V roku 1845 Gustav Kirchhoff (nemecký fyzik) predstavuje súbor zákonov, ktoré sa zaoberajú prúdom a napätím v elektrických obvodoch. Zákony Kirchhoff’s sa všeobecne nazývajú KCL (Kirchhoffs Current Law) a KVL (Kirchhoffs Voltage Law). KVL uvádza, že algebraický súčet napätia v uzle v uzavretom obvode sa rovná nule. Zákon KCL uvádza, že v uzavretom okruhu sa vstupný prúd v uzle rovná prúdu opúšťajúcemu v uzle. Keď v tutoriáli odporov pozorujeme, že jediný ekvivalentný odpor (RT) možno nájsť, keď je viac rezistorov zapojených do série alebo paralelne, tieto obvody poslúchať Ohmov zákon . Ale v komplexe elektrické obvody , tento zákon nemôžeme použiť na výpočet napätia a prúdu. Pre tieto druhy výpočtov môžeme použiť KVL a KCL.

Kirchhoffove zákony

Kirchhoffove zákony sa zaoberajú hlavne napätím a prúdom v elektrických obvodoch. Tieto zákony možno chápať ako výsledky Maxwellových rovníc v limite nízkej frekvencie. Sú ideálne pre obvody s jednosmerným a striedavým prúdom pri frekvenciách, kde sú vlnové dĺžky elektromagnetického žiarenia v porovnaní s inými obvodmi veľmi veľké.

Kirchhoff’s Circuit Laws

Medzi napätiami a prúdmi elektrického obvodu existujú rôzne vzťahy. Tieto vzťahy sú určené Kirchhoffovými zákonmi, ako sú KVL a KCL. Tieto zákony sa používajú na určenie impedancie komplexnej siete alebo ekvivalentného elektrického odporu a prúdov prúdiacich v niekoľkých vetvách n / w.

Kirchhoffov súčasný zákon

Aktuálny zákon KCL alebo Kirchhoffs alebo prvý zákon Kirchhoffs uvádza, že celkový prúd v uzavretom obvode, vstupný prúd v uzle sa rovná prúdu opúšťajúcemu uzol alebo algebraický súčet prúdu v uzle v elektronickom obvode sa rovná nule.

Kirchhoffov súčasný zákon

Na vyššie uvedenom diagrame sú prúdy označené a, b, c, d a e. Podľa zákona KCL sú vstupné prúdy a, b, c, d a výstupné prúdy e a f so zápornou hodnotou. Rovnicu je možné zapísať ako

a + b + c + d = e + f

Všeobecne v elektrickom obvode sa termínom uzol označuje križovatka alebo spojenie viac zložiek alebo prvkov alebo prúdové pruhy ako súčasti a káble. V uzavretom okruhu musí existovať prúd, ktorý prúdi dovnútra alebo von z pruhu uzla. Tento zákon sa používa na analýzu paralelných obvodov.

Zákon o Kirchhoffovom napätí

Zákon KVL alebo Kirchhoffov zákon o napätí alebo Kirchhoffov druhý zákon uvádza, že algebraický súčet napätia v uzavretom obvode sa rovná nule alebo algebraický súčet napätia v uzle sa rovná nule.

Kirchhoffov zákon o napätí

Tento zákon sa zaoberá napätím. Napríklad je vysvetlený vyššie uvedený obvod. Zdroj napätia „a“ je spojený s piatimi pasívnymi komponentmi, a to b, c, d, e, f, ktoré majú napäťové rozdiely. Aritmeticky sa rozdiel napätia medzi týmito komponentmi sčítava, pretože tieto komponenty sú zapojené do série. Podľa zákona KVL je napätie v pasívnych súčiastkach v obvode vždy rovnaké a opačné k zdroju napätia. Súčet rozdielov napätia medzi všetkými prvkami v obvode je teda vždy nulový.

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

Bežné pojmy teórie obvodov DC

Spoločný jednosmerný obvod sa skladá z rôznych teórií

Obvod: Jednosmerný obvod je uzavretá slučka vedúca pruh, v ktorom preteká elektrický prúd
Cesta: Jeden pruh sa používa na pripojenie zdrojov alebo prvkov
Uzol: Uzol je spojenie v obvode, kde je spojených viac prvkov, a je označené bodkou.
Pobočka: vetva je jeden alebo súbor prvkov, ktoré sú spojené medzi dvoma uzlami, ako sú rezistory alebo zdroj
Slučka: Smyčka v obvode je uzavretá cesta, kde sa žiadny prvok alebo uzol obvodu nestretne viackrát.
Sieť: Sieť neobsahuje žiadnu uzavretú cestu, ale je to jedna otvorená slučka a vo vnútri siete neobsahuje žiadne komponenty.

Príklad Kirchhoffových zákonov

Pomocou tohto obvodu môžeme vypočítať prúdiaci prúd v rezistore 40Ω

Príklad obvodu pre KVL a KCL

Vyššie uvedený obvod sa skladá z dvoch uzlov, a to A a B, troch vetiev a dvoch nezávislých slučiek.

Použite KCL na vyššie uvedený obvod, potom môžeme získať nasledujúce rovnice.

V uzloch A a B môžeme získať rovnice

I1 + I2 = I2 a I2 = I1 + I2

Pomocou KVL môžeme z rovníc dostať nasledujúce rovnice

Zo slučky1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Zo slučky2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Z cyklu3: 10-20 = 10I1-20 I2

Rovnicu I2 môžeme prepísať na

Rovnica1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Rovnica 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Teraz máme dve súbežné rovnice, ktoré je možné zmenšiť tak, aby poskytovali hodnoty I1 a I2

Nahradenie I1 z hľadiska I2 dáva hodnotu I1 = -0,143 ampéra
Nahradenie I2 z hľadiska I1 dáva hodnotu I2 = +0,429 ampéra

“obrázky vodičov a izolátorov ”

Poznáme rovnicu I3 = I1 + I2

Tok prúdu v rezistore R3 je zapísaný ako -0,143 + 0,429 = 0,286 ampéra
Napätie na rezistore R3 je napísané ako: 0,286 x 40 = 11,44 voltov

Znamienko „I“ je smer toku prúdu, ktorý sa pôvodne preferoval, bol nesprávny. 20-voltová batéria v skutočnosti nabíja 10-voltovú batériu.

Toto je všetko o Kirchoffove zákony , ktorý zahŕňa KVL a KCL. Tieto zákony sa používajú na výpočet prúdu a napätia v lineárnom obvode a na výpočet prúdu v každej slučke môžeme použiť aj analýzu slučky. V prípade akýchkoľvek otázok týkajúcich sa týchto zákonov, prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie.

Fotografické úvery: