В Законы Кирхгофа, известный как закон сетки а также законы нас, являются соответственно законами сохранениезаряжатьэлектрический и из энергия в вязках и узлах электрические цепи. Эти законы были созданы немецким физиком. ГуставРобертКирхгоф и используются для анализа сложных электрических цепей, которые нельзя упростить.
Узнать больше: Что вызывает удары молнии? Получите доступ и поймите, что такое нарушение диэлектрической прочности
Введение в законы Кирхгофа
Чтобы узнать, как использовать законывКирхгоф, нам нужно понять, что мы,ветви а также вяжет электрических цепей. Давайте проверим простое и объективное определение каждого из этих понятий:
Мы: там, где есть ответвления в цепях, то есть когда существует более одного пути для прохождения электрический ток.
Ветви: - это участки схемы, которые лежат между двумя последовательными узлами. В ответвлении электрический ток всегда постоянный.
Вяжет: это закрытые пути, где мы начинаем с узла и возвращаемся к тому же узлу. В сетке сумма электрические потенциалы всегда равно нулю.
На следующем рисунке мы показываем схему, которая представляет узлы, ветви и сетки, проверьте:
1-й закон Кирхгофа: закон узлов
Согласно законам Кирхгофа, суммавсех токов, которые сойдутся в узел схемы должен быть равен сумме всех токов, выходящих из того же узла.. Этот закон является следствием принципа сохранения электрического заряда. По его словам, независимо от явления, начальный электрический заряд всегда будет равен конечному электрическому заряду процесса.
Примечательно, что электрический ток - это скалярное величие и поэтому, не имеет направления или значения. Таким образом, когда мы складываем интенсивности электрических токов, мы учитываем только то, если ток прибыть или уйти узел.
Посмотрите на рисунок ниже, на нем мы применяем 1-й закон Кирхгофа к входящим электрическим токам, которые оставляют узел:
2-й закон Кирхгофа: закон сетки
Второй закон Кирхгофа гласит, что суммаИзпотенциалыэлектрический по замкнутому контуру должен быть равен нулю. Такой закон проистекает из принцип энергосбережения, откуда следует, что все энергия подаваемый в сетку контура потребляется элементами, присутствующими в этой сетке.
Формально 2-й закон Кирхгофа записывается как сумма всех электрических потенциалов, как показано на этом рисунке:
Сумма N токов, приходящих и выходящих из узла в цепи, равна 0.
Смотрите также: Сколько стоит зарядка аккумулятора мобильного телефона? Мы сделали для вас расчеты!
Ты потенциалыэлектрический Из резисторы сетки рассчитывается как сопротивление каждого из этих элементов, умноженное на электрический ток, который проходит через них, в соответствии с 1-й закон Ома:
U - напряжение или электрический потенциал (В)
р - электрическое сопротивление (Ом)
я - электрический ток (А)
Если пройденная сетка содержит другие элементы, такие как генераторы или же приемники, нам нужно знать, как их идентифицировать, поскольку символы используется для представления генераторы а также приемники они есть равно. Поэтому мы наблюдаем направление электрического тока который проходит через эти элементы, помня, что как для генераторов, так и для приемников длинная полоса представляет потенциалположительный, в то время как меньшая полоса представляет потенциалотрицательный:
генераторы они всегда переносятся электрическим током, который входит через отрицательный вывод с меньшим потенциалом и выходит через положительный вывод с большим потенциалом. Другими словами, при прохождении через генератор электрический ток испытывает увеличение потенциала или приобретает энергию.
приемники через них проходит электрический ток, который входит в положительную клемму и покидает отрицательную клемму, так что электрический ток «теряет» энергию при прохождении через них.
Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
Научившись определять генераторы и приемники сетки, необходимо понять, как подписать соглашение 2-го закона Кирхгофа. Проверьте шаги:
Выберите произвольное направление электрического тока: если вы не знаете, в каком направлении течет электрический ток по цепи, просто выберите одно из направлений (по часовой стрелке или против часовой стрелки). Если текущее направление отличается, вы просто получите ток с отрицательным знаком, поэтому не беспокойтесь о правильном направлении.
Выберите направление движения сетки: так же, как мы сделали для электрического тока, мы сделаем это для направления, в котором пересекается сетка: выбираем произвольное направление для пересечения каждой сетки.
Сложите электрические потенциалы: если вы включите резистор в пользу электрического тока, знак электрического потенциала будет положительным, если через перекрещенный резистор проходит электрический ток в обратном направлении, используйте отрицательный знак. Проходя через генератор или приемник, обратите внимание, через какую клемму вы проходите первой: например, если это отрицательная клемма, электрический потенциал должен быть отрицательным.
Узнать больше: Ассоциация резисторов - что это такое, виды и формулы
Пример законов Кирхгофа для электрических цепей
Давайте посмотрим на применение законов Кирхгофа. На следующем рисунке мы покажем электрическую схему, содержащую три ячейки, A, B и C:
Теперь покажем каждую из петель схемы отдельно:
На следующем рисунке мы покажем, как было выбрано направление, в котором перемещаются сетки, а также арбитражное направление для электрического тока:
В дополнение к тому, что он используется для определения направления, в котором мы будем проходить через сетки, предыдущий рисунок определяет, что электрический ток, который поступает в узел A, яТ, равна сумме токов я1 а также я2. Следовательно, согласно 1-му закону Кирхгофа, электрический ток в узле A подчиняется следующему соотношению:
После того, как мы получим предыдущее отношение, мы применим 2-й закон Кирхгофа в сетки A, B и C. Начиная с сетки A и двигаясь по часовой стрелке от узла A, мы пропускаем через резистор 8 Ω, летит по течению я1 также в смыслрасписание, Следовательно потенциалэлектрический в этом элементе просто 8i1. Затем мы находим Терминалотрицательный 24 В, что, таким образом, будет иметь сигналотрицательный:
После того, как мы получили электрический ток я1, основываясь на применении 2-го закона Кирхгофа в сетке A, мы проделаем тот же процесс в сетке B, начиная с узла A, также по часовой стрелке:
С помощью первого полученного нами уравнения с помощью 1-го закона Кирхгофа мы можем определить сила тока яТ:
Обратите внимание, что для схемы, используемой в качестве примера, не было необходимости определять уравнение внешнего контура C, однако некоторые Несколько более сложные схемы требуют от нас определения уравнений всех сеток и обычно решаются методами. в масштабирование, для Правило Крамера или другими методы решения линейные системы.
Также доступ: Связь матричной и линейной систем
Упражнения по законам Кирхгофа
Вопрос 1) (Espcex - Aman) На рисунке ниже представлена электрическая схема, состоящая из омических резисторов, идеального генератора и идеального приемника.
Электрическая мощность, рассеиваемая на резисторе 4 Ом цепи, составляет:
а) 0,16 Вт
б) 0,20 Вт
в) 0,40 Вт
г) 0,72 Вт
д) 0,80 Вт
Шаблон: Буква А
Разрешение:
Чтобы найти мощность, рассеиваемую резистором, нам нужно рассчитать электрический ток, протекающий через него. Для этого мы будем использовать 2-й закон Кирхгофа, обходя цепь по часовой стрелке.
Знак, который мы нашли в ответе, указывает на то, что направление тока, которое мы принимаем, противоречит реальному направлению тока, поэтому для расчета потенция рассеивается в резисторе, просто используйте формулу мощности:
Исходя из расчетов, ответ на упражнение - 0,16 Вт. Следовательно, правильная альтернатива - это буква А".
Вопрос 2) (Udesc) Согласно рисунку значения электрических токов i1, я2 Привет3 равны соответственно:
а) 2,0 А, 3,0 А, 5,0 А
б) -2,0 А, 3,0 А, 5,0 А
в) 3,0 А, 2,0 А, 5,0 А
г) 5,0 А, 3,0 А, 8,0 А
д) 2,0 А, -3,0 А, -5,0 А
Шаблон: Буква А
Разрешение:
Давайте решим сетку слева, используя 2-й закон Кирхгофа, для этого мы пройдемся по сеткам по часовой стрелке:
Затем мы применим тот же закон к сетке справа, обходя ее в том же направлении:
Наконец, наблюдая за узлом, из которого ток i погружается3, можно увидеть, что токи i1 Привет2, следовательно, согласно 1-му закону Кирхгофа, мы можем записать, что эти два тока, сложенные вместе, равны току i3:
На основании полученных результатов мы поняли, что токи i1, я2 Привет3 равны соответственно 2,0, 3,0 и 5,0 А. Таким образом, правильная альтернатива - буква «а».
Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики
