1845 m. Gustavas Kirchhoffas (vokiečių fizikas) pateikia įstatymų rinkinį, kuriame kalbama apie elektros grandinių srovę ir įtampą. Kirchhoffo įstatymai paprastai vadinami KCL (dabartinis Kirchhoffso įstatymas) ir KVL (Kirchhoffo įtampos įstatymas). KVL teigia, kad algebrinė įtampos suma mazge uždaroje grandinėje yra lygi nuliui. KCL įstatymas teigia, kad uždaroje grandinėje įėjimo srovė mazge lygi srovei, išeinančiai iš mazgo. Kai rezistorių pamokoje pastebime, kad vienas rezistorius (RT) gali būti nustatytas, kai nuosekliai arba lygiagrečiai sujungiami keli rezistoriai, šios grandinės paklusti Ohmo įstatymui . Bet, kompleksiškai elektros grandinės , negalime naudoti šio dėsnio įtampai ir srovei apskaičiuoti. Tokiems skaičiavimams galime naudoti KVL ir KCL.

Kirchhoffo dėsniai

Kirchhoffo įstatymai daugiausia susiję su įtampa ir srove elektros grandinėse. Šiuos dėsnius galima suprasti kaip Maksvelo lygčių rezultatus žemo dažnio riboje. Jie puikiai tinka nuolatinės ir kintamosios srovės grandinėms, esant tokiems dažniams, kur elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgiai yra labai dideli, kai lyginame su kitomis grandinėmis.

Kirchhoffo grandinių įstatymai

Tarp elektros grandinės įtampų ir srovių yra įvairių ryšių. Šiuos santykius lemia Kirchhoffso įstatymai, tokie kaip KVL ir KCL. Šie dėsniai yra naudojami nustatant kompleksinio tinklo varžą arba lygiavertę elektrinę varžą ir sroves, tekančias keliose n / w šakose.

Kirchhoffo dabartinis įstatymas

KCL arba „Kirchhoffs“ dabartinis įstatymas arba pirmasis Kirchhoffso dėsnis teigia, kad bendra srovė uždaroje grandinėje, įėjimo srovė mazge yra lygi srovei, išeinančiai iš mazgo, arba algebrinė srovės suma mazge elektroninėje grandinėje lygi nuliui.

Dabartinis Kirchhoffo įstatymas

“kaip pasidaryti naminę saulės viryklę ”

Aukščiau pateiktoje diagramoje srovės žymimos a, b, c, d ir e. Pagal KCL įstatymą įeinančios srovės yra a, b, c, d, o išeinančios - e ir f, kurių vertė yra neigiama. Lygtis gali būti parašyta kaip

a + b + c + d = e + f

Paprastai elektros grandinėje terminas mazgas reiškia jungties ar jungties kelis komponentus ar elementus ar srovės eismo juostos, tokios kaip komponentai ir kabeliai. Uždaroje grandinėje srovės srautas, esantis mazgo juostoje arba iš jos, turi egzistuoti. Šis dėsnis naudojamas analizuoti lygiagrečias grandines.

Kirchhoffo įtampos įstatymas

KVL arba Kirchhoffo įtampos dėsnis arba antrasis Kirchhoffo dėsnis teigia, kad algebrinė įtampos suma uždaroje grandinėje yra lygi nuliui arba algebrinė įtampos suma mazge lygi nuliui.

Kirchhoffo įtampos įstatymas

Šiame įstatyme kalbama apie įtampą. Pavyzdžiui, paaiškinta pirmiau nurodyta grandinė. Įtampos šaltinis „a“ yra sujungtas su penkiais pasyviais komponentais, būtent b, c, d, e, f, turinčiais įtampos skirtumus. Aritmetiniu požiūriu įtampos skirtumas tarp šių komponentų sujungiamas, nes šie komponentai yra sujungti nuosekliai. Pagal KVL įstatymą, grandinės pasyviųjų komponentų įtampa visada yra lygi ir priešinga įtampos šaltiniui. Taigi visų grandinės elementų įtampos skirtumų suma visada lygi nuliui.

a + b + c + d + e + f = 0

Bendrosios srovės grandinės teorijos sąlygos

Bendra nuolatinės srovės grandinė susideda iš įvairių teorinių terminų

Grandinė: Nuolatinės srovės grandinė yra uždaros grandinės laidumo juosta, kuria teka elektros srovė
Kelias: Šaltiniams ar elementams sujungti naudojama viena juosta
Mazgas: Mazgas yra jungtis grandinėje, kurioje kartu sujungti keli elementai, ir jis žymimas tašku.
Filialas: atšaka yra atskiras elementų rinkinys, sujungtas tarp dviejų mazgų, pavyzdžiui, rezistorių ar šaltinio
Kilpa: Kontūras grandinėje yra uždaras kelias, kai nė vienas grandinės elementas ar mazgas nėra sutinkamas daugiau nei vieną kartą.
Tinklelis: Tinklelyje nėra jokio uždaro kelio, tačiau jis yra vienas atviras kilpas, o jo viduje nėra jokių komponentų.

Kirchhoffo įstatymų pavyzdys

Naudodami šią grandinę, mes galime apskaičiuoti tekančią srovę rezistoriuje 40Ω

KVL ir KCL grandinės pavyzdys

Pirmiau pateiktą grandinę sudaro du mazgai, būtent A ir B, trys šakos ir dvi nepriklausomos kilpos.

Taikykite KCL aukščiau esančiai grandinei, tada galime gauti šias lygtis.

A ir B mazguose galime gauti lygtis

I1 + I2 = I2 ir I2 = I1 + I2

Naudodami KVL, lygtis galime gauti šias lygtis

Nuo 1 kilpos: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Nuo 2 kilpos: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Iš 3 ciklo: 10-20 = 10I1-20 I2

I2 lygtis gali perrašyti kaip

1 lygtis = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
2 lygtis = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Dabar mes turime dvi lygiagrečias lygtis, kurias galima sumažinti, kad gautų I1 ir I2 reikšmes

I1 pakeitimas I2 reiškia I1 = -0,143 amperų vertę
I2 pakeitimas pagal I1 suteikia I2 = +0,429 amperų vertę

Mes žinome I3 = I1 + I2 lygtį

Srovės srautas rezistoriuje R3 parašytas kaip -0,143 + 0,429 = 0,286 amperai
Rezistoriaus R3 įtampa parašyta taip: 0,286 x 40 = 11,44 voltai

„I“ –ve ženklas yra iš pradžių pageidaujamos srovės srauto kryptis, kuri buvo neteisinga. Tiesą sakant, 20 voltų akumuliatorius krauna 10 voltų akumuliatorių.

Tai yra viskas Kirchoffo dėsniai , kuris apima KVL ir KCL. Šie dėsniai naudojami apskaičiuojant srovę ir įtampą tiesinėje grandinėje, taip pat galime naudoti kilpos analizę, kad apskaičiuotume kiekvienos kilpos srovę. Be to, jei turite klausimų dėl šių įstatymų, pateikite savo vertingus pasiūlymus komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje.

Nuotraukų kreditai: