Kirchhoffov zakon v elektrotehniki

V izračunih električna vezja izmenično in neposredni tok Poleg znane formule Ohma se uporablja Kirchhoffov zakon. Oseba, katere delo je povezano z elektrotehniko, mora celo sredi noči brez obotavljanja dati nobene opredelitve za vsako od obeh zakonov. Pogosto je to potrebno ne toliko za izračune, ampak za razumevanje procesov, ki potekajo.

V daljnem letu 1845 je nemški fizik Gustav Kirchhoff na podlagi Maxwellovih del (ohranjanje polnjenja in lastnosti elektrostatično polje) je oblikoval dva pravilnika, ki vam omogočata, da označite razmerje med tokom in napetostjo v zaprtem električnem krogu. Zahvaljujoč temu je bilo mogoče praktično rešiti vse uporabne naloge, povezane z električno energijo. Kirchhoffov zakon, ki se uporablja za izračun linearnega električnega vezja, omogoča pridobitev klasičnega sistema linearnih enačb, ki upoštevajo napetosti in tokove, ki postanejo znani po rešitvi postavljene problematike.

Besedilo predvideva uporabo izrazov "kontura, vozel in veja". Podružnica je katerikoli dvostranski del verige, poljuben segment verige. Kontura je sistem zankastih vej, to je z zagonom duševnega gibanja iz poljubne točke vzdolž katere koli veje, končate v kraju, kjer se je gibanje začelo. Jasneje veje pokličejo "zanke", čeprav to ni povsem pravilno. Vozlišče je točka, na kateri se srečata dve ali več vej.

Kirchhoffov zakon je zelo preprost. Temelji na temeljnem zakonu varstva polnjenja. Prvi zakon Kirchhoffa pravi: vsota tokov (algebarskih), ki teče vzdolž vej na eno vozlišče, je nič. To pomeni, da I1 + I2 + I3 = 0. Za izračune se šteje, da vrednost tokov, ki tečejo v vozlišče, ima znak "+" in posledično ";". Zato razširjena formula ima obliko I1 + I2-I3 = 0. Z drugimi besedami: količina toka, ki teče v vozlišče, je enaka količini izteka. Ta Kirchhoffov zakon je zelo pomemben za razumevanje principov delovanja električne opreme. Na primer, pojasnjuje, zakaj pri povezovanju navitij električnega motorja po shemi "star" ali "trikotnik" ni medfazne kratek stik.

Kirchhoffov zakon se običajno uporablja za izračun zaprtega kroga z določenim številom podružnic. Neposredna povezava s tretjim Maxwellovim zakonom (stalno magnetno polje). Pravilo navaja, da je algebrska vsota padcev napetosti na vsaki od vej kontur enaka vsoti vrednosti emf za vse veje izračunane konture. Očitno je, da bo v odsotnosti virov električne energije (EMF) v zaprtem krogotoku skupni padec napetosti enak nič. V bolj preprostem jeziku se energija vira pretvori samo v potrošnike in ob vrnitvi teži k prvotni vrednosti. Uporaba tega zakona ima številne značilnosti, kot v primeru prvega.

Pri konstrukciji enačbe vezja je običajno domnevati, da ima numerična vrednost EMF pozitiven znak, če prvotno sprejeta smer prehoda obrisa (običajno v smeri urinega kazalca) sovpada s svojo smerjo in negativno, če so smeri nasprotni. Enako velja za upore: če je trenutna smer enaka kot izbrani bypass, potem padec napetosti na njem je dodeljen znak "+". Na primer, E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Kot rezultat prehoda vseh vej, ki vstopajo v konturo, sistem linearne enačbe, Odločiti se, katera je mogoče naučiti vse tokove vej (in vozlišč). Nastala razmerja so rešena z metodo konturnega toka.

Težko je preceniti pomen Kirchhoffovih zakonov za elektrotehniko. Enostavnost pisnih formul in njihova rešitev z metodami klasične algebre so bili razlog za njihovo široko uporabo.