Perussähköteknologia

Kirchhoffin lakien voima

Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg, 12. maaliskuuta 1824-Berliini, 17. lokakuuta 1887) oli saksalainen fyysikko, jonka pääasiallinen tieteellinen panos tunnettujen Kirchhoff-lakien kohdalla keskittyi sähköpiirien aloihin, levyjen teoriaan, optiikkaan, spektroskopiaan mustan kehon säteilypäästöt. " [yksi]

"Kirchhoffin lakeja" [2] pidetään sähköverkon eri osien välisenä jännite- ja virtasuhteena.

Ne ovat kaksi yksinkertaista lakia, mutta "voimakkaita", koska yhdessä Ohmin laki antaa mahdollisuuden ratkaista sähköverkkoja, eli tietää elementtien virtojen ja jännitteiden arvot, tietäen siten verkon aktiivisten ja passiivisten elementtien käyttäytymisen.

Kutsumme sinut tutustumaan artikkeliin Ohmin laki ja sen salaisuudet

Ohmin laki ja sen salaisuudet -artikkeli
citaia.com

PERUSKONSEPTIT Kirchhoffin laki:

Sähköverkossa elementit voidaan liittää eri tavoin verkon tarpeen ja hyödyllisyyden mukaan. Verkkojen tutkimiseen käytetään terminologiaa, kuten solmut, silmät ja haarat. Katso kuva 1.

Sähköverkko Kirchhoffin laissa:

Piiri, joka koostuu mm. Moottoreista, kondensaattoreista, vastuksesta.

Solmu:

Liitäntäpiste elementtien välillä. Sitä symboloi piste.

Rama:

Verkon haara on johdin, jonka läpi saman intensiteetin sähkövirta kiertää. Haara on aina kahden solmun välissä. Haarat symboloivat viivat.

Malla:

Tie suljettu piirissä.

Sähköverkon elementit
Kuva 1 Sähköverkon elementit (https://citeia.com/)

Kuvassa 2 on sähköverkko, jossa on:

  • Kuvassa 2 (a) kaksi silmää: ensimmäinen silmä, joka muodostaa reitin ABCDA, ja toinen silmä, joka tekee reitin BFECB. Kaksi (2) solmua kohdassa B ja yhteinen piste DCE.
sähköverkko 2 silmää Kirchhoffin lakia
Kuva 2 (A) 2-silmäinen, 2-solmuinen sähköverkko (https://citeia.com)
  • Kuvassa 2 (b) on silmät 1 ja 2.
Sähköverkon silmät
Kuva 2 B Sähköverkon silmät (https://citeia.com)

ENSIMMÄINEN KIRCHOFFIN LAKI "Virta- tai solmulaki"

Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaan "solmun virtojen voimakkuuksien algebrallinen summa on nolla" [3]. Matemaattisesti sitä edustaa lauseke (katso kaava 1):

Solmun virtojen algebrallinen summa on nolla
Kaava 1 "Solmun virtojen intensiteettien algebrallinen summa on nolla"

Voit käyttää Kirchhoffin nykyinen laki heitä pidetään "Positiivinen" - solmuun tulevat virrat ja "Negatiivinen" solmusta tulevat virtaukset. Esimerkiksi kuvassa 3 on solmu, jossa on 3 haaraa, joissa nykyiset intensiteetit (jos) ja (i1) ovat positiivisia, koska ne tulevat solmuun, ja solmusta lähtevä virran voimakkuus (i2) katsotaan negatiiviseksi; Siten kuvion 1 solmulle Kirchhoffin nykyinen laki on vahvistettu seuraavasti:

Kirchhoffin nykyinen laki
Kuva 3 Kirchhoffin nykyinen laki (https://citeia.com)
Merkintä - Algebrallinen summa: se on kokonaislukujen yhteenlaskemisen ja vähentämisen yhdistelmä. Yksi tapa tehdä algebrallinen lisäys on lisätä positiiviset luvut negatiivisten lukujen lisäksi ja vähentää sitten ne. Tuloksen merkki riippuu siitä, mikä numeroista (positiivinen tai negatiivinen on suurempi).

Kirchhoffin laeissa ensimmäinen laki perustuu maksun säilyttämislakiin, jossa todetaan, että sähköverkkojen algebrallinen summa sähköverkossa ei muutu. Siten solmuihin ei ole tallennettu nettovarausta, joten solmuun tulevien sähkövirtojen summa on yhtä suuri kuin siitä lähtevien virtojen summa:

Ensimmäinen Kirchhoffin laki perustuu maksun säilyttämislakiin
Kaava 2 Ensimmäinen Kirchhoffin laki perustuu maksun säilyttämislakiin

Ehkä saatat olla kiinnostunut: Watin lain voima

Wattin laki (Sovellukset - Harjoitukset) -artikkeli
citaia.com

Sähköiset mittalaitteet (ohmimittari, ampeerimittari, volttimittari) tuotekansi
citaia.com

-KIRCHHOFFIN TOINEN LAKI "Jännitteiden laki "

Kirchhoffin toisen lain mukaan "suljetun polun ympärillä olevien jännitysten algebrallinen summa on nolla" [3]. Matemaattisesti sitä edustaa lauseke: (katso kaava 3)

Jännitteiden laki
kaava 2 Jännitteiden laki

Kuvassa 4 on verkon sähköverkko: On todettu, että virta "i" kiertää verkossa myötäpäivään.

verkon sähköverkko
Kuva 4 verkon sähköverkko (https://citeia.com)

-HARJOITUSTEN KIRCHHOFFIN LAINSÄÄDÄNTÖ

Yleinen menettely

  • Määritä virta jokaiselle haaralle.
  • Kirchhoffin nykyistä lakia sovelletaan piirisolmuissa miinus yksi.
  • Jokaisen sähkövastuksen jännitteelle on sijoitettu nimi ja napaisuus.
  • Ohmin laki ilmaisemaan jännitettä sähkövirran funktiona.
  • Sähköverkon silmät määritetään ja Kirchhoffin jännitelaki sovelletaan kuhunkin verkkoon.
  • Ratkaise korvausmenetelmällä, Cramerin säännöllä tai muulla menetelmällä saatu yhtälöjärjestelmä.

