Sức mạnh của các định luật Kirchhoff
Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg, ngày 12 tháng 1824 năm 17-Berlin, ngày 1887 tháng 1 năm XNUMX) là một nhà vật lý người Đức, người có những đóng góp khoa học chính cho các định luật Kirchhoff nổi tiếng tập trung vào các lĩnh vực mạch điện, lý thuyết tấm, quang học, quang phổ và phát xạ bức xạ vật đen. " [một]
"Định luật Kirchhoff" [2] được coi là mối quan hệ điện áp và dòng điện giữa các phần tử khác nhau của mạng điện.
Chúng là hai luật đơn giản, nhưng "mạnh mẽ", vì cùng với Định luật Ohm Chúng cho phép giải quyết các mạng điện, điều này là để biết các giá trị của dòng điện và điện áp của các phần tử, do đó biết hoạt động của các phần tử tích cực và thụ động của mạng.
Mời các bạn xem bài viết của Định luật Ohm và những bí mật của nó
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Định luật Kirchhoff:
Trong mạng điện, các phần tử có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau tùy theo nhu cầu và công dụng của mạng. Đối với nghiên cứu về mạng, các thuật ngữ như nút, mắt lưới và nhánh được sử dụng. Xem hình 1.
Mạng lưới điện trong định luật Kirchhoff:
Mạch bao gồm các phần tử khác nhau như động cơ, tụ điện, điện trở, trong số những phần tử khác.
Nút:
Điểm kết nối giữa các phần tử. Nó được biểu tượng bằng một điểm.
Rama:
Nhánh của mạng là dây dẫn có dòng điện cùng cường độ chạy qua. Một nhánh luôn nằm giữa hai nút. Các nhánh được ký hiệu bằng các dòng.
Lưới thép:
Đường đóng thành mạch.
Trong hình 2 có một mạng điện với:
- Trong hình 2 (a) hai lưới: lưới thứ nhất tạo tuyến ABCDA và lưới thứ hai tạo tuyến BFECB. Với hai (2) Node tại điểm B và điểm chung DCE.
- Trong hình 2 (b), bạn có thể thấy các mắt lưới 1 và 2.
ĐỊNH LUẬT CUỐI CÙNG CỦA KIRCHOFF "Quy luật của dòng điện hay Quy luật của các nút"
Định luật đầu tiên của Kirchhoff thiết lập rằng "Tổng đại số của cường độ dòng điện trong một nút bằng XNUMX" [3]. Về mặt toán học, nó được biểu diễn bằng biểu thức (xem công thức 1):
Để áp dụng Luật hiện hành của Kirchhoff họ được xem xét "Tích cực" dòng điện đi vào nút và "Tiêu cực" dòng điện đi ra khỏi nút. Ví dụ, trong hình 3 có một nút với 3 nhánh, trong đó cường độ dòng điện (nếu) và (i1) là dương kể từ khi chúng đi vào nút, và cường độ dòng điện (i2), đi ra khỏi nút, được coi là âm; Do đó, đối với nút trong hình 1, luật hiện tại của Kirchhoff được thiết lập như sau:
Ghi chú - Tổng đại số: nó là sự kết hợp của phép cộng và phép trừ các số nguyên. Một cách để thực hiện phép cộng đại số là cộng các số dương với các số âm rồi trừ chúng. Dấu của kết quả phụ thuộc vào số nào trong số các số (dương hoặc âm lớn hơn).
Trong Định luật Kirchhoff, định luật đầu tiên dựa trên định luật bảo toàn điện tích, trong đó nói rằng tổng đại số của các điện tích trong một mạng điện không thay đổi. Do đó, không có điện tích thực nào được lưu trữ trong các nút, do đó, tổng các dòng điện đi vào một nút bằng tổng các dòng rời khỏi nó:
Có lẽ bạn có thể quan tâm: Sức mạnh của định luật Watt
–LUẬT THỨ HAI CỦA KIRCHHOFF "Luật căng thẳng "
Định luật thứ hai của Kirchhoff phát biểu rằng "tổng đại số của các ứng suất xung quanh một đường đóng bằng không" [3]. Về mặt toán học, nó được biểu diễn bằng biểu thức: (xem công thức 3)
Trong Hình 4 có một mạng lưới điện dạng lưới: Người ta thiết lập dòng điện “i” lưu thông trong lưới theo chiều kim đồng hồ.
-GIẢI BÀI TẬP THEO ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF
Thủ tục chung
- Chỉ định một luồng cho mỗi nhánh.
- Định luật dòng điện Kirchhoff được áp dụng tại các nút mạch trừ đi một.
- Tên và cực tính được đặt vào hiệu điện thế của mỗi điện trở.
- Định luật Ôm để biểu thị hiệu điện thế dưới dạng hàm của dòng điện.
- Các mắt lưới của mạng điện được xác định và định luật Điện áp Kirchhoff được áp dụng cho mỗi mắt lưới.
- Giải hệ phương trình nhận được bằng phương pháp thay thế, quy tắc Cramer hoặc phương pháp khác.
CÁC BÀI TẬP ĐÃ GIẢI:
Bài tập 1. Cho mạng điện cho biết:
a) Số nhánh, b) Số nút, c) Số mắt lưới.
Giải pháp:
a) Mạng có năm nhánh. Trong hình sau, mỗi nhánh được chỉ ra giữa các đường chấm từng nhánh:
b) Mạng có ba nút, như thể hiện trong hình sau. Các nút được chỉ định giữa các đường chấm:
c) Lưới có 3 mắt lưới như hình vẽ bên:
Bài tập 2. Xác định cường độ dòng điện i và hiệu điện thế của từng phần tử
Giải pháp:
Mạng điện là một lưới, trong đó một cường độ dòng điện chạy qua được ký hiệu là "i". Để giải quyết mạng điện, hãy áp dụng Định luật Ohm trên mỗi điện trở và định luật điện áp Kirchhoff trên lưới.
Định luật Ôm phát biểu rằng hiệu điện thế bằng cường độ dòng điện nhân với giá trị của điện trở:
Do đó, đối với điện trở R1, điện áp VR1 là:
Đối với điện trở R2, điện áp VR2 là:
Áp dụng Định luật Điện áp Kirchhoff trên lưới, tạo tuyến đường theo chiều kim đồng hồ:
Thay thế các điện áp này, chúng ta có:
Số hạng được chuyển với một dấu dương sang phía bên kia của đẳng thức, và cường độ dòng điện bị xóa:
Các giá trị của nguồn điện áp và điện trở được thay thế:
Cường độ dòng điện chạy qua mạng là: i = 0,1 A
Điện áp trên điện trở R1 là:
Điện áp trên điện trở R2 là:
Kết quả:
KẾT LUẬN đối với định luật Kirchhoff
Việc nghiên cứu các định luật Kirchhoff (định luật dòng điện Kirchhoff, định luật hiệu điện thế Kirchhoff) cùng với định luật Ohm là những cơ sở cơ bản để phân tích bất kỳ mạng điện nào.
Với định luật hiện tại của Kirchhoff phát biểu rằng tổng đại số của dòng điện trong một nút bằng XNUMX và định luật điện áp chỉ ra rằng tổng đại số của điện áp trong một mắt lưới bằng XNUMX, các mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp được xác định trong bất kỳ mạng điện nào. của hai hoặc nhiều phần tử.
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.Chúng tôi mời bạn để lại nhận xét, nghi ngờ của bạn hoặc yêu cầu phần thứ hai của LUẬT KIRCHOFF rất quan trọng này và tất nhiên bạn có thể xem các bài viết trước đây của chúng tôi là Dụng cụ đo điện (Ôm kế, Vôn kế và Ampe kế)