Kirchhoffov prvi i drugi zakon - pristupačno objašnjenje

Prvi zakon Kirchhoffa

Definicija prvog zakona je:Algebarska suma struja koja teče kroz čvor jednaka je nuli. " Možete reći malo drugačiji oblik: "Koliko je struja ušlo u čvor, isto toliko istječe, što ukazuje na postojanost struje. ".

Čvor lanca je točka spajanja tri ili više grana. Struje u ovom slučaju raspoređuju se proporcionalno otporu svake grane.

ja₁= Ja₂+ Ja₃

Ovaj oblik snimanja vrijedi za istosmjerne krugove. Ako koristite prvi Kirchhoff zakon za krug izmjenične struje, tada se koriste trenutne vrijednosti napona, označene su slovom İ i ispisuju se složenim oblikom, a metoda izračuna ostaje ista:

Složen oblik uzima u obzir i aktivne i reaktivne komponente.

Drugi zakon Kirchhoffa

Ako prva opisuje raspodjelu struja u granama, onda je drugi Kirchhoffov zakon: "Zbroj pada napona u krugu jednak je zbroju svih EMF-a. "Jednostavnim riječima, formulacija glasi kako slijedi: „EMF primijenjen na dio kruga distribuirat će se između elemenata ovog kruga razmjerno otporima, tj. prema Ohmovom zakonu. "

Dok za naizmjeničnu struju zvuči ovako: "Zbroj amplituda složene EMF jednak je zbroju složenih padova napona na elementima ".

Z je impedancija ili složeni otpor, uključuje i otpornički i reaktivni dio (induktivnost i kapacitivnost), što ovisi o frekvenciji izmjenične struje (u istosmjernoj struji postoji samo aktivni otpor). Ispod su formule složenog otpora kondenzatora i induktivnosti:

Evo slike koja ilustrira gore navedeno:

Zatim:

Metode proračuna za prvi i drugi zakon Kirchhoffa

Dođite do primjene teorijskog materijala u praksi. Da biste pravilno postavili znakove u jednadžbe, morate odabrati smjer kruga. Pogledajte dijagram:

Predlažemo da odaberete smjer u smjeru kazaljke na satu i označite ga na slici:

Isprekidana crta pokazuje kako slijediti put prilikom izrade jednadžbi.

Sljedeći je korak sastavljanje jednadžbi prema Kirchhoffovim zakonima. Prvo koristimo drugo.Znakove postavljamo na ovaj način: znak minus stavlja se ispred elektromotorne sile ako je usmjeren u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (smjer koji smo odabrali u prethodnom koraku), zatim za emf u smjeru kazaljke na satu postavljamo znak minus. Sastavljamo za svaki krug, uzimajući u obzir znakove.

Prvo gledamo smjer EMF-a, podudara se s crtkom iscrtanom linijom, postavljenom E1 plus E2:

Za drugo:

Za treće:

Znakovi za IR (napon) ovise o smjeru struje petlje. Ovdje je pravilo znaka isto kao u prethodnom slučaju.

IR se piše pozitivnim znakom ako struja teče u smjeru zaobilaznog kruga kruga. I sa znakom "-", ako struja teče u smjeru strujnog kruga.

Smjer prolaska kruga je uvjetna količina. Potreban je samo za raspored znakova u jednadžbama, odabran je proizvoljno i ne utječe na ispravnost izračuna. U nekim slučajevima loše odabran smjer zaobilaska može komplicirati izračun, ali to nije presudno.

Razmislite o drugom krugu:

Postoje čak četiri izvora EMF-a, ali postupak izračuna je isti, prvo biramo smjer za izradu jednadžbi.

Sada trebate napraviti jednadžbe prema prvom Kirchhoffovom zakonu. Za prvi čvor (slika 1 s lijeve strane dijagrama):

ja₃ teče unutra, a ja₁, Ja₄ slijedi, otuda i znakovi. Za drugo:

Za treće:

Pitanje: "Postoje četiri čvora, a postoje samo tri jednadžbe, zašto? "Činjenica je da je broj jednadžbi prvog Kirchhoffovog pravila jednak:

N_jednadžbe= n_čvorova-1

tj postoji samo 1 manje jednadžbi od čvorova, jer to je dovoljno za opisivanje struja u svim granama, savjetujem još jednom da se popnete do kruga i provjerim jesu li sve struje zapisane u jednadžbama.

Sada nastavljamo na izgradnju jednadžbi po drugom pravilu. Za primarni krug:

Za drugi krug:

Za treći krug:

Ako zamijenimo vrijednosti stvarnih napona i otpora, ispada da su prvi i drugi zakoni pravični i ispunjeni. Ovo su jednostavni primjeri: u praksi se moraju riješiti puno obimniji problemi.

zaključak. Glavna stvar pri računanju uz pomoć prvog i drugog Kirchhoffovog zakona je poštivanje pravila za izradu jednadžbi, tj. uzeti u obzir smjer toka struje i zaobići krug za pravilno postavljanje znakova za svaki element kruga.

Kirchhoffovi zakoni za magnetski krug

Izračuni magnetskih krugova važni su i u elektrotehnici, oba zakona su ovdje našla svoju primjenu. Suština ostaje ista, ali promjena vrste i veličine, pogledajmo ovo pitanje detaljnije. Prvo se trebate pozabaviti konceptima.

Magnetomotivna sila (MDS) određena je proizvodom broja okreta zavojnice i strujom kroz nju:

F = w * i

Magnetski napon je proizvod jakosti i struje magnetskog polja kroz presjek, izmjeren u Amperama:

U_m= H * I

Ili magnetski tok kroz magnetski otpor:

U_m= F * R_m

L je prosječna duljina plohe, μ_r i μ₀ - relativna i apsolutna magnetska propusnost.

Izvodeći analogiju, pišemo prvi Kirchhoffov zakon za magnetski krug:

To jest, zbroj svih magnetskih tokova kroz čvor je nula. Jeste li primijetili da zvuči gotovo isto kao i za električni krug?

Tada drugi Kirchhoffov zakon zvuči kao „Zbroj MDS-a u magnetskom krugu jednak je iznosu U_{M­­ ­­}(magnetski stres).

Magnetski tok je jednak:

Za izmjenično magnetsko polje:

To ovisi samo o naponu preko namota, a ne o parametrima magnetskog kruga.

Kao primjer, uzmite u obzir ovu konturu:

Tada za ABCD dobivamo sljedeću formulu:

Za krugove sa zračnim razmakom vrijede sljedeći odnosi:

Magnetski otpor:

A otpor zračnog jaza (s desne strane na jezgri):

Gdje je S područje jezgre.

Da biste u potpunosti razumjeli materijal i vizualno pregledali neke nijanse korištenja pravila, preporučujemo da se upoznate sa predavanjima koja su prikazana u videu:

Otkrića Gustava Kirchhoffa dala su značajan doprinos razvoju znanosti, posebno elektrotehnike.Uz njihovu pomoć prilično je jednostavno izračunati bilo koji električni ili magnetski krug, struje u njemu i napone. Nadamo se da će vam sada Kirchhoffova pravila za električne i magnetske krugove postati jasnija.

Slični materijali:

• Joule-Lenz Law
• Otpor provodnika prema temperaturi
• Gimlet pravila jednostavnim riječima