В Законите на Кирххоф, познат като закон за окото и закони на нас, са съответно закони на опазване назарежданеелектрически и на енергия в плетива и възли от електрически вериги. Тези закони са създадени от германския физик ГуставРобъртКирхоф и се използват за анализ на сложни електрически вериги, които не могат да бъдат опростени.
Виж повече: Какво причинява мълния? Достъпете и разберете какво е разрушаване на диелектричната якост
Въведение в законите на Кирххоф
За да научите как да използвате законивКирхоф, трябва да разберем какво ние,клонове и плета на електрически вериги. Нека проверим една проста и обективна дефиниция на всяко от тези понятия:
Ние: са там, където има вериги във веригите, т.е. когато има повече от един път за преминаване на електрически ток.
Клонове: са секциите на веригата, които се намират между два последователни възела. По протежение на клон електрическият ток винаги е постоянен.
Плетива: те са затворени пътеки, където започваме от възел и се връщаме към същия възел. В мрежа, сумата от електрически потенциали винаги е равно на нула.
На следващата фигура показваме схема, която представя възли, разклонения и мрежи, проверете я:
Първият закон на Кирххоф: закон на възлите
Според законите на Кирхоф, сумаот всички течения, които идват на възел на веригата трябва да е равна на сумата от всички токове, напускащи същия възел.. Този закон е следствие от принципа за запазване на електрическия заряд. Според него, независимо от явлението, първоначалният електрически заряд винаги ще бъде равен на крайния електрически заряд на процеса.
Забележително е, че електрическият ток е a скаларно величие и следователно, няма посока или значение. По този начин, когато добавяме интензитета на електрическите токове, ние вземаме предвид само тока пристигнете или напуснете възелът.
Проверете фигурата по-долу, в нея ние прилагаме първия закон на Kirchhoff към входящите електрически токове, които оставят възел:
2-ри закон на Кирхоф: закон за окото
Вторият закон на Кирхоф гласи, че сумаОтпотенциалиелектрически по затворен цикъл трябва да е равно на нула. Такъв закон произтича от принцип за енергоспестяване, което предполага, че всички енергия подава се към мрежата на верига се консумира от елементите, присъстващи в тази мрежа.
Формално вторият закон на Kirchhoff е написан като сумиране на всички електрически потенциали, както е показано на тази фигура:
Сумата от N токове, пристигащи и напускащи възел във веригата, е равна на 0.
Вижте също: Колко струва презареждането на батерията на мобилния ви телефон? Направихме изчисленията вместо вас!
Вие потенциалиелектрически От резистори на мрежата се изчислява чрез съпротивленията на всеки от тези елементи, умножени по електрическия ток, който преминава през тях, в съответствие с 1-ви закон на Ом:
U - напрежение или електрически потенциал (V)
R - електрическо съпротивление (Ω)
i - електрически ток (A)
Ако пресечената мрежа съдържа други елементи, като генератори или приемници, трябва да знаем как да ги идентифицираме, тъй като символи използвани за представяне генератори и приемници те са равно на. Следователно, ние наблюдаваме посока на електрическия ток който минава през тези елементи, като се помни, че както за генераторите, така и за приемниците, дългата лента представлява потенциалположителен, докато по-малката лента представлява потенциалотрицателен:
генераторите те винаги се носят от електрически ток, който влиза през отрицателния извод, с по-малък потенциал, и излиза през положителния извод, с по-голям потенциал. С други думи, когато преминава през генератора, електрическият ток претърпява увеличение на потенциала или печели енергия.
приемниците те се преминават от електрически ток, който влиза в положителния извод и напуска отрицателния извод, така че електрическият ток „губи” енергия, докато преминава през тях.
След като се научите да идентифицирате генераторите и приемниците на мрежата, е необходимо да разберете как конвенция за подписване на 2-ри закон на Кирххоф. Вижте стъпките:
Изберете произволна посока на електрическия ток: в случай, че не знаете посоката, в която електрическият ток протича през веригата, просто изберете една от посоките (по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка). Ако текущата посока е различна, просто ще получите ток с отрицателен знак, така че не се притеснявайте толкова много, че ще получите правилната посока.
Изберете посока за циркулация на мрежата: точно както направихме за електрическия ток, ще го направим и за посоката, в която се преминава мрежата: изберете произволна посока, за да преминете всяка мрежа.
Добавете електрическите потенциали: ако пуснете резистор в полза на електрическия ток, знакът на електрическия потенциал ще бъде положителен, ако кръстосаният резистор се пресича от електрически ток в обратна посока, използвайте отрицателния знак. Когато преминавате през генератор или приемник, отбележете през кой терминал минавате първо: ако това е отрицателният терминал, електрическият потенциал трябва да бъде отрицателен, например.
Знам повече: Асоциация на резистор - какво е това, видове и формули
Пример за законите на Кирххоф за електрическите вериги
Нека проверим приложението на законите на Кирхоф. На следващата фигура ще покажем електрическа верига, която съдържа три мрежи, A, B и C:
Сега показваме всеки от контурите на веригата поотделно:
На следващата фигура ще покажем как е избрана посоката, в която се движат мрежите, както и арбитрираната посока на електрическия ток:
В допълнение към това, че се използва за определяне на посоката, в която ще преминем през мрежите, предишната фигура определя, че електрическият ток, който пристига в възел A, iT, е равна на сумата от токовете i1 и i2. Следователно, съгласно първия закон на Kirchhoff, електрическият ток в възел А се подчинява на следната зависимост:
След като получим предишната връзка, ще приложим 2-ри закон на Кирхоф в мрежи A, B и C. Започвайки с мрежа А и вървейки по посока на часовниковата стрелка от възел А, минаваме през резистор на 8 Ω, лети от течение i1 също в смисълграфик, следователно потенциалелектрически в този елемент е просто 8 и1. След това намираме терминалотрицателен 24 V, което по този начин ще има сигналотрицателно:
След като получим електрическия ток i1, въз основа на прилагането на втория закон на Kirchhoff в мрежа A, ще направим същия процес в мрежа B, започвайки от възел A, също по посока на часовниковата стрелка:
С първото уравнение, което получихме, чрез първия закон на Kirchhoff можем да определим интензитет на тока iT:
Имайте предвид, че за схемата, използвана като пример, не беше необходимо да се определя уравнението на външния контур C, но някои малко по-сложни вериги изискват от нас да определим уравненията на всички мрежи и обикновено се решават с методи. в мащабиране, за Правилото на Крамер или от други методи за решаване на линейни системи.
Също така достъп: Връзка между матрични и линейни системи
Упражнения по законите на Кирххоф
Въпрос 1) (Espcex - Аман) Чертежът по-долу представлява електрическа верига, съставена от омични резистори, идеален генератор и идеален приемник.
Разсейваната електрическа мощност в 4 Ω резистора на веригата е:
а) 0,16W
б) 0,20W
в) 0,40 W
г) 0.72 W
д) 0,80 W
Шаблон: Буква а
Резолюция:
За да намерим разсейваната мощност в резистора, трябва да изчислим електрическия ток, преминаващ през него. За това ще използваме втория закон на Kirchhoff, обхождайки веригата по посока на часовниковата стрелка.
Знакът, който намерихме в отговора, показва, че посоката на тока, който приемаме, противоречи на реалната посока на тока, следователно, за да се изчисли потентност разсейва се в резистора, просто използвайте формулата на мощността:
Въз основа на изчисленията отговорът на упражнението е 0,16 W. Следователно, правилната алтернатива е буква а".
Въпрос 2) (Udesc) Според фигурата стойностите на електрическите токове i1, i2 Хей3 са съответно равни на:
а) 2,0 A, 3,0 A, 5,0 A
б) -2,0 A, 3,0 A, 5,0 A
в) 3.0 A, 2.0 A, 5.0 A
г) 5,0 A, 3,0 A, 8,0 A
д) 2,0 A, -3,0 A, -5,0 A
Шаблон: Буква а
Резолюция:
Нека решим мрежата отляво, използвайки втория закон на Кирххоф, за да направим това, ще преминем през мрежите по посока на часовниковата стрелка:
След това ще приложим същия закон към мрежата отдясно, като я обходим в същата посока:
И накрая, наблюдение на възела, от който токът потапя i3, възможно е да се види, че токовете i1 Хей2, следователно, съгласно първия закон на Kirchhoff, можем да напишем, че тези два тока се събират заедно, равен ток i3:
Въз основа на получените резултати осъзнаваме, че токовете i1, i2 Хей3 са съответно равни на 2.0, 3.0 и 5.0 A. По този начин правилната алтернатива е буквата „а“.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-de-kirchhoff.htm
