قوة قوانين كيرشوف

كان غوستاف روبرت كيرشوف (كونيغسبيرج ، 12 مارس 1824-برلين ، 17 أكتوبر 1887) عالمًا فيزيائيًا ألمانيًا ، ركزت مساهماته العلمية الرئيسية في قوانين كيرشوف المعروفة على مجالات الدوائر الكهربائية ، ونظرية الألواح ، والبصريات ، والتحليل الطيفي وانبعاث إشعاع الجسم الأسود ". [واحد]

تعتبر "قوانين كيرشوف" [2] علاقات الجهد والتيار بين العناصر المختلفة للشبكة الكهربائية.

إنهما قانونان بسيطان ، لكنهما "قويان" ، حيث أنهما مع قانون أوم تسمح بحل الشبكات الكهربائية ، أي معرفة قيم التيارات والجهود الفولتية للعناصر ، وبالتالي معرفة سلوك العناصر النشطة والسلبية للشبكة.

نحن ندعوك لمشاهدة مقال قانون أوم وأسراره

مفاهيم أساسية قانون كيرشوف:

في الشبكة الكهربائية ، يمكن توصيل العناصر بطرق مختلفة حسب حاجة الشبكة وفائدتها. لدراسة الشبكات ، يتم استخدام المصطلحات مثل العقد والشبكات والفروع. انظر الشكل 1.

شبكة كهربائية في قانون كيرشوف:

الدائرة تتكون من عناصر مختلفة مثل المحركات والمكثفات والمقاومة وغيرها.

العقدة:

نقطة الاتصال بين العناصر. يرمز لها بنقطة.

راما:

فرع الشبكة هو الموصل الذي يدور من خلاله تيار كهربائي بنفس الشدة. يقع الفرع دائمًا بين عقدتين. الفروع يرمز لها بخطوط.

شبكة:

الطريق مغلق في دائرة.

في الشكل 2 توجد شبكة كهربائية بها:

• في الشكل 2 (أ) شبكتان: الشبكة الأولى التي تصنع المسار ABCDA ، والشبكة الثانية التي تصنع المسار BFECB. مع عقدتين (2) عند النقطة B والنقطة المشتركة DCE.

• في الشكل 2 (ب) يمكنك رؤية الشبكات 1 و 2.

- القانون الأول لكيرتشوف "قانون التيارات أو قانون العقد"

ينص قانون كيرشوف الأول على أن "المجموع الجبري لشدة التيار عند العقدة هو صفر" [3]. رياضيا يتم تمثيله بالتعبير (انظر الصيغة 1):

لتطبيق قانون كيرشوف الحالي هم يعتبرون "إيجابي" التيارات التي تدخل العقدة ، و "سلبي" التيارات الخارجة من العقدة. على سبيل المثال ، في الشكل 3 لدينا عقدة بها 3 فروع ، حيث تكون شدة التيار (if) و (i1) موجبة منذ دخولهما العقدة ، وتعتبر شدة التيار (i2) التي تترك العقدة سالبة ؛ وبالتالي ، بالنسبة للعقدة في الشكل 1 ، تم إنشاء قانون كيرشوف الحالي على النحو التالي:

ملحوظة - مجموع جبري: إنه مزيج من الجمع والطرح للأعداد الصحيحة. إحدى طرق الجمع الجبرية هي جمع الأعداد الموجبة بعيدًا عن الأعداد السالبة ثم طرحها. تعتمد علامة النتيجة على أي من الأرقام (الموجبة أو السالبة أكبر).

في قوانين كيرشوف ، يستند القانون الأول إلى قانون حفظ الشحنة ، والتي تنص على أن المجموع الجبري للشحنات الكهربائية داخل الشبكة الكهربائية لا يتغير. وبالتالي ، لا يتم تخزين أي شحنة صافية في العقد ، وبالتالي ، فإن مجموع التيارات الكهربائية التي تدخل العقدة يساوي مجموع التيارات التي تتركها:

ربما تكون مهتمًا: قوة قانون واط

-قانون كيرشوف الثاني "قانون التوترات "

ينص قانون كيرشوف الثاني على أن "المجموع الجبري للضغوط حول مسار مغلق هو صفر" [3]. رياضيا يتم تمثيله بالتعبير: (انظر الصيغة 3)

في الشكل 4 توجد شبكة كهربائية لشبكة: ثبت أن التيار "i" يدور في الشبكة في اتجاه عقارب الساعة.

- إلغاء تمارين مع قوانين KIRCHHOFF

الإجراء العام

• تعيين دفق لكل فرع.
• يتم تطبيق قانون كيرشوف الحالي على عقد الدائرة مطروحًا منها واحدة.
• يتم وضع اسم وقطبية على جهد كل مقاومة كهربائية.
• قانون أوم للتعبير عن الجهد كدالة للتيار الكهربائي.
• يتم تحديد شبكات الشبكة الكهربائية ويتم تطبيق قانون كيرشوف للجهد على كل شبكة.
• حل نظام المعادلات التي تم الحصول عليها بطريقة الاستبدال أو قاعدة كرامر أو طريقة أخرى.

تمارين تم حلها:

التمرين 1. بالنسبة للشبكة الكهربائية ، أشر إلى:
أ) عدد الفروع ، ب) عدد العقد ، ج) عدد الشبكات.

الحل:

أ) للشبكة خمسة فروع. في الشكل التالي ، يشار إلى كل فرع بين الخطوط المنقطة لكل فرع:

ب) تتكون الشبكة من ثلاث عقد كما هو مبين في الشكل التالي. تتم الإشارة إلى العقد بين الخطوط المنقطة:

ج) تحتوي الشبكة على 3 شبكات ، كما هو موضح في الشكل التالي:

تمرين 2. حدد i الحالي والجهد الكهربي لكل عنصر

حل:

الشبكة الكهربائية عبارة عن شبكة ، حيث تدور شدة مفردة للتيار تسمى "i". لحل الشبكة الكهربائية ، قم بتطبيق قانون أوم على كل مقاوم وقانون جهد كيرشوف على الشبكة.

ينص قانون أوم على أن الجهد يساوي شدة التيار الكهربائي مضروبة في قيمة المقاومة:

وهكذا ، للمقاومة R₁، الجهد الخامس_R1 هو:           

للمقاومة R₂، الجهد الخامس_R2 هو:

تطبيق قانون الجهد Kirchhoff على الشبكة ، مما يجعل المسار في اتجاه عقارب الساعة:

لدينا استبدال هذه الفولتية:

يتم تمرير المصطلح بعلامة إيجابية إلى الجانب الآخر من المساواة ، ويتم مسح الشدة الحالية:

يتم استبدال قيم مصدر الجهد والمقاومات الكهربائية:

شدة التيار المتدفق عبر الشبكة هي: أنا = 0,1 أ

الجهد عبر المقاوم R₁ هو:

الجهد عبر المقاوم R₂ هو:

النتيجة:

الاستنتاجات لقانون كيرشوف

تعد دراسة قوانين كيرشوف (قانون كيرشوف للتيار ، وقانون كيرشوف للجهد) ، جنبًا إلى جنب مع قانون أوم ، القواعد الأساسية لتحليل أي شبكة كهربائية.

مع قانون كيرشوف الحالي الذي ينص على أن المجموع الجبري للتيارات في العقدة هو صفر ، وقانون الجهد الذي يشير إلى أن المجموع الجبري للجهود في شبكة ما هو صفر ، يتم تحديد العلاقات بين التيارات والجهد في أي شبكة كهربائية من عنصرين أو أكثر.

Con el amplio uso de la electricidad en la industria, comercio, hogares, entre otros, las Leyes de Kirchhoff se utilizan diariamente para el estudio de infinidades de redes y sus aplicaciones.

ندعوك لترك تعليقاتك أو شكوكك أو تطلب جزءًا ثانيًا من قانون KIRCHOFF المهم للغاية وبالطبع يمكنك مشاهدة منشوراتنا السابقة كـ أدوات القياس الكهربائية (مقياس المقاومة ، الفولتميتر ، مقياس التيار الكهربائي)