O scurtă explicație despre modul în care funcționează legile lui Kirchhoff

O scurtă explicație despre modul în care funcționează legile lui Kirchhoff

În anul 1845, Gustav Kirchhoff (fizician german) introduce un set de legi care se ocupă de curent și tensiune în circuitele electrice. Legile lui Kirchhoff sunt, în general, denumite KCL (Legea actuală Kirchhoffs) și KVL (Legea tensiunii Kirchhoffs). KVL afirmă că suma algebrică a tensiunii la nod într-un circuit închis este egală cu zero. Legea KCL afirmă că, într-un circuit închis, curentul de intrare la nod este egal cu curentul care iese la nod. Când observăm în tutorialul rezistențelor că o rezistență echivalentă unică (RT) poate fi găsită atunci când mai multe rezistențe sunt conectate în serie sau paralel, aceste circuite respectă legea lui Ohm . Dar, în complex circuite electrice , nu putem folosi această lege pentru a calcula tensiunea și curentul. Pentru aceste tipuri de calcule, putem folosi KVL și KCL.

Legile lui Kirchhoff

Legile lui Kirchhoff se referă în principal la tensiune și curent în circuitele electrice. Aceste legi pot fi înțelese ca rezultate ale ecuațiilor Maxwell în limita de frecvență joasă. Sunt perfecte pentru circuitele de curent continuu și curent alternativ la frecvențe în care lungimile de undă ale radiației electromagnetice sunt foarte mari atunci când comparăm cu alte circuite.




Kirchhoff

Legile circuitului lui Kirchhoff



Există diverse relații între tensiuni și curenți ai unui circuit electric. Aceste relații sunt determinate de legile Kirchhoffs, cum ar fi KVL și KCL. Aceste legi sunt utilizate pentru a determina impedanța rețelei complexe sau rezistența electrică echivalentă și curenții care curg în mai multe ramuri ale n / w.

Legea actuală Kirchhoff

Legea actuală KCL sau Kirchhoffs sau prima lege Kirchhoffs afirmă că curentul total într-un circuit închis, curentul de intrare la nod este egal cu curentul care iese la nod sau suma algebrică a curentului la nod într-un circuit electronic este egal cu zero.



Kirchhoff

Legea actuală a lui Kirchhoff

În diagrama de mai sus, curenții sunt notați cu a, b, c, d și e. Conform legii KCL, curenții de intrare sunt a, b, c, d, iar curenții de ieșire sunt e și f cu valoare negativă. Ecuația poate fi scrisă ca

a + b + c + d = e + f




În general într-un circuit electric, termenul nod se referă la o joncțiune sau conexiune de mai multe componente sau elemente sau benzi de transport curent precum componente și cabluri. Într-un circuit închis, trebuie să existe fluxul de curent care intră sau iese dintr-o bandă de nod. Această lege este utilizată pentru a analiza circuitele paralele.

Legea tensiunii Kirchhoff

Legea tensiunii KVL sau a lui Kirchhoff sau a doua lege a lui Kirchhoff afirmă că, suma algebrică a tensiunii într-un circuit închis este egală cu zero sau suma algebrică a tensiunii la nod este egală cu zero.

Kirchhoff

Legea tensiunii lui Kirchhoff

Această lege tratează tensiunea. De exemplu, este explicat circuitul de mai sus. O sursă de tensiune „a” este conectată cu cinci componente pasive, și anume b, c, d, e, f având diferențe de tensiune între ele. Din punct de vedere aritmetic, diferența de tensiune dintre aceste componente se adaugă, deoarece aceste componente sunt conectate în serie. Conform legii KVL, tensiunea pe componentele pasive dintr-un circuit este întotdeauna egală și opusă sursei de tensiune. Prin urmare, suma diferențelor de tensiune între toate elementele dintr-un circuit este întotdeauna zero.

a + b + c + d + e + f = 0

Termeni comuni ai teoriei circuitelor DC

Circuitul comun DC constă din diferiți termeni de teorie sunt

Circuit: Un circuit DC este o bandă de conducere cu buclă închisă în care curge un curent electric
Cale: O singură bandă este utilizată pentru a conecta sursele sau elementele
Nodul: Un nod este o conexiune într-un circuit în care mai multe elemente sunt conectate împreună și este notat cu un punct.
Sucursala: o ramură este o singură sau o colecție de elemente care sunt conectate între două noduri, cum ar fi rezistențele sau o sursă
Buclă: O buclă într-un circuit este o cale închisă, în care niciun element de circuit sau nod nu este întâlnit de mai multe ori.
Plasă: O rețea nu conține nicio cale închisă, dar este o singură buclă deschisă și nu conține componente în interiorul unei rețele.

Exemplu de legi ale lui Kirchhoff

Prin utilizarea acestui circuit, putem calcula curentul de curgere în rezistența 40Ω

Exemplu de circuit pentru KVL și KCL

Exemplu de circuit pentru KVL și KCL

Circuitul de mai sus constă din două noduri, și anume A și B, trei ramuri și două bucle independente.

Aplicați KCL la circuitul de mai sus, apoi putem obține următoarele ecuații.

La nodurile A și B putem obține ecuațiile

I1 + I2 = I2 și I2 = I1 + I2

Folosind KVL, ecuațiile putem obține următoarele ecuații

Din bucla1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Din bucla2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Din bucla3: 10-20 = 10I1-20 I2

Ecuația lui I2 poate rescrie ca

Ecuația1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Ecuația 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Acum avem două ecuații concurente care pot fi reduse pentru a da valorile lui I1 și I2

Înlocuirea lui I1 în termeni de I2 dă valoarea lui I1 = -0.143 Amperi
Înlocuirea lui I2 în termeni de I1 dă valoarea lui I2 = +0,429 Amperi

Știm ecuația lui I3 = I1 + I2

Fluxul de curent în rezistorul R3 este scris ca -0.143 + 0.429 = 0.286 Amperi
Tensiunea peste rezistența R3 este scrisă ca: 0,286 x 40 = 11,44 volți

Semnul –ve pentru „I” este direcția curentului preferat inițial a fost greșită, De fapt, bateria de 20 volți încarcă bateria de 10 volți.

Aici este vorba Legile lui Kirchoff , care include KVL și KCL. Aceste legi sunt utilizate pentru a calcula curentul și tensiunea într-un circuit liniar și putem folosi, de asemenea, analiza buclei pentru a calcula curentul în fiecare buclă. Mai mult, orice întrebări referitoare la aceste legi, vă rugăm să ne oferiți sugestiile valoroase comentând în secțiunea de comentarii de mai jos.

Credite foto: