Aastal 1845 tutvustas Gustav Kirchhoff (saksa füüsik) seaduste kogumit, mis käsitleb vooluahela voolu ja pinget. Kirchhoffi seadusi nimetatakse tavaliselt kui KCL (Kirchhoffsi praegune seadus) ja KVL (Kirchhoffsi pingeseadus). KVL väidab, et suletud ahelas oleva sõlme pinge algebraline summa on võrdne nulliga. KCL-i seadus ütleb, et suletud ahelas on sõlme sisenev vool võrdne sõlmest väljuva vooluga. Kui takistite õpetuses täheldame, et mitu takistit on ühendatud järjestikku või paralleelselt, võib leida ühe samaväärse takistuse (RT) alluma Ohmi seadustele . Aga keerulises elektriskeemid , ei saa me seda seadet kasutada pinge ja voolu arvutamiseks. Sellisteks arvutusteks saame kasutada KVL-i ja KCL-i.
Kirchhoffi seadused
Kirchhoffi seadused käsitlevad peamiselt elektriskeemide pinget ja voolu. Neid seadusi võib mõista kui Maxwelli võrrandite tulemusi madala sageduse piires. Need sobivad ideaalselt alalis- ja vahelduvvooluahelatele sagedustel, kus elektromagnetkiirguse lainepikkused on teiste ahelatega võrreldes väga suured.
Kirchhoffi ringkonnakohtu seadused
Elektriahela pingete ja voolude vahel on erinevad seosed. Need suhted on määratud Kirchhoffsi seadustega nagu KVL ja KCL. Neid seadusi kasutatakse kompleksvõrgu või samaväärse elektritakistuse impedantsi ja n / w mitmes harus voolavate voolude määramiseks.
Kirchhoffi kehtiv seadus
KCL-i või Kirchhoffsi kehtiv seadus või Kirchhoffsi esimene seadus ütleb, et suletud vooluringi kogu vool, sõlmes sisenev vool on võrdne sõlmest väljuva vooluga või elektroonilise vooluahela sõlme voolu algebraline summa võrdub nulliga.
Kirchhoffi praegune seadus
Ülaltoodud diagrammil tähistatakse voolusid a, b, c, d ja e-ga. KCL-i seaduse järgi on sisenevad voolud a, b, c, d ja väljuvad voolud on negatiivse väärtusega e ja f. Võrrandi võib kirjutada järgmiselt
a + b + c + d = e + f
Üldiselt tähistab elektriahelas termin sõlm sõlme või ühendust mitu komponenti või elementi või voolu kandvad sõidurajad nagu komponendid ja kaablid. Suletud ahelas peab olemas olema vooluvool mis tahes sõlme rajast sisse või välja. Seda seadust kasutatakse paralleelsete ahelate analüüsimiseks.
Kirchhoffi pingeseadus
KVL või Kirchhoffi pingeseadus või Kirchhoffsi teine seadus ütleb, et suletud vooluringi pinge algebraline summa on võrdne nulliga või sõlme pinge algebraline summa võrdub nulliga.
Kirchhoffi pingeseadus
See seadus käsitleb pinget. Näiteks on selgitatud ülaltoodud vooluringi. Pingeallikas a on ühendatud viie passiivkomponendiga, nimelt b, c, d, e, f, millel on pinge erinevused. Aritmeetiliselt liidetakse nende komponentide pinge erinevus, kuna need komponendid on ühendatud järjestikku. KVL seaduse kohaselt on vooluahelas olevate passiivsete komponentide pinge alati võrdne ja vastupidine pingeallikale. Seega on vooluahela kõigi elementide pinge erinevuste summa alati null.
a + b + c + d + e + f = 0
Alalisvooluahela teooria üldtingimused
Ühine alalisvooluring koosneb erinevatest teooriaterminitest
Vooluring: Alalisvooluring on suletud ahelaga juhtiv rada, milles voolab elektrivool
Tee: Allikate või elementide ühendamiseks kasutatakse ühte rada
Sõlm: Sõlm on ühendus vooluahelas, kus mitu elementi on omavahel ühendatud, ja seda tähistatakse punktiga.
Filiaal: haru on üksik või kogum elemente, mis on ühendatud kahe sõlme vahel, nagu takistid või allikas
Silmus: Vooluringi silmus on suletud tee, kus ühtegi vooluahela elementi või sõlme ei kohta rohkem kui üks kord.
Võrgusilma: Võrgusilma ei sisalda suletud rada, kuid see on üks avatud silmus ja see ei sisalda võrgusilmas ühtegi komponenti.
Näide Kirchhoffi seadustest
Selle vooluahela abil saame arvutada takisti 40Ω voolava voolu
KVL ja KCL näidisahel
Ülaltoodud vooluring koosneb kahest sõlmest, nimelt A ja B, kolmest harust ja kahest sõltumatust silmusest.
Rakendage KCL ülaltoodud ahelale, siis saame järgmised võrrandid.
Sõlmedes A ja B saame võrrandid
I1 + I2 = I2 ja I2 = I1 + I2
KVL-i abil saame võrranditest järgmised valemid
1. silmusest: 10 = R1 XI1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
2. silmusest: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
3. ringist: 10-20 = 10I1-20 I2
I2 võrrand võib ümber kirjutada kui
Võrrand1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Võrrand 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2
Nüüd on meil kaks samaaegset võrrandit, mida saab vähendada I1 ja I2 väärtuste saamiseks
I1 asendamine I2-ga annab väärtuse I1 = -0,143 Amprit
I2 asendamine I1-ga annab väärtuse I2 = +0,429 amprit
Me teame võrrandit I3 = I1 + I2
Takisti R3 voolu vool on kirjutatud -0,143 + 0,429 = 0,286 amprit
Takisti R3 pinge on kirjutatud järgmiselt: 0,286 x 40 = 11,44 volti
„I“ –ve märk on algselt eelistatud voolu suuna suund, mis oli vale. Tegelikult laadib 20-voldine aku 10-voldist akut.
See on kõik Kirchoffi seadused , mis sisaldab KVL-i ja KCL-i. Neid seadusi kasutatakse voolu ja pinge arvutamiseks lineaarses vooluringis, samuti võime igas ahelas oleva voolu arvutamiseks kasutada silmusanalüüsi. Lisaks esitage nende seadustega seotud küsimuste kohta oma väärtuslikud ettepanekud kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises.
Foto autorid:
- Kirchhoffi seadused blogspot
- Näide Kirchoffi seadustest elektroonika-õpetused
