Sila Kirchhoffových zákonov

Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg, 12. marca 1824 - Berlín, 17. októbra 1887) bol nemecký fyzik, ktorého hlavné vedecké príspevky k známym Kirchhoffovým zákonom sa zameriavali na oblasti elektrických obvodov, teóriu dosiek, optiku, spektroskopiu a vyžarovanie čierneho telesa. ““ [jeden]

„Kirchhoffove zákony“ [2] sa považujú za vzťahy napätia a prúdu medzi rôznymi prvkami elektrickej siete.

Sú to dva jednoduché zákony, ale „mocné“, pretože spolu s Ohmov zákon Umožňujú vyriešiť elektrické siete, to je poznať hodnoty prúdov a napätí prvkov, a tak poznať správanie aktívnych a pasívnych prvkov siete.

Pozývame vás, aby ste si pozreli článok Ohmov zákon a jeho tajomstvá

ZÁKLADNÉ POJMY Kirchhoffov zákon:

V elektrickej sieti môžu byť prvky pripojené rôznymi spôsobmi podľa potreby a užitočnosti siete. Na štúdium sietí sa používa terminológia ako uzly, siete a vetvy. Pozri obrázok 1.

Elektrická sieť v Kirchhoffovom zákone:

Obvod zložený z rôznych prvkov, ako sú okrem iného napríklad motory, kondenzátory, odpor.

Uzol:

Spojovací bod medzi prvkami. Symbolizuje to bod.

rama:

Vetvou siete je vodič, ktorým cirkuluje elektrický prúd rovnakej intenzity. Vetva je vždy medzi dvoma uzlami. Vetvy sú symbolizované čiarami.

Ok:

Cesta bola uzavretá v okruhu.

Na obrázku 2 je elektrická sieť s:

• Na obrázku 2 (a) dve oká: prvé pletivo vytvárajúce cestu ABCDA a druhé pletivo vytvárajúce cestu BFECB. S dvoma (2) uzlami v bode B a spoločným bodom DCE.

• Na obrázku 2 (b) môžete vidieť oká 1 a 2.

- PRVÉ ZÁKONY KIRCHOFF „Zákon o prúdoch alebo zákon o uzloch“

Prvý Kirchhoffov zákon ustanovuje, že „Algebraický súčet intenzít prúdov v uzle je nulový“ [3]. Matematicky je vyjadrený výrazom (pozri vzorec 1):

Ak chcete použiť Kirchhoffov súčasný zákon sú brané do úvahy „Pozitívne“ prúdy vstupujúce do uzla a „Negatívne“ prúdy vychádzajúce z uzla. Napríklad na obrázku 3 máme uzol s 3 vetvami, kde sú súčasné intenzity (if) a (i1) kladné, pretože vstupujú do uzla, a súčasná intenzita (i2), ktorá uzol opúšťa, sa považuje za negatívnu; Pre uzol na obrázku 1 je teda Kirchhoffov súčasný zákon stanovený ako:

Poznámka - Algebraický súčet: je to kombinácia sčítania a odčítania celých čísel. Jedným zo spôsobov, ako urobiť algebraické sčítanie, je pridať kladné čísla od záporných čísel a potom ich odčítať. Znamienko výsledku závisí od toho, ktoré z čísel (kladné alebo záporné je väčšie).

V Kirchhoffových zákonoch prvý zákon je založený na zákone o zachovaní náboja, ktorý uvádza, že algebraický súčet elektrických nábojov v elektrickej sieti sa nemení. V uzloch teda nie je uložený žiadny čistý náboj, preto sa súčet elektrických prúdov, ktoré vstupujú do uzla, rovná súčtu prúdov, ktoré ho opúšťajú:

Možno vás môže zaujímať: Sila Wattovho zákona

-KIRCHHOFFOV DRUHÝ ZÁKON "Zákon napätia “

Druhý Kirchhoffov zákon hovorí, že „algebraický súčet napätí okolo uzavretej dráhy je nulový“. [3]. Matematicky je vyjadrený výrazom: (pozri vzorec 3)

Na obrázku 4 je elektrická sieť siete: Je stanovené, že v sieti cirkuluje prúd „i“ v smere hodinových ručičiek.

-Riešenie cvičení s právnymi predpismi Kirchhoffa

Všeobecný postup

• Každej vetve priraďte prúd.
• Kirchhoffov súčasný zákon platí pre uzly obvodu mínus jeden.
• Názov a polarita sú uvedené na napätí každého elektrického odporu.
• Ohmov zákon na vyjadrenie napätia ako funkcie elektrického prúdu.
• Stanovia sa oká elektrickej siete a na každú sieť sa použije Kirchhoffov zákon napätia.
• Vyriešte sústavu rovníc získaných substitučnou metódou, Cramerovým pravidlom alebo inou metódou.

RIEŠENÉ CVIČENIA:

Cvičenie 1. Pre elektrickú sieť uveďte:
a) počet vetiev, b) počet uzlov, c) počet ôk.

riešenie:

a) Sieť má päť pobočiek. Na nasledujúcom obrázku je každá vetva označená medzi bodkovanými čiarami každá vetva:

b) Sieť má tri uzly, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Uzly sú označené medzi bodkovanými čiarami:

c) Sieť má 3 oká, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:

Cvičenie 2. Určte prúd i a napätia každého prvku

Riešenie:

Elektrická sieť je sieť, v ktorej cirkuluje jedna intenzita prúdu označená ako „i“. Na riešenie elektrickej siete použite Ohmov zákon na každom rezistore a Kirchhoffov zákon napätia na sieti.

Ohmov zákon hovorí, že napätie sa rovná intenzite elektrického prúdu krát hodnota odporu:

Teda pre odpor R₁, napätie V_R1 Je to:           

Pre odpor R₂, napätie V_R2 Je to:

Uplatnenie Kirchhoffovho zákona o napätí na sieťke tak, aby trasa bola v smere hodinových ručičiek:

Nahradením týchto napätí máme:

Termín sa prenáša s kladným znamienkom na druhú stranu rovnosti a súčasná intenzita sa očistí:

Hodnoty zdroja napätia a elektrického odporu sa nahradia:

Intenzita prúdu pretekajúceho sieťou je: i = 0,1 A

Napätie na rezistore R₁ Je to:

Napätie na rezistore R₂ Je to:

výsledok:

záver podľa Kirchhoffovho zákona

Štúdium Kirchhoffových zákonov (Kirchhoffov súčasný zákon, Kirchhoffov zákon o napätí) je spolu s Ohmovým zákonom základným základom pre analýzu akejkoľvek elektrickej siete.

Vďaka Kirchhoffovmu súčasnému zákonu, ktorý uvádza, že algebraický súčet prúdov v uzle je nula, a zákonu napätia, ktorý naznačuje, že algebraický súčet napätí v sieti je nula, sú vzťahy medzi prúdmi a napätiami určené v akejkoľvek elektrickej sieti. z dvoch alebo viacerých prvkov.

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.

Pozývame vás, aby ste zanechali svoje pripomienky, pochybnosti alebo požiadali o druhú časť tohto veľmi dôležitého KIRCHOFF ZÁKONA a naše predchádzajúce príspevky si samozrejme môžete pozrieť ako Elektrické meracie prístroje (ohmmeter, voltmeter a ampérmeter)