napięcia w węźle jest równa zero.
Prawo napięcia Kirchhoffa
To prawo dotyczy napięcia. Na przykład wyjaśniono powyższy obwód. Źródło napięcia „a” jest połączone z pięcioma elementami biernymi, a mianowicie b, c, d, e, f, na których występują różnice napięcia. Arytmetycznie, różnica napięć między tymi komponentami sumuje się, ponieważ te komponenty są połączone szeregowo. Zgodnie z prawem KVL, napięcie na elementach pasywnych w obwodzie jest zawsze równe i przeciwne do źródła napięcia. Stąd suma różnic napięcia na wszystkich elementach obwodu jest zawsze równa zero.
a + b + c + d + e + f = 0
Wspólne warunki teorii obwodów prądu stałego
Wspólny obwód prądu stałego składa się z różnych terminów teoretycznych
Obwód: Obwód prądu stałego to pas przewodzący w zamkniętej pętli, w którym przepływa prąd elektryczny
Ścieżka: Pojedynczy pas służy do łączenia źródeł lub elementów
Węzeł: Węzeł to połączenie w obwodzie, w którym wiele elementów jest połączonych ze sobą i jest oznaczane kropką.
Gałąź: gałąź to pojedynczy lub zbiór elementów, które są połączone między dwoma węzłami, takimi jak rezystory lub źródło
Pętla: Pętla w obwodzie to zamknięta ścieżka, w której żaden element obwodu ani węzeł nie jest spotykany więcej niż raz.
Siatka: Siatka nie zawiera żadnej zamkniętej ścieżki, ale jest pojedynczą otwartą pętlą i nie zawiera żadnych komponentów wewnątrz siatki.
Przykład praw Kirchhoffa
Korzystając z tego obwodu możemy obliczyć przepływający prąd w rezystorze 40Ω
Przykładowy obwód dla KVL i KCL
Powyższy obwód składa się z dwóch węzłów, a mianowicie A i B, trzech gałęzi i dwóch niezależnych pętli.
Zastosuj KCL do powyższego obwodu, a następnie otrzymamy następujące równania.
W węzłach A i B możemy otrzymać równania
I1 + I2 = I2 i I2 = I1 + I2
Korzystając z KVL, równania możemy otrzymać następujące równania
Z pętli 1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Z pętli 2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Z pętli 3: 10-20 = 10I1-20 I2
Równanie I2 można przepisać jako
Równanie1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Równanie 2 = 20 = 20 I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2
Teraz mamy dwa współbieżne równania, które można zredukować, aby uzyskać wartości I1 i I2
Zamiana I1 na I2 daje wartość I1 = -0,143 Amperów
Zastąpienie I2 względem I1 daje wartość I2 = +0,429 A.
Znamy równanie I3 = I1 + I2
Przepływ prądu w rezystorze R3 jest zapisywany jako -0,143 + 0,429 = 0,286 A.
Napięcie na rezystorze R3 jest zapisane jako: 0,286 x 40 = 11,44 wolta
Znak –ve dla „I” oznacza kierunek przepływu prądu, który początkowo preferowany był nieprawidłowy. W rzeczywistości 20-woltowy akumulator ładuje 10-woltowy akumulator.
O to chodzi Prawa Kirchoffa , w tym KVL i KCL. Te prawa są używane do obliczania prądu i napięcia w obwodzie liniowym, a także możemy użyć analizy pętli do obliczenia prądu w każdej pętli. Ponadto w przypadku jakichkolwiek pytań dotyczących tych przepisów prosimy o podanie cennych sugestii, komentując w sekcji komentarzy poniżej.
Kredyty fotograficzne:
- Prawa Kirchhoffa wg blogspot
- Przykład praw Kirchoffa wg samouczki-elektroniczne
