Reguli importante în fizică și inginerie electrică sunt regulile derivate de la Kirchhoff, care ne permit să calculam lanțuri de orice complexitate care funcționează pe curenți alternativi, constanți și cvasistaționari. Aceste reguli au fost propuse în 1845 de către marele fizician german Gustav Kihgof. Uneori, aceste reguli sunt, de asemenea, numite legi, deși acest nume nu este complet corect datorită faptului că acestea nu sunt de natura legilor fundamentale ale naturii, ci sunt derivate din alte legi. Luați în considerare descrierile și semnificațiile pentru fizica și ingineria electrică a regulilor lui Kirchhoff.
definiție
Normele lui Kirchhoff sunt relațiile dintre curenți și tensiuni efectuate pe secțiunile unui circuit electric arbitrar. Formularea regulilor se face prin concepte auxiliare ale nodului, conturului și ramurii circuitului electric.
- Ramura circuitului electric este orice circuit cu două terminale care intră în circuit.
- Nodul circuitului electric (punctul de ramificație) este punctul de joncțiune al mai multor ramuri (de la 3 sau mai mult)
- Prin conturul circuitului electric se înțelege un ciclu închis de ramificații, adică o astfel de cale de-a lungul unui lanț, al cărui singur pasaj (prin ramuri și noduri) se termină la nodul de la care a pornit pasajul.
Prima regulă
Luați în considerare prima regulă a lui Kirchhoff, altfel numită regula actuală a lui Kirchoff. Rezultă din legea conservării sarcinilor și sunetelor după cum urmează: suma algebrică a tuturor curenților la orice nod al unui lanț arbitrar este zero. Sau, într-un limbaj mai ușor de înțeles, cantitatea de curent care curge în nod este egală cu cantitatea de curent care curge din acesta. Sub forma unei formule, se arată astfel: I1 + I2 + .. In = 0
Când se calculează, curenții care curg în nod sunt socotiți cu un semn plus, iar cele care curg din nod sunt marcate cu un semn minus.
A doua regulă
Regimul stresului Kirchhoff, adesea numit a doua regulă Kirchhoff, este o consecință a legii conservării taxelor. Se citește după cum urmează: sacul algebric al stresului, pe toate ramurile unui contur arbitrar închis, este egal cu suma algebrică a emf (forțele electromotoare) ale ramurilor acestui contur. Dacă nu există surse EMF (surse de tensiune ideale) în acest circuit, atunci suma căderilor de tensiune în acest circuit este zero. Sub forma unei formule, se arată astfel: E1 + E2 + ... + En = R1 * I1 + R2 * I2 + ... + Rn În
În calcul, căderea de tensiune pe baza următoarelor reguli: în cazul în care curentul în direcția de ramură coincide cu circuitul de bypass selectat, căderea de tensiune în această ramură este considerată cu „plus“. Dacă curentul din ramificație este îndreptat împotriva direcției de by-pass de circuit, atunci căderea de tensiune este luată cu semnul minus. În cazul particular al circuitului de calcul al unui circuit, a doua regulă Kirchhoff degenerează la legea lui Ohm la circuit.
Reguli pentru înregistrarea sistemului de ecuații ale unui lanț
Pentru un lanț de noduri p, este necesar să se calculeze ecuațiile curente p-1. Pentru un lanț de ramuri m (în care există surse de curent), este necesar să se compună ecuațiile de stres m-mi - (p-1). Toate aceste ecuații formează un sistem de ecuații liniare ale circuitului, ceea ce face posibilă determinarea tuturor tensiunilor și curenților din circuit. Înainte de a face ecuațiile, alegeți în mod arbitrar:
- Direcția pozitivă a curentului pentru fiecare ramură. Din aceasta este necesar să se desemneze pe circuitul unui lanț.
- Direcție pozitivă de traversare a fiecărui contur. Pentru simplitate, se recomandă alegerea unei direcții pentru toate contururile.
Când scriem ecuații de stres, trebuie să încercăm să alegem contururi astfel încât în fiecare contur nou să existe cel puțin o ramură care să nu intre în contururile pentru care ecuațiile sunt deja scrise. Pentru lanțurile complexe în care este dificil să se detecteze toate nodurile și contururile, se recurge la teoria grafurilor pentru numărarea numărului de contururi independente.
Înțelesul regulilor pentru fizică și inginerie electrică
Normele lui Kirchhoff permit să se calculeze fără echivoc și complet orice circuit electric. Utilizarea pe scară largă a acestor reguli, datorită faptului că sistemul de ecuații ale lanțului este destul de ușor de a face și de a rezolva folosind metode standard de algebră liniară, cum ar fi metoda Gauss sau metoda lui Cramer. Acum sunteți familiarizați cu regulile lui Kighhoff.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: