Kirchhoffin nykyinen lain kaava: Perusperiaate sähköpiirien analysointiin

Kirchhoffin nykyinen laki on yksi sähköpiirien analyysin perusperiaatteista. Tämä saksalaisen fyysikon Gustav Kirchhoffin kehittämä kaava vahvistaa, että suljetussa piirissä solmulle tulevien ja sieltä lähtevien virtojen algebrallinen summa on nolla. Toisin sanoen Kirchhoffin nykyinen laki antaa mahdollisuuden laskea ja ymmärtää virran kulku piirissä, mikä on välttämätöntä sähköalan suunnittelussa ja ongelmanratkaisussa. Tässä artikkelissa tutkimme yksityiskohtaisesti tätä tärkeää kaavaa ja sen käytännön sovellusta sähköpiirien analysoinnissa. Joten lue eteenpäin saadaksesi selville kaiken, mitä sinun tulee tietää Kirchhoffin nykyisestä lakikaavasta.

Mikä on Kirchhoffin lain kaava

Kirchhoffin laki koostuu kahdesta peruslaista: Kirchhoffin nykyisestä laista ja Kirchhoffin jännitelaista. Näitä lakeja käytetään laajasti sähkön ja elektroniikan alalla monimutkaisten piirien analysointiin ja ratkaisemiseen.

La Kirchhoffin nykyinen laki, joka tunnetaan myös nimellä solmulaki, sanoo, että suljetussa piirissä solmuun saapuvien ja sieltä lähtevien virtojen algebrallinen summa on nolla. Toisin sanoen solmuun virtaavien virtojen summan on oltava yhtä suuri kuin samasta solmusta ulos virtaavien virtojen summa. Tämä laki perustuu sähkövarauksen säilymisen periaatteeseen.

Lisäksi Kirchhoffin stressilaki, joka tunnetaan myös nimellä verkkolaki, sanoo, että suljetun piirin jännitehäviöiden algebrallinen summa on nolla. Toisin sanoen suljetun silmukan jännitteiden summan tulee olla yhtä suuri kuin samassa piirissä olevien energialähteiden tuottamien jännitteiden summa. Tämä laki perustuu energian säilymisen periaatteeseen.

Kirchhoffin nykyisen lain soveltamiseksi käytetään seuraavaa kaavaa:

ΣI = 0

Missä ΣI edustaa solmun virtojen algebrallista summaa, ja tuloksen on oltava yhtä suuri kuin nolla.

Kirchhoffin jännityslain soveltamiseksi käytetään seuraavaa kaavaa:

ΣV = 0

Missä ΣV edustaa suljetun silmukan jännitteiden algebrallista summaa, ja tuloksen on oltava yhtä suuri kuin nolla.

Nämä lait ovat perustavanlaatuisia sähkö- ja elektroniikkapiirien analysoinnissa, koska niiden avulla voidaan määrittää virrat ja jännitteet piirin eri osissa. Sen soveltaminen tapahtuu muotoilemalla ja ratkaisemalla yhtälöitä Kirchhoffin lakeihin perustuen. Näiden yhtälöiden avulla on mahdollista määrittää tuntemattomien virtojen ja jännitteiden arvot tietyssä piirissä.

Mitä Kirchhoffin nykyinen laki sanoo?

Kirchhoffin nykyinen laki, joka tunnetaan myös nimellä Kirchhoffin ensimmäinen laki, on perusperiaate sähköpiirien analysoinnissa. Tämä laki sanoo, että suljetun piirin solmuun saapuvien ja sieltä lähtevien virtojen algebrallinen summa on yhtä suuri kuin nolla.

Toisin sanoen Kirchhoffin nykyinen laki perustuu sähkövarauksen säilymisen periaatteeseen. Tämä tarkoittaa, että piirin solmuun virtaavan virran kokonaismäärän on oltava yhtä suuri kuin solmusta ulos tulevan virran kokonaismäärä.

Tämän lain ymmärtämiseksi paremmin on hyödyllistä visualisoida solmu kytkentäpisteenä piirissä, jossa kaksi tai useampi elementti on yhdistetty. Jokainen elementti voi olla vastus, kondensaattori, käämi tai mikä tahansa muu sähkökomponentti.

Oletetaan, että meillä on solmu, johon on kytketty kolme elementtiä ja jokaisessa solmuun tuleva virta on I1, I2 ja I3. Kirchhoffin nykyisen lain mukaan näiden virtojen algebrallisen summan on oltava nolla, eli:

I1 + I2 + I3 = 0

Tämä yhtälö kertoo meille, että solmuun tulevan virran on oltava yhtä suuri kuin solmusta lähtevän virran. Jos jokin virroista on positiivinen, se tarkoittaa, että se tulee solmuun, kun taas jos se on negatiivinen, se lähtee solmusta.

Kirchhoffin nykylaki on perustavanlaatuinen monimutkaisten piirien analysoinnissa, koska sen avulla voimme määrittää piirin tuntemattomat virrat tunnetuista virroista ja elementtien välisistä suhteista.

On tärkeää pitää mielessä, että tämä laki koskee tasaisessa tilassa olevia piirejä, toisin sanoen kun piirin virrat ja jännitteet ovat vakioita. Lisäksi Kirchhoffin nykyinen laki perustuu sähkövarauksen säilymisen periaatteeseen, joten se pätee vain suljetuissa piireissä, joissa ei ole virtavuotoa.

Kuinka Kirchhoffin lakia sovelletaan piirissä

Kirchhoffin laki, joka tunnetaan myös nimellä Kirchhoffin lait tai Kirchhoffin säännöt, on joukko perusperiaatteita, joita käytetään sähköpiirien analysointiin. Nämä lait muotoili saksalainen fyysikko Gustav Kirchhoff XNUMX-luvulla, ja niitä käytetään edelleen laajalti.

Kirchhoffin laki koostuu kahdesta päälaista: Kirchhoffin nykyisestä laista (tunnetaan myös nimellä Kirchhoffin ensimmäinen laki) ja Kirchhoffin jännitelakista (tunnetaan myös nimellä Kirchhoffin toinen laki).

Kirchhoffin nykyinen laki sanoo, että piirin solmuun saapuvien virtojen algebrallinen summa on sama kuin samasta solmusta lähtevien virtojen algebrallinen summa. Toisin sanoen solmuun tuleva virta on yhtä suuri kuin solmusta lähtevä virta.

Kirchhoffin jännitelaki sanoo, että suljetun piirin piirissä olevien potentiaalierojen tai jännitteiden algebrallinen summa on nolla. Tämä tarkoittaa, että piirin silmukan jännitehäviöiden summa on yhtä suuri kuin saman silmukan jännitteen nousujen summa.

Nämä lait ovat perustavanlaatuisia monimutkaisten piirien analysoinnissa, joissa on useita elementtejä, kuten vastukset, kondensaattorit ja induktorit. Kirchhoffin lakeja soveltamalla on mahdollista määrittää virrat ja jännitteet piirin eri kohdissa, jolloin voimme ymmärtää ja ratkaista sähkövirran jakautumiseen ja virtaukseen liittyviä ongelmia.

Kirchhoffin lakien soveltaminen piirissä sisältää seuraavat vaiheet:

1. Tunnista piirin solmut: solmut ovat kytkentäpisteitä, joissa piirin eri elementit yhdistetään. On tärkeää tunnistaa ne, jotta Kirchhoffin nykyistä lakia voidaan soveltaa oikein.

2. Selvitä virtojen suunnat: jokaiselle piirin virralle on määritettävä suunta. Tämän avulla voit määrittää, onko virta positiivinen vai negatiivinen suhteessa valittuun suuntaan.

3. Käytä Kirchhoffin nykyistä lakia: piirin jokaiselle solmulle sovelletaan Kirchhoffin nykyistä lakia, joka lisää algebrallisesti solmuun tulevat ja sieltä lähtevät virrat.

4.

Selvitä sähköpiirien sotku Kirchhoffin nykyisen lain kaavalla!

Elektroniikan ystävät, valmistautukaa hämmästyttävälle matkalle sähkövirtojen ja -piirien kiehtovaan maailmaan! Tänään paljastamme insinöörien parhaiten varjeltun salaisuuden: Kirchhoffin nykyisen lain kaavan.

Mutta mikä tämä mystinen kaava on? No, se on pohjimmiltaan sähköpiirianalyysin pyhä malja. Sen avulla voimme ymmärtää kuinka virta käyttäytyy piirissä ja ratkaista ongelmia, jotka saisivat Einsteinin itsekin hikoilemaan.

Kuvittele tämä: edessäsi on monimutkainen piiri, kuten hiirilabyrintti, etkä tiedä mistä aloittaa. Mutta älä pelkää, Kirchhoffin nykyinen laki tulee apuun. Tämän maagisen kaavan avulla voimme sanoa hyvästit päänsärylle ja ratkaista minkä tahansa tiellemme tulevan sähköpulman.

Mutta miten tämä fysiikan ihme toimii? Periaatteessa Kirchhoffin nykyinen laki kertoo meille, että solmuun saapuvien virtojen summa on yhtä suuri kuin siitä lähtevien virtojen summa. Se on kuin tasapainopeliä, jossa kaiken pitää sopia täydellisesti.

Joten, hyvät lukijat, kun seuraavan kerran kohtaat monimutkaisen sähköpiirin, muista Kirchhoffin nykyisen lain kaava. Se on salainen aseesi ratkaistaksesi minkä tahansa ongelman ja sinusta tulee sähkön sankari tai sankaritar.

Ja muista, sähkön ei tarvitse olla tylsää! Joten pidä hauskaa tutkiessasi jännittävää sähköpiirien maailmaa ja anna Kirchhoffin nykyisen lain olla oppaamme tässä jännittävässä seikkailussa. Nauti, peloton sähköasentaja!