RATKAISUT HARJOITUKSET:

Harjoitus 1. Ilmoita sähköverkolle:
a) haarojen lukumäärä, b) solmujen määrä, c) silmien lukumäärä.

Kirchhoffin laki harjoittaa
Kuva 5 Harjoitus 1: n sähköverkko (https://citeia.com)

ratkaisu:

a) Verkossa on viisi haaraa. Seuraavassa kuvassa kukin haara on merkitty pisteviivojen väliin jokaisen haaran väliin:

Sähköpiiri viidellä haaralla
Kuva 6 Sähköpiiri viidellä haaralla (https://citeia.com)

b) Verkossa on kolme solmua, kuten seuraavassa kuvassa on esitetty. Solmut on merkitty katkoviivojen väliin:

Piiri tai sähköverkko, jossa on kolme solmua
Kuva 7 Piiri tai sähköverkko, jossa on kolme solmua (https://citeia.com)

c) Verkossa on 3 silmää seuraavan kuvan mukaisesti:

Piiri tai sähköverkko 3 silmällä
Kuva 8 Piiri tai sähköverkko, jossa on 3 silmää (https://citeia.com)

Harjoitus 2. Määritä kunkin elementin virta i ja jännitteet

Harjoittele virran i ja kunkin elementin jännitteiden määrittämiseksi
Kuva 9 Harjoitus 2 (https://citeia.com)

Ratkaisu:

Sähköverkko on verkko, jossa kiertää yksi virran voimakkuus, joka on merkitty nimellä "i". Sähköverkon ratkaisemiseksi käytä Ohmin laki jokaisessa vastuksessa ja Kirchhoffin verkkolainajännite.

Ohmin laissa todetaan, että jännite on yhtä suuri kuin sähkövirran voimakkuus kerrottuna vastuksen arvo:

Ohmin laki
Formula 3 Ohmin laki

Siten resistanssille R1, jännite V.R1 on:           

Jännite R1-kaava Kirchhoffin laki
Kaavan 4 jännite R1

Vastukselle R2, jännite V.R2 on:

Jännite VR2 / ohmin laki
Formula 5 Jännite VR2

Kirchhoffin jännitelain soveltaminen verkkoon tekemällä reitti myötäpäivään:

Kirchhoffin jännitelain soveltaminen verkkoon,
Kaava 6 Kirchhoffin jännitelain soveltaminen verkkoon,

Korvaamalla nämä jännitteet meillä on:

Kirchhoffin jännitelaki verkkoon
Kaava 7 Kirchhoffin jännitelaki verkossa

Termi välitetään positiivisella merkillä tasa-arvon toiselle puolelle, ja nykyinen intensiteetti tyhjennetään:

Kirchhoffin laissa sarjavirran kokonaisvirta verkkolain mukaan
Kaava 8 Kokonaisvirta sarjapiirissä mesh-lain mukaan

Jännitelähteen ja sähköisten vastusten arvot korvataan:

Kokonaisvirta sarjapiirissä
Kaava 9 Kokonaisvirran intensiteetti sarjapiirissä

Verkon läpi kulkevan virran voimakkuus on: i = 0,1 A

Jännite vastuksen R yli1 on:

Kestää VR1-jännitettä
Formula 10 -resistanssijännite VR1

Jännite vastuksen R yli2 on:

Kestää VR2-jännitettä
Formula 11 -vastusjännite VR2

tulos:

PÄÄTELMÄT Kirchhoffin lain mukaan

Kirchhoffin lakien (Kirchhoffin virtalaki, Kirchhoffin jännitelaki) tutkiminen yhdessä Ohmin lain kanssa ovat perustekijöitä minkä tahansa sähköverkon analyysille.

Kirchhoffin nykyisen lain mukaan solmun virtojen algebrallinen summa on nolla, ja jännitelaki, joka osoittaa, että verkon verkkojännitteiden algebrallinen summa on nolla, virtojen ja jännitteiden väliset suhteet määritetään missä tahansa sähköverkossa kahdesta tai useammasta elementistä.

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.

Kutsumme sinut jättämään kommenttisi, epäilyt tai pyytämään toisen osan tästä erittäin tärkeästä KIRCHOFF-LAISTA ja tietysti näet edelliset viestimme nimellä Sähköiset mittauslaitteet (ohmimittari, volttimittari ja ampeerimittari)

Sähköiset mittalaitteet (ohmimittari, ampeerimittari, volttimittari) tuotekansi
citaia.com

Jätä vastaus

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Tämä sivusto käyttää Akismetiä roskapostin vähentämiseksi. Lue, miten kommenttitietosi käsitellään.