Vuonna 1845 Gustav Kirchhoff (saksalainen fyysikko) esitteli joukon lakeja, jotka käsittelevät sähköpiirien virtaa ja jännitettä. Kirchhoffin lait mainitaan yleensä nimellä KCL (Kirchhoffs Current Law) ja KVL (Kirchhoffs Voltage Law). KVL toteaa, että suljetussa piirissä olevan solmun jännitteen algebrallinen summa on nolla. KCL-lain mukaan suljetussa piirissä sisäänvirta solmussa on yhtä suuri kuin solmusta lähtevä virta. Kun havaitsemme vastusten opetusohjelmassa, että yksi vastaava vastus (RT) löytyy, kun useita vastuksia on kytketty sarjaan tai rinnakkain, nämä piirit tottele Ohmin lakia . Mutta monimutkainen sähköpiirit , emme voi käyttää tätä lakia jännitteen ja virran laskemiseen. Tällaisissa laskelmissa voimme käyttää KVL: ää ja KCL: ää.

Kirchhoffin lait

Kirchhoffin lait käsittelevät pääasiassa jännitettä ja virtaa sähköpiireissä. Nämä lait voidaan ymmärtää Maxwell-yhtälöiden tuloksina matalalla taajuusrajalla. Ne ovat täydellisiä tasa- ja vaihtovirtapiireille taajuuksilla, joissa sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudet ovat hyvin suuria, kun verrataan muihin piireihin.

Kirchhoffin piirilakit

Sähköpiirin jännitteiden ja virtojen välillä on erilaisia suhteita. Nämä suhteet määräytyvät Kirchhoffsin lait, kuten KVL ja KCL. Näitä lakeja käytetään määrittämään monimutkaisen verkon impedanssi tai vastaava sähköinen vastus ja virtaukset, jotka virtaavat n / w: n useissa haaroissa.

Kirchhoffin nykyinen laki

KCL: n tai Kirchhoffsin nykyinen laki tai Kirchhoffsin ensimmäinen laki toteaa, että suljetussa piirissä oleva kokonaisvirta, solmun sisäänvirta on yhtä suuri kuin solmusta lähtevä virta tai elektronisen piirin solmun virran algebrallinen summa on nolla.

Kirchhoffin nykyinen laki

Yllä olevassa kaaviossa virrat on merkitty a, b, c, d ja e. KCL-lain mukaan syöttövirrat ovat a, b, c, d ja lähtövirrat ovat e ja f negatiivisella arvolla. Yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa

a + b + c + d = e + f

Yleensä sähköpiirissä termi solmu viittaa risteykseen tai liitäntään useita komponentteja tai elementtejä tai virtajohdot, kuten komponentit ja kaapelit. Suljetussa piirissä virran on oltava solmukaistalla tai sieltä pois. Tätä lakia käytetään analysoimaan rinnakkaisia piirejä.

Kirchhoffin jännitelaki

KVL tai Kirchhoffin jännitelaki tai Kirchhoffsin toinen laki sanovat, että suljetussa piirissä olevan jännitteen algebrallinen summa on nolla tai solmun jännitteen algebrallinen summa on nolla.

Kirchhoffin jännitelaki

Tämä laki koskee jännitettä. Esimerkiksi yllä oleva piiri selitetään. Jännitelähde ‘a’ on kytketty viiteen passiiviseen komponenttiin, nimittäin b, c, d, e, f, joiden välillä on jännite-eroja. Aritmeettisesti näiden komponenttien välinen jänniteero lasketaan yhteen, koska nämä komponentit on kytketty sarjaan. KVL-lain mukaan jännite piirin passiivisten komponenttien yli on aina sama ja vastakkainen jännitelähteeseen nähden. Siksi piirin kaikkien elementtien jännite-erojen summa on aina nolla.

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

Yleiset tasavirtapiiriteorian ehdot

Yhteinen DC-piiri koostuu useista teoreettisista termeistä

Piiri: DC-piiri on suljetun silmukan johtava kaista, jossa virtaa virtaa
Polku: Lähteiden tai elementtien yhdistämiseen käytetään yhtä kaistaa
Solmu: Solmu on yhteys piirissä, jossa useita elementtejä on kytketty yhteen, ja se on merkitty pisteellä.
Haara: haara on yksittäinen tai kokoelma elementtejä, jotka on kytketty kahden solmun, kuten vastusten tai lähteen, väliin
Silmukka: Piirin silmukka on suljettu polku, jossa yhtään piirielementtiä tai solmua ei kohdata useammin kuin kerran.
Verkko: Verkko ei sisällä suljettua polkua, mutta se on yksi avoin silmukka, eikä se sisällä komponentteja verkon sisällä.

“mikä on kiristysmittari ”

Esimerkki Kirchhoffin laeista

Tämän piirin avulla voimme laskea vastuksen 40Ω virtaavan virran

Esimerkki piiristä KVL: lle ja KCL: lle

Yllä oleva piiri koostuu kahdesta solmusta, nimittäin A ja B, kolmesta haarasta ja kahdesta itsenäisestä silmukasta.

Levitä KCL yllä olevaan piiriin, niin voimme saada seuraavat yhtälöt.

Solmuista A ja B voimme saada yhtälöt

I1 + I2 = I2 ja I2 = I1 + I2

KVL: n avulla yhtälöt voimme saada seuraavat yhtälöt

Silmukasta1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Silmukasta2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Silmukasta 3: 10-20 = 10I1-20 I2

I2: n yhtälö voidaan kirjoittaa uudelleen muodossa

Yhtälö 1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Yhtälö 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Nyt meillä on kaksi samanaikaista yhtälöä, jotka voidaan pienentää antamaan I1: n ja I2: n arvot

I1: n korvaaminen I2: n suhteen antaa arvon I1 = -0,143 ampeeria
I2: n korvaaminen I1: n mukaan antaa arvon I2 = +0,429 ampeeria

Tiedämme yhtälön I3 = I1 + I2

Vastuksen R3 virtavirraksi kirjoitetaan -0,143 + 0,429 = 0,286 ampeeria
Vastuksen R3 jännite kirjoitetaan seuraavasti: 0,286 x 40 = 11,44 volttia

”I” –ve-merkki on alun perin suositeltavan virran virtaussuunta oli väärä. Itse asiassa 20 voltin akku lataa 10 voltin akkua.

Tässä on kyse Kirchoffin lait , joka sisältää KVL: n ja KCL: n. Näitä lakeja käytetään virran ja jännitteen laskemiseen lineaarisessa piirissä, ja voimme myös käyttää silmukka-analyysiä laskemaan virran jokaisessa silmukassa. Lisäksi, jos sinulla on kysyttävää näistä laeista, anna arvokkaat ehdotuksesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa.

Valokuvahyvitykset: