საათზე კირხოფის კანონები, ცნობილი როგორც ქსელის კანონი და ჩვენი კანონები, შესაბამისად, კანონებია კონსერვაციამუხტიელექტრო და ენერგია ნაქსოვებსა და კვანძებში ელექტრო სქემები. ეს კანონები შექმნა გერმანელმა ფიზიკოსმა გუსტავრობერტკირხოფი და გამოიყენება რთული ელექტრული წრეების ანალიზისთვის, რომელთა გამარტივება შეუძლებელია.
Მეტის ნახვა: რა იწვევს ელვის დარტყმას? წვდომა და გაგება, თუ რა არის დიელექტრიკული სიძლიერის გახეთქვა
შესავალი კირჩჰოფის კანონებში
უნდა ვისწავლოთ თუ როგორ გამოიყენოთ კანონებიწელსკირხოფი, უნდა გვესმოდეს რა ჩვენ,ტოტები და ნაქსოვი ელექტრული წრეების. მოდით გადავამოწმოთ თითოეული ამ ცნების მარტივი და ობიექტური განმარტება:
ჩვენ: არის იქ, სადაც წრეებში არის ტოტები, ანუ როდესაც არსებობს ერთზე მეტი გზა ელექტრო მიმდინარე.
ფილიალები: წრის მონაკვეთებია, რომლებიც ორ ზედიზედ კვანძს შორის მდებარეობს. ფილიალის გასწვრივ, ელექტროენერგია ყოველთვის მუდმივია.
ნაქსოვი: ისინი დახურული ბილიკებია, სადაც ჩვენ ვიწყებთ კვანძს და ვბრუნდებით იმავე კვანძში. ბადე, თანხა ელექტრო პოტენციალი ყოველთვის ნულის ტოლია.
შემდეგ ფიგურაში ჩვენ ვაჩვენებთ სქემას, რომელიც წარმოადგენს კვანძებს, ტოტებს და ბადეებს, შეამოწმეთ:
კირხოფის პირველი კანონი: კვანძების კანონი
კირჩოვის კანონების თანახმად, ჯამიყველა იმ მიმდინარეობიდან, რომლებიც კვანძს მიადგება წრიული უნდა იყოს ტოლი ყველა იმ დენებისაგან, რომლებიც ტოვებენ იმავე კვანძს.. ეს კანონი არის ელექტრული მუხტის შენარჩუნების პრინციპის შედეგი. მისივე თქმით, ფენომენის მიუხედავად, საწყისი ელექტრული მუხტი ყოველთვის ტოლი იქნება პროცესის საბოლოო ელექტრული მუხტისა.
აღსანიშნავია, რომ ელექტროენერგია არის სკალარული სიდიადე და, შესაბამისად, არ აქვს მიმართულება და მნიშვნელობა. ამრიგად, როდესაც ელექტროენერგიის ინტენსივობას დავამატებთ, მხედველობაში მივიღებთ მხოლოდ თუ დენს ჩამოვა ან წამოვა კვანძი.
შეამოწმეთ ქვემოთ მოცემული ფიგურა, მასში ჩვენ ვიყენებთ Kirchhoff- ის პირველ კანონს შემომავალ ელექტრულ დენებზე, რომლებიც კვანძს ტოვებენ:
კირხოფის მე -2 კანონი: ქსელის კანონი
კირხოფის მეორე კანონი ამბობს ჯამიდანპოტენციალიელექტრო დახურული მარყუჟის გასწვრივ ნულის ტოლი უნდა იყოს. ასეთი კანონი გამომდინარეობს ენერგიის დაზოგვის პრინციპი, რაც გულისხმობს ყველა ენერგია წრიული ქსელისთვის მოწოდებული ენერგია მოიხმარს ამ ქსელში არსებული ელემენტების მიერ.
ფორმალურად, Kirchhoff- ის მე -2 კანონი დაწერილია, როგორც ყველა ელექტრული პოტენციალის ჯამი, როგორც ნაჩვენებია ამ ფიგურაში:
N დენის ჯამი, რომელიც ჩამოდის და წრეში ტოვებს კვანძს, ტოლია 0-ის.
იხილეთ აგრეთვე: რა ჯდება თქვენი მობილური ტელეფონის აკუმულატორის დატენვა? ჩვენ თქვენთვის გათვლები გავაკეთეთ!
შენ პოტენციალიელექტრო დან რეზისტორები ბადის გაანგარიშება ხდება თითოეული ამ ელემენტის წინააღმდეგობებით, გამრავლებული ელექტროენერგიით, რომელიც მათში გადის, ომის პირველი კანონი:
უ - ძაბვა ან ელექტრული პოტენციალი (V)
რ - ელექტრული წინააღმდეგობა (Ω)
მე - ელექტრო მიმდინარე (A)
თუ გადაკვეთილი ბადე შეიცავს სხვა ელემენტებს, მაგალითად გენერატორები ან მიმღები, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ როგორ ამოვიცნოთ ისინი, ვინაიდან სიმბოლოები წარმოსადგენად გენერატორები და მიმღები ისინი არიან ტოლია. ამიტომ, ჩვენ ვაკვირდებით ელექტრული დენის მიმართულება რომ გადის ამ ელემენტებში, გახსოვდეს, რომ როგორც გენერატორებისთვის, ისე მიმღებისთვის გრძელი ზოლი წარმოადგენს პოტენციურიპოზიტიური, ხოლო პატარა ზოლი წარმოადგენს პოტენციურიუარყოფითი:
გენერატორები ისინი ყოველთვის ხორციელდება ელექტროენერგიით, რომელიც შედის უარყოფითი ტერმინალით, ნაკლები პოტენციალით და ტოვებს დადებითი ტერმინალით, უფრო მეტი პოტენციალით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გენერატორის გავლისას ელექტროენერგია განიცდის პოტენციალის ზრდას ან იღებს ენერგიას.
მიმღებები ისინი გადიან ელექტრული მიმდინარეობით, რომელიც შედის პოზიტიურ ტერმინალში და ტოვებს უარყოფით ტერმინალს, ისე, რომ ელექტროენერგია "კარგავს" ენერგიას, როგორც მათში მოძრაობს.
ქსელის გენერატორების და მიმღებების იდენტიფიცირების შემდეგ შეისწავლეთ როგორ ხელი მოაწეროს კონვენციას კირხოფის მე -2 კანონის შესახებ. გადახედეთ ნაბიჯებს:
აირჩიეთ ელექტრული დენის თვითნებური მიმართულება: იმ შემთხვევაში, თუ არ იცით, რა მიმართულებით მიედინება ელექტრული წრე წრეში, აირჩიეთ ერთი მიმართულება (საათის ისრის ან საწინააღმდეგოდ). თუ ამჟამინდელი მიმართულება განსხვავებულია, თქვენ უბრალოდ მიიღებთ უარყოფით ნიშანს, ასე რომ არ ინერვიულოთ მიმართულების სწორად გამოსვლის შესახებ.
აირჩიეთ ბადის ცირკულაციის მიმართულება: ისევე როგორც გავაკეთეთ ელექტრული დენისთვის, ჩვენ ამას გავაკეთებთ იმ მიმართულებით, რომლითაც ბადე გადაიკვეთა: აირჩიე თვითნებური მიმართულება თითოეული ბადის გასავლელად.
დაამატეთ ელექტრული პოტენციალი: თუ თქვენ გაუშვით რეზისტორი ელექტრული დენის სასარგებლოდ, ელექტრული პოტენციალის ნიშანი დადებითი იქნება, თუ გადაკვეთილ რეზისტორს გადაკვეთს ელექტროენერგია საპირისპირო მიმართულებით, გამოიყენეთ უარყოფითი ნიშანი. გენერატორის ან მიმღების გავლისას გაითვალისწინეთ რომელი ტერმინალი გაივლით პირველად: თუ ეს არის უარყოფითი ტერმინალი, ელექტრული პოტენციალი უნდა იყოს ნეგატიური, მაგალითად.
შეიტყვეთ მეტი: რეზისტორების ასოციაცია - რა არის ეს, ტიპები და ფორმულები
Kirchhoff- ის კანონების მაგალითი ელექტრული წრეების შესახებ
მოდით გაეცნოთ Kirchoff- ის კანონების გამოყენებას. შემდეგ ფიგურაში ჩვენ ვაჩვენებთ ელექტრულ წრედ, რომელიც შეიცავს სამ ბადის, A, B და C:
ახლა ჩვენ ვაჩვენებთ წრის თითოეულ მარყუჟს ცალკე:
შემდეგ ფიგურაში ჩვენ ვაჩვენებთ თუ როგორ იყო არჩეული მიმართულება, რომელშიც ბადეები გადაიკვეთა და აგრეთვე ელექტროენერგიის საარბიტრაჟო მიმართულება:
გარდა იმისა, რომ გამოყენებული იქნება იმის განსაზღვრა, თუ რა მიმართულებით გავივლით ბადეებს, წინა ფიგურა განსაზღვრავს, რომ ელექტროენერგია, რომელიც მიდის A კვანძში, მეთ, უდრის დენების ჯამს მე1 და მე2. ამიტომ, კირხოფის პირველი კანონის თანახმად, A კვანძში ელექტროენერგია ემორჩილება შემდეგ ურთიერთობას:
მას შემდეგ, რაც წინა ურთიერთობას მივიღებთ, ჩვენ გამოვიყენებთ კირხოფის მე -2 კანონი საათზე A, B და C ბადეები ბადისგან A და კვანძის მიმართულებით A კვანძიდან, ჩვენ გავდივართ რეზისტორზე 8 Ω, მიმდინარეობს ფრენა მე1 ასევე გრძნობაგრაფიკი, ამიტომ პოტენციურიელექტრო ამ ელემენტში არის უბრალოდ 8i1. შემდეგ ჩვენ ვიპოვით ტერმინალიუარყოფითი 24 V, რომელსაც ამრიგად ექნება სიგნალიუარყოფითი:
მას შემდეგ, რაც ელექტროენერგია მივიღეთ მე1Kirchhoff– ის მე –2 კანონის გამოყენების საფუძველზე A mesh– ში, ჩვენ იგივე პროცესს გავაკეთებთ B mesh– ში, A კვანძიდან, ასევე საათის ისრის მიმართულებით:
პირველი განტოლებით, რომელიც მივიღეთ, Kirchhoff– ის პირველი კანონის მეშვეობით, შეგვიძლია განვსაზღვროთ მიმდინარე ინტენსივობა iთ:
გაითვალისწინეთ, რომ მაგალითად ჩართული სქემისთვის არ იყო საჭირო C გარე მარყუჟის განტოლების დადგენა, თუმცა ზოგიერთი ოდნავ უფრო რთული სქემები მოითხოვს, რომ განვსაზღვროთ ყველა ბადის განტოლებები და, როგორც წესი, მათი გადაჭრა ხდება მეთოდებით. წელს მასშტაბირება, სთვის კრამერის წესი ან სხვების მიერ გადაჭრის მეთოდები ხაზოვანი სისტემები.
აგრეთვე წვდომა: ურთიერთობა მატრიცასა და ხაზოვან სისტემებს შორის
სავარჯიშოები კირხოფის კანონებზე
კითხვა 1) (Espcex - ამანი) ქვემოთ მოცემული ნახაზი წარმოადგენს ელექტრულ წრეს, რომელიც შედგება ომური რეზისტორებისგან, იდეალური გენერატორისა და იდეალური მიმღებისგან.
ელექტრული სიმძლავრე, რომელიც გაფართოებულია წრიული 4 Ω რეზისტორში, არის:
ა) 0,16 ვტ
ბ) 0,20 ვტ
გ) 0,40 ვტ
დ) 0,72 ვტ
ე) 0,80 ვტ
შაბლონი: Ასო ა
რეზოლუცია:
რეზისტორში გაფანტული ენერგიის საპოვნელად უნდა გამოვთვალოთ მასში არსებული ელექტროენერგია. ამისათვის ჩვენ გამოვიყენებთ Kirchhoff- ის მე -2 კანონს, წრიული მიკროსქემის მიმართულებით საათის ისრის მიმართულებით.
ნიშანი, რომელიც პასუხში აღმოვაჩინეთ, მიუთითებს, რომ ჩვენ მიერ მიღებული დენის მიმართულება ეწინააღმდეგება დენის რეალურ მიმართულებას, ამიტომ გამოთვლა პოტენცია გაფანტულია რეზისტორში, გამოიყენეთ დენის ფორმულა:
გამოთვლების საფუძველზე, სავარჯიშო პასუხია 0,16 ვტ. ამიტომ, სწორი ალტერნატივაა ასო ა".
კითხვა 2) (უდესკი) ფიგურის მიხედვით, ელექტრული დენების მნიშვნელობები i1, მე2 ჰეი3 შესაბამისად, ტოლია:
ა) 2.0 ა, 3.0 ა, 5.0 ა
ბ) -2.0 A, 3.0 A, 5.0 A
გ) 3.0 ა, 2.0 ა, 5.0 ა
დ) 5,0 ა, 3,0 ა, 8,0 ა
ე) 2.0 A, -3.0 A, -5.0 A
შაბლონი: Ასო ა
რეზოლუცია:
მოდით გადავჭრათ მარცხნივ ბადე Kirchhoff– ის მე –2 კანონის გამოყენებით, ამისათვის ჩვენ გავატარებთ ბადეებს საათის ისრის მიმართულებით:
შემდეგ, ჩვენ იმავე კანონს მივმართავთ mesh- ის მარჯვნივ, გავლით მას იმავე მიმართულებით:
დაბოლოს, კვანძზე დაკვირვება, საიდანაც იძირება i მიმდინარეობა3, შესაძლებელია დაინახოს, რომ მიმდინარეობა ე.ი.1 ჰეი2, ამიტომ, კირხოფის პირველი კანონის თანახმად, შეგვიძლია დავწეროთ, რომ ამ ორმა მიმდინარეობამ ერთად დაამატა თანაბარი მიმდინარე i3:
მიღებული შედეგების საფუძველზე მივხვდით, რომ დენებისა ე.ი.1, მე2 ჰეი3 შესაბამისად, ტოლია 2.0, 3.0 და 5.0 ა. ამრიგად, სწორი ალტერნატივაა ასო "ა".
რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-de-kirchhoff.htm