Густав Роберт Кирхгоф (Кенигсберг, 12 марта 1824 г. - Берлин, 17 октября 1887 г.) был немецким физиком, основной научный вклад которого в известные законы Кирхгофа был сосредоточен на областях электрических цепей, теории пластин, оптике, спектроскопии. и излучение черного тела ". [один]
«Законы Кирхгофа» [2] рассматривают отношения напряжения и тока между различными элементами электрической сети.
Это два простых закона, но «мощных», поскольку вместе с Закон Ома Они позволяют решать электрические сети, то есть знать значения токов и напряжений элементов, тем самым зная поведение активных и пассивных элементов сети.
Приглашаем вас ознакомиться со статьей Закон Ома и его секреты
БАЗОВЫЕ КОНЦЕПТЫ Закон Кирхгофа:
В электрической сети элементы могут быть соединены различными способами в зависимости от потребностей и полезности сети. Для изучения сетей используется такая терминология, как узлы или узлы, сетки и ответвления. См. Рисунок 1.
Электрическая сеть в законе Кирхгофа:
Цепь состоит из различных элементов, таких как двигатели, конденсаторы, сопротивление и другие.
Узел:
Точка соединения между элементами. Это символизируется точкой.
Рама:
Ветвь сети - это проводник, по которому циркулирует электрический ток такой же силы. Ветвь всегда находится между двумя узлами. Ветви обозначены линиями.
Малла:
Дорога замкнута в кругооборот.
На рисунке 2 представлена электрическая сеть с:
- На рисунке 2 (a) две сетки: первая сетка, образующая маршрут ABCDA, и вторая сетка, образующая маршрут BFECB. С двумя (2) узлами в точке B и общей точкой DCE.
- На рисунке 2 (b) вы можете видеть сетки 1 и 2.
-ПЕРВЫЙ ЗАКОН КИРХОФФА «Закон токов или закон узлов»
Первый Закон Кирхгофа устанавливает, что «Алгебраическая сумма интенсивностей токов в узле равна нулю». [3]. Математически это представлено выражением (см. Формулу 1):
Чтобы применить Текущий закон Кирхгофа они считаются "Положительный" токи, входящие в узел, и "Отрицательный" токи, выходящие из узла. Например, на рисунке 3 у нас есть узел с 3 ветвями, где силы тока (if) и (i1) положительны, поскольку они входят в узел, а сила тока (i2), которая выходит из узла, считается отрицательной; Таким образом, для узла на рисунке 1 текущий закон Кирхгофа устанавливается как:
Примечание - Алгебраическая сумма: это комбинация сложения и вычитания целых чисел. Один из способов выполнить алгебраическое сложение - сложить положительные числа отдельно от отрицательных, а затем вычесть их. Знак результата зависит от того, какое из чисел (положительное или отрицательное больше).
В законах Кирхгофа первый закон основан на законе сохранения заряда, который утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов в электрической сети не изменяется. Таким образом, в узлах не сохраняется никакой полезный заряд, следовательно, сумма электрических токов, которые входят в узел, равна сумме выходящих из него токов:
Может быть, вам может быть интересно: Сила закона Ватта
–ВТОРОЙ ЗАКОН КИРХГОФА Закон напряженности »
Второй закон Кирхгофа гласит, что «алгебраическая сумма напряжений на замкнутом пути равна нулю». [3]. Математически это представлено выражением: (см. Формулу 3)
На рисунке 4 представлена электрическая сеть ячейки: установлено, что ток «i» циркулирует в ячейке по часовой стрелке.
-РЕШЕНИЕ УПРАЖНЕНИЙ С ЗАКОНАМИ КИРХГОФФА
Общая процедура
- Назначьте поток для каждой ветви.
- Текущий закон Кирхгофа применяется в узлах схемы минус один.
- Имя и полярность указываются на напряжении каждого электрического сопротивления.
- Закон Ома для выражения напряжения как функции электрического тока.
- Определяются ячейки электрической сети, и к каждой ячейке применяется закон Кирхгофа.
- Решите систему уравнений, полученную методом подстановки, правилом Крамера или другим методом.
РЕШЕННЫЕ УПРАЖНЕНИЯ:
Упражнение 1. Для электрической сети укажите:
а) Количество ветвей, б) Количество узлов, в) Количество ячеек.
решение:
а) Сеть имеет пять филиалов. На следующем рисунке каждая ветвь обозначена пунктирными линиями каждая ветвь:
б) Сеть состоит из трех узлов, как показано на следующем рисунке. Узлы указаны между пунктирными линиями:
c) Сеть имеет 3 ячейки, как показано на следующем рисунке:
Упражнение 2. Определите ток i и напряжение каждого элемента.
Решение:
Электрическая сеть представляет собой сетку, в которой циркулирует ток одной силы, обозначенный как «i». Для решения электрической сети применяют Закон Ома на каждом резисторе и закон напряжения Кирхгофа на сетке.
Закон Ома гласит, что напряжение равно силе электрического тока, умноженной на значение сопротивления:
Таким образом, для сопротивления R1, напряжение VR1 это:
Для сопротивления R2, напряжение VR2 это:
Применяя закон Кирхгофа к сетке, проложив маршрут по часовой стрелке:
Подставляя эти напряжения, мы получаем:
Член передается с положительным знаком в другую часть равенства, и сила тока обнуляется:
Подставляются значения источника напряжения и электрических сопротивлений:
Сила тока, протекающего по сети, составляет: i = 0,1 А
Напряжение на резисторе R1 это:
Напряжение на резисторе R2 это:
Результат:
ВЫВОДЫ к закону Кирхгофа
Изучение законов Кирхгофа (закона тока Кирхгофа, закона напряжения Кирхгофа) вместе с законом Ома являются фундаментальными основами для анализа любой электрической сети.
С помощью текущего закона Кирхгофа, который гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю, и закона напряжения, который указывает, что алгебраическая сумма напряжений в сетке равна нулю, отношения между токами и напряжениями определяются в любой электрической сети. из двух или более элементов.
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.Мы приглашаем вас оставить свои комментарии, сомнения или запросить вторую часть этого очень важного ЗАКОНА КИРХОФА. и, конечно же, вы можете видеть наши предыдущие сообщения как Электроизмерительные приборы (омметр, вольтметр и амперметр)