At Kirchhoffo dėsniai, žinomas kaip akių įstatymas ir mūsų įstatymai, yra atitinkamai išsaugojimasmokestiselektrinis ir energijos megztais ir mazgeliais elektros grandinės. Šiuos dėsnius sukūrė vokiečių fizikas GustavasRobertasKirchoffas ir naudojami analizuoti sudėtingas elektros grandines, kurių negalima supaprastinti.
Žiūrėti daugiau: Kas sukelia žaibus? Pasiekite ir supraskite, kas yra dielektrinės jėgos plyšimas
Įvadas į Kirchhoffo įstatymus
Norėdami sužinoti, kaip naudoti įstatymaiįKirchoffas, turime suprasti, kas mes,šakos ir mezginiai elektros grandinių. Patikrinkime paprastą ir objektyvų kiekvienos iš šių sąvokų apibrėžimą:
Mesyra: kur grandinėse yra šakų, tai yra, kai yra daugiau nei vienas kelias, skirtas praeiti elektros srovė.
Filialai: yra grandinės atkarpos, esančios tarp dviejų vienas po kito einančių mazgų. Išilgai atšakos elektros srovė visada yra pastovi.
Mezginiai: jie yra uždari keliai, kur mes pradedame nuo mazgo ir grįžtame į tą patį mazgą. Tinklelyje suma elektriniai potencialai visada lygi nuliui.
Šiame paveiksle parodome grandinę, kurioje yra mazgai, šakos ir tinkleliai, patikrinkite:
1-asis Kirchhoffo dėsnis: mazgų dėsnis
Pagal Kirchoffo įstatymus sumavisų srovių, kurios ateina į mazgą grandinės turi būti lygi visų srovių, paliekančių tą patį mazgą, sumai.. Šis dėsnis yra elektros krūvio išsaugojimo principo pasekmė. Pasak jo, nepriklausomai nuo reiškinio, pradinis elektros krūvis visada bus lygus galutiniam proceso elektros krūviui.
Pažymėtina, kad elektros srovė yra a skaliarinė didybė ir todėl, neturi krypties ar prasmės. Taigi, pridedant elektros srovių intensyvumą, mes atsižvelgsime tik į srovės stiprumą atvykti ar išvykti mazgas.
Patikrinkite toliau pateiktą paveikslą. Jame mes taikome 1-ąjį Kirchhoffo įstatymą įeinančioms elektros srovėms, kurios palieka mazgą:
2-asis Kirchhoffo įstatymas: akių įstatymas
Antrasis Kirchhoffo įstatymas teigia sumaNuopotencialuselektrinis palei uždarą kilpą turi būti lygus nuliui. Toks įstatymas kyla iš energijos taupymo principas, o tai reiškia, kad viskas energijos tiekiamą į grandinės tinklą, sunaudoja tame tinkle esantys elementai.
Formaliai 2-asis Kirchhoffo dėsnis yra parašytas kaip visų elektrinių potencialų suma, kaip parodyta šiame paveiksle:
N srovės, gaunamos ir paliekančios mazgą grandinėje, suma lygi 0.
Taip pat žiūrėkite: Kiek kainuoja įkrauti mobiliojo telefono bateriją? Mes atlikome skaičiavimus už jus!
Tu potencialuselektrinis Nuo rezistoriai tinklo dydis apskaičiuojamas iš kiekvieno iš šių elementų varžų, padaugintų iš elektros srovės, kuri praeina per juos, pagal 1-asis Ohmo dėsnis:
U - įtampa arba elektrinis potencialas (V)
R - elektrinė varža (Ω)
i - elektros srovė (A)
Jei praeinamame tinkle yra kitų elementų, tokių kaip generatoriai arba imtuvai, mes turime žinoti, kaip juos atpažinti, nes simboliai naudojamas atstovauti generatoriai ir imtuvai jie yra lygu. Todėl mes stebime elektros srovės kryptis kuris eina per šiuos elementus, prisimindamas, kad tiek generatoriams, tiek imtuvams ilga juosta žymi potencialusteigiamas, o mažesnė juosta žymi potencialusneigiamas:
generatoriai juos visada neša elektros srovė, kuri patenka per neigiamą gnybtą, turint mažiau potencialo, ir išeina per teigiamą gnybtą, turint didesnį potencialą. Kitaip tariant, einant pro generatorių, elektros srovė padidina potencialą arba įgyja energijos.
imtuvai juos praeina elektros srovė, kuri patenka į teigiamą gnybtą ir palieka neigiamą gnybtą, todėl eidama per juos elektros srovė „praranda“ energiją.
Išmokus atpažinti tinklo generatorius ir imtuvus, būtina suprasti, kaip pasirašyti suvažiavimą 2-ojo Kirchhoffo įstatymo. Patikrinkite veiksmus:
Pasirinkite savavališką elektros srovės kryptį: jei nežinote, kokia kryptimi elektros srovė teka grandine, tiesiog pasirinkite vieną iš krypčių (pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę). Jei dabartinė kryptis yra kitokia, jūs tiesiog gausite srovę su neigiamu ženklu, todėl nesijaudinkite tiek, kad teisinga kryptis.
Pasirinkite akių judėjimo kryptį: lygiai taip pat, kaip tai darėme elektros srovei, tai atliksime ir kryptimi, kuria kerta tinklelis: pasirinkite bet kokią kryptį, kad kirstumėte kiekvieną tinklą.
Pridėkite elektrinius potencialus: jei paleidžiate rezistorių elektros srovės naudai, elektros potencialo ženklas bus teigiamas, jei sukryžiuotą rezistorių kerta elektros srovė priešinga kryptimi, naudokite neigiamą ženklą. Eidami pro generatorių ar imtuvą atkreipkite dėmesį, kurį gnybtą jūs einate pirmiausia: jei tai neigiamas gnybtas, pavyzdžiui, elektrinis potencialas turi būti neigiamas.
Žinoti daugiau: Rezistorių asociacija - kas tai, tipai ir formulės
Kirchhoffo elektros grandinių dėsnių pavyzdys
Pažiūrėkime, kaip taikomi Kirchoffo įstatymai. Kitame paveiksle parodysime elektros grandinę, kurioje yra trys akys: A, B ir C:
Dabar mes parodome kiekvieną grandinės kilpą atskirai:
Kitame paveikslėlyje parodysime, kaip buvo pasirinkta akių judėjimo kryptis, taip pat pasirinkta elektros srovės kryptis:
Be to, kad ankstesniame paveiksle naudojamas apibrėžti kryptį, kuria eisime per tinklus, apibrėžta, kad elektros srovė, gaunama į mazgą A, iT, yra lygi srovių sumai i1 ir i2. Todėl pagal 1-ąjį Kirchhoffo dėsnį elektros mazgas A mazge laikosi šių santykių:
Gavę ankstesnius santykius, mes pritaikysime 2-asis Kirchoffo įstatymas prie akimis A, B ir C. Pradėdami tinkleliu A ir eidami pagal laikrodžio rodyklę nuo mazgo A, mes praeiname pro rezistorių 8 Ω, skrido srovė i1 taip pat prasmetvarkaraštis, todėl potencialuselektrinis šiame elemente yra tiesiog 8i1. Tada randame terminalasneigiamas 24 V, kuri tokiu būdu turės signalasneigiamas:
Gavę elektros srovę i1, remdamiesi Kirchhoffo 2-ojo įstatymo taikymu tinklelyje A, tą patį procesą atliksime tinklelyje B, pradedant nuo A mazgo, taip pat pagal laikrodžio rodyklę:
Remdamiesi pirmuoju Kirchhoffo dėsniu gavome pirmąją lygtį, galime nustatyti srovės intensyvumas, tT:
Atkreipkite dėmesį, kad grandinei, naudojamai kaip pavyzdys, nebuvo būtina nustatyti išorinės kilpos C lygties, tačiau kai kurios šiek tiek sudėtingesnės grandinės reikalauja, kad nustatytume visų tinklų lygtis ir paprastai išspręstos metodais. į mastelio keitimas, už Kramerio taisyklė ar kitų sprendimo būdai linijinės sistemos.
Taip pat prieiga: Matricos ir tiesinės sistemos ryšys
Kirchhoffo įstatymų pratybos
1 klausimas) (Espcexas - Amanas) Žemiau pateiktame brėžinyje pavaizduota elektros grandinė, sudaryta iš ominių rezistorių, idealaus generatoriaus ir idealaus imtuvo.
Elektros galia, išsiskyrusi grandinės 4 Ω rezistoriuje, yra:
a) 0,16 W
b) 0,20 W
c) 0,40 W
d) 0,72 W
e) 0,80 W
Šablonas: Raidė A
Rezoliucija:
Norėdami rasti rezistore išsklaidytą galią, turime apskaičiuoti per jį tekančią elektros srovę. Tam naudosime 2-ąjį Kirchhoffo dėsnį, kertantį grandinę pagal laikrodžio rodyklę.
Ženklas, kurį radome atsakyme, rodo, kad srovės, kurią mes priimame, kryptis prieštarauja realiai srovės krypčiai, todėl norint apskaičiuoti potencija išsklaidytas rezistore, tiesiog naudokite galios formulę:
Remiantis skaičiavimais, pratimo atsakymas yra 0,16 W. Todėl teisinga alternatyva yra raidė A".
2 klausimas (Udesc) Pagal paveikslą elektros srovių reikšmės, t1, t2 Ei3 yra atitinkamai lygūs:
a) 2,0 A, 3,0 A, 5,0 A
b) -2,0 A, 3,0 A, 5,0 A
c) 3,0 A, 2,0 A, 5,0 A
d) 5,0 A, 3,0 A, 8,0 A
e) 2,0 A, -3,0 A, -5,0 A
Šablonas: Raidė A
Rezoliucija:
Išspręskime kairėje esančią tinklelį naudodami 2-ąjį Kirchhoffo dėsnį. Norėdami tai padaryti, mes eisime per tinklelius pagal laikrodžio rodyklę:
Tada mes pritaikysime tą patį įstatymą tinklui dešinėje, eidami jį ta pačia kryptimi:
Galiausiai stebėdami mazgą, iš kurio panardinama srovė i3, galima pastebėti, kad srovės i1 Ei2, todėl pagal 1-ąjį Kirchhoffo dėsnį galime parašyti, kad šios dvi srovės sujungė vienodą srovę, t3:
Remdamiesi gautais rezultatais supratome, kad srovės t1, t2 Ei3 yra atitinkamai lygūs 2,0, 3,0 ir 5,0 A. Taigi teisinga alternatyva yra raidė „a“.
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-de-kirchhoff.htm