Сформулируйте первый закон кирхгофа: Первый закон Кирхгофа — Основы электроники

Содержание

Первый закон Кирхгофа — Основы электроники

В сложных схемах типа моста и Т-образных схемах токи можно определить с помощью первого закона Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа или закон токов Кирхгофа гласит: сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. Так как токи, которые вытекают из узла берутся с отрицательным знаком, то существует другая формулировка первого закона Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.

Рассмотрим схему на рисунке 1.

Здесь ток I1— полный ток, притекающий к узлу А, а токи I2 и I3 — токи, вытекающие из узла А. Следовательно, можно записать:

I1 = I2 + I3

Аналогично для узла B

I3 = I4 + I5

Предположим, что I4 = 2 мА и I

5 = 3 мА, получим

I3 = 2 + 3 = 5 мА

Приняв I2 = 1 мА, получим

I1 = I2 + I3 = 1+5 = 6 мА

Далее можно записать для узла C

I6 = I4 + I5 = 2+3 = 5 мА

и для узла D

I1 = I2 + I6 = 1+5 = 6 мА

ДРУГИЕ СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

Первый и второй законы Кирхгофа — статья в интернет-журнале ЭЛЕКТРОН, где подробно с примерами расчетов и моделирования на компьютере изложены эти основопологающие законы элеектротехники и в частности первый закон Кирхгофа

Видеоурок по расчету цепей с помощью первого и второго закона Кирхгофа.

 

Предлагаю посмотреть это видео для закрепления материала:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

 

Добавить комментарий

Законы Кирхгофа для магнитных цепей

Содержание:

Законы Кирхгофа для магнитных цепей

Закон Кирхгофа о магнитном поле circuits. In при расчете магнитопроводов, как и при расчете электрических цепей, используются первый и второй законы Кирхгофа.

  • Первый закон Кирхгофа: It пишется следующим образом: £φ= 0(3,8))
алгебраическая сумма магнитного потока в любом узле магнитной цепи равна zero. Людмила Фирмаль

2-й закон Кирхгофа: алгебраическая сумма уменьшения магнитного напряжения вдоль замкнутого контура является суммой магнитного напряжения вдоль замкнутого контура. loop. it равна алгебраической сумме s. вдоль той же дороги (3.9))

Второй закон Кирхгофа о магнитных цепях-это, по существу, другая форма описания текущего общего закона. Прежде чем писать уравнения магнитной цепи по закону Кирхгофа, необходимо произвольно выбрать положительное направление магнитного потока в ветви магнитной цепи и положительное направление обхода цепи.

  • Если направление магнитного потока в определенной области совпадает с направлением байпаса, то падение магнитного напряжения в этой области включается в сумму U UM со знаком плюс. Если она и встречается с ним, то со знаком минус.

Точно так же он соответствует направлению обхода ppm и включен в Iw со знаком плюс. В качестве примера составим уравнение по закону Кирхгофа ветвящегося магнитопровода, показанного на рисунке 1. 75 (см. стр. 81).

В противном случае-со знаком минус. Людмила Фирмаль

Есть 3 ветви и 2 ppm в магнитной цепи. И Левая ветвь называется первой ветвью, и все величины, связанные с ней, имеют индекс 1 (поток Фх, напряженность поля стали, длина пути HLT длина пути/воздушный зазор (BP), длина пути стали).С. / 1×1).

Промежуточная ветвь называется 2-й ветвью и обеспечивает индекс 2 для всех величин, связанных с ней (поток Ф2, напряженность поля Н2,длина стального пути, длина воздушного зазора 6 6Å, pm I2w2). Укажите индекс 3 для всех значений, связанных с правой ветвью (поток ф8, длина пути для вертикального участка/ » общая длина пути для 2 горизонтальных участков Q. 

При необходимости выберите направление потока в ответвлении. Предположим, что все потоки (Phi, Phi, Phi, Phi, 3) направлены вверх(к узлу a). Число уравнений, составленных по закону кирха-Хоффа, будет равно числу ветвей в цепи (в этом случае необходимо составить 3 уравнения-в цепи имеется 3 ветви).

Согласно первому закону Кирхгофа, необходимо создать такое же количество уравнений, которые находятся в цепочке узлов без сцепления (см. § 7). В схеме рисунка 752 узла, следовательно, согласно первому закону Кирхгофа, необходимо создать 1 уравнение. Ф1 ++ ФЗ = 0 «(а)

Согласно второму закону Кирхгофа, необходимо составить ряд уравнений, равный числу ветвей минус число уравнений, составленных по Первому Закону Кирхгофа law. In в этом примере, согласно 2-му закону Кирхгофа, необходимо составить уравнение 3-1 = 2.

Первое выражение в этих уравнениях создается для путей, образованных 1-й и 2-й ветвями, а второе-для путей, образованных 1-й и 3-й ветвями (периферийными путями). Перед составлением уравнения по 2-му закону Кирхгофа необходимо выбрать положительное направление обхода контура.

Поверните контур по часовой стрелке. Уравнение пути, образованного 1-й и 2-й ветвями: ±/ 2а> 2. (6) Где H61 и h22-напряженности поля воздушного зазора d и b2 соответственно. В первом разделе поток фх направлен в соответствии с обходом контура, поэтому член вошел в уравнение со знаком плюс.

Поскольку поток Ф2 встречается вокруг петли, члены R2 / 2 и R282d2 содержат знак минус слева от уравнения. Справа от уравнения направлен контур байпаса, введите его со знаком плюс. M. d. S. поскольку Z2w3 направлен в противоположную сторону от контура, он вошел в правую часть уравнения со знаком минус.

Составьте уравнения периферийных цепей, образованных в 1-й и 3-й ветвях. В § 61 решение рассматриваемой проблемы дается более продвинутым способом, чем метод, основанный на прямом использовании закона Кирхгофа, поэтому метод 2-узла. 。

Смотрите также:

Предмет электротехника тоэ

Тест по электротехнике «Законы Кирхгофа»

1.Что представляет собой ветвь электрической цепи?

2. Что представляет собой узел электрической цепи?

3. Что представляет собой контур электрической цепи?

а. участок цепи вдоль которого проходит один и тот же ток и который состоит из последовательно соединенных элементов;

б

. это место соединения трех и более ветвей;

в. это любой замкнутый путь который можно обойти, перемещаясь по нескольким ее ветвям;

3.Сформулируйте 1 закон Кирхгофа.

а. в любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме напряжений на резисторах, входящих в этот контур;

б. в узлах цепи заряды не могут возникать;

в. в любом узле электрической цепи сумма притекающих токов равна сумме утекающих токов;

г

. в узлах цепи заряды не могут накапливаться;

4.Укажите формулу 1 закона Кирхгофа.

а. Σ U = 0; б. Σ R = 0; в. Σ E = 0; г. Σ I = 0

5.Какое следствие вытекает из 1 закона Кирхгофