Plkst Kirhofa likumi, zināms kā acu likums un mūsu likumi, ir attiecīgi saglabāšanamaksaselektrisks un enerģija adījumos un mezglos elektriskās ķēdes. Šos likumus izveidoja vācu fiziķis GustavsRobertsKirchoff un tos izmanto, lai analizētu sarežģītas elektriskās ķēdes, kuras nevar vienkāršot.
Redzēt vairāk: Kas izraisa zibens spērienu? Piekļūstiet un saprotiet, kas ir dielektriskā spēka pārrāvums
Ievads Kirhofa likumos
Lai uzzinātu, kā izmantot likumiemiekšāKirchoff, mums jāsaprot, kas mēs,zari un adījumi elektrisko ķēžu. Pārbaudīsim vienkāršu un objektīvu katra no šiem jēdzieniem definīciju:
Mēs: ir vietās, kur ķēdēs ir atzari, tas ir, ja ir vairāk nekā viens ceļš elektriskā strāva.
Nozares: ir ķēdes sekcijas, kas atrodas starp diviem secīgiem mezgliem. Gar atzarojumu elektriskā strāva vienmēr ir nemainīga.
Adījumi: tie ir slēgti ceļi, kur mēs sākam no mezgla un atgriežamies tajā pašā mezglā. Acīs acs summa elektrisko potenciālu vienmēr ir vienāds ar nulli.
Šajā attēlā mēs parādām ķēdi, kurā ir mezgli, zari un acis, pārbaudiet to:
Kirhofa 1. likums: mezglu likums
Saskaņā ar Kirhofa likumiem summano visām strāvām, kas nonāk mezglā ķēdes jābūt vienādai ar visu to strāvu summu, kas atstāj to pašu mezglu.. Šis likums ir elektriskā lādiņa saglabāšanas principa sekas. Pēc viņa teiktā, neatkarīgi no parādības sākotnējais elektriskais lādiņš vienmēr būs vienāds ar procesa galīgo elektrisko lādiņu.
Jāatzīmē, ka elektriskā strāva ir a skalārais diženums un tāpēc, nav virziena vai nozīmes. Tādējādi, pievienojot elektrisko strāvu intensitāti, mēs ņemam vērā tikai tad, ja strāva atbraukt vai aiziet mezgls.
Pārbaudiet zemāk redzamo attēlu, tajā mēs piemērojam Kirhofa 1. likumu ienākošajām elektriskajām strāvām, kas atstāj mezglu:
Kirhofa 2. likums: acu likums
Otrais Kirhofa likums to nosaka summaNopotenciāluelektrisks gar slēgtu cilpu jābūt vienādai ar nulli. Šāds likums izriet no enerģijas taupīšanas princips, kas nozīmē, ka viss enerģija kas tiek piegādāts ķēdes tīklam, patērē šajā tīklā esošie elementi.
Formāli Kirhofa otrais likums ir rakstīts kā visu elektrisko potenciālu summēšana, kā parādīts šajā attēlā:
N strāvu summa, kas ierodas un atstāj mezglu ķēdē, ir vienāda ar 0.
Skatīt arī: Cik maksā mobilā tālruņa akumulatora uzlāde? Mēs veicām aprēķinus jūsu vietā!
Jūs potenciāluelektrisks No rezistori acs aprēķina ar katra no šiem elementiem pretestībām, reizinot ar elektrisko strāvu, kas iet caur tiem, atbilstoši 1. likums par omu:
U - spriegums vai elektriskais potenciāls (V)
R - elektriskā pretestība (Ω)
i - elektriskā strāva (A)
Ja šķērsotais siets satur citus elementus, piemēram, ģeneratori vai uztvērēji, mums jāzina, kā tos identificēt, jo simboli izmanto, lai pārstāvētu ģeneratori un uztvērēji viņi ir ir vienāds. Tāpēc mēs novērojam elektriskās strāvas virziens kas iet cauri šiem elementiem, atceroties, ka gan ģeneratoriem, gan uztvērējiem garā josla apzīmē potenciālupozitīvs, savukārt mazākā josla apzīmē potenciālunegatīvs:
ģeneratoriem tos vienmēr pārvadā elektriskā strāva, kas nonāk caur negatīvo spaili ar mazāku potenciālu un iziet caur pozitīvo spaili ar lielāku potenciālu. Citiem vārdiem sakot, ejot caur ģeneratoru, elektriskā strāva palielina potenciālu vai iegūst enerģiju.
uztvērēji tos šķērso elektriskā strāva, kas nonāk pozitīvajā spailē un atstāj negatīvo spaili, tā ka elektriskā strāva "zaudē" enerģiju, pārvietojoties pa tiem.
Pēc iemācīšanās identificēt tīkla ģeneratorus un uztvērējus ir jāsaprot, kā parakstīt konvenciju no Kirhofa 2. likuma. Pārbaudiet darbības:
Izvēlieties patvaļīgu elektriskās strāvas virzienu: gadījumā, ja jūs nezināt virzienu, kādā elektriskā strāva plūst caur ķēdi, vienkārši izvēlieties vienu no virzieniem (pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam). Ja strāvas virziens ir atšķirīgs, jūs vienkārši iegūsit strāvu ar negatīvu zīmi, tāpēc neuztraucieties tik daudz par virziena pareizību.
Izvēlieties acu aprites virzienu: tāpat kā mēs to darījām ar elektrisko strāvu, mēs to darīsim pēc virziena, kurā acs šķērso: izvēlieties patvaļīgu virzienu, lai šķērsotu katru acu.
Pievienojiet elektriskos potenciālus: ja jūs darbināt rezistoru par labu elektriskajai strāvai, elektriskā potenciāla zīme būs pozitīva, ja šķērsoto rezistoru šķērso elektriskā strāva pretējā virzienā, izmantojiet negatīvo zīmi. Pārejot caur ģeneratoru vai uztvērēju, ņemiet vērā, kuru spaili jūs izietat vispirms: ja tas ir negatīvs spraudnis, piemēram, elektriskajam potenciālam jābūt negatīvam.
Uzziniet vairāk: Rezistoru asociācija - kas tas ir, veidi un formulas
Kirhofa likumu piemērs elektriskajām ķēdēm
Apskatīsim Kirchoff likumu piemērošanu. Nākamajā attēlā parādīsim elektrisko ķēdi, kas satur trīs acis: A, B un C:
Tagad mēs parādām katru no ķēdes cilpām atsevišķi:
Nākamajā attēlā mēs parādīsim, kā tika izvēlēts virziens, kurā acis šķērso, kā arī elektriskās strāvas šķīrējspēks:
Papildus tam, ka tiek izmantots, lai noteiktu virzienu, kurā mēs ejam caur acīm, iepriekšējā attēlā ir noteikts, ka elektriskā strāva, kas nonāk mezglā A, iT, ir vienāds ar strāvu summu i1 un i2. Tāpēc saskaņā ar Kirhofa 1. likumu elektriskā strāva mezglā A ievēro šādas attiecības:
Pēc tam, kad būsim ieguvuši iepriekšējās attiecības, mēs piemērosim Kirhofa 2. likums plkst acis A, B un C. Sākot ar sietu A un virzoties pulksteņrādītāja virzienā no mezgla A, mēs izlaižam caur 8 Ω, lido straume i1 arī jēgagrafiks, tāpēc potenciāluelektrisks šajā elementā ir vienkārši 8i1. Tad mēs atrodam terminālisnegatīvs 24 V, kas tādējādi būs signālsnegatīvs:
Pēc tam, kad esam ieguvuši elektrisko strāvu i1, pamatojoties uz Kirhofa 2. likuma piemērošanu sietā A, to pašu procesu veiksim sietā B, sākot no mezgla A, arī pulksteņrādītāja virzienā:
Ar pirmo iegūto vienādojumu, izmantojot Kirhofa 1. likumu, mēs varam noteikt strāvas intensitāte iT:
Ņemiet vērā, ka ķēdei, ko izmanto kā piemēru, nebija nepieciešams noteikt ārējās cilpas C vienādojumu, tomēr dažus nedaudz sarežģītākas shēmas prasa, lai mēs noteiktu visu acu vienādojumus, un tos parasti atrisina ar metodēm. iekšā mērogošana, priekš Krāmera likums vai citi risināšanas metodes lineārās sistēmas.
Piekļūstiet arī: Matricas un lineārās sistēmas saistība
Vingrinājumi par Kirhofa likumiem
1. jautājums) (Espcex - Aman) Zemāk redzamais zīmējums attēlo elektrisko ķēdi, kas sastāv no omiem rezistoriem, ideāla ģeneratora un ideāla uztvērēja.
Ķēdes 4 Ω rezistorā izkliedētā elektriskā jauda ir:
a) 0,16 W
b) 0,20 W
c) 0,40 W
d) 0,72 W
e) 0,80 W
Veidne: Vēstule a
Izšķirtspēja:
Lai atrastu rezistorā izkliedēto jaudu, mums jāaprēķina caur to plūstošā elektriskā strāva. Šim nolūkam mēs izmantosim Kirhofa 2. likumu, šķērsojot ķēdi pulksteņrādītāja virzienā.
Zīme, kuru atradām atbildē, norāda, ka pašreizējās strāvas virziens ir pretrunā strāvas reālajam virzienam, tāpēc, lai aprēķinātu potence izkliedēts rezistorā, vienkārši izmantojiet jaudas formulu:
Pamatojoties uz aprēķiniem, vingrinājuma atbilde ir 0,16 W. Tāpēc pareizā alternatīva ir burts a ".
2. jautājums) (Udesc) Saskaņā ar attēlu elektrisko strāvu vērtības i1, i2 Hei3 ir attiecīgi vienādi ar:
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
Veidne: Vēstule a
Izšķirtspēja:
Atrisināsim acs kreisajā pusē, izmantojot Kirhofa 2. likumu, lai to izdarītu, mēs iziesim caur acīm pulksteņrādītāja virzienā:
Pēc tam mēs piemērosim to pašu likumu acs labajā pusē, šķērsojot to tajā pašā virzienā:
Visbeidzot, novērojot mezglu, no kura iegremdējas strāva i3, jūs varat redzēt, ka strāvas i1 Hei2, tāpēc saskaņā ar Kirhofa 1. likumu mēs varam rakstīt, ka šīs divas strāvas saskaitīja vienādu strāvu i3:
Balstoties uz iegūtajiem rezultātiem, mēs sapratām, ka strāvas i1, i2 Hei3 ir attiecīgi vienādi ar 2,0, 3,0 un 5,0 A. Tādējādi pareizā alternatīva ir burts “a”.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/leis-de-kirchhoff.htm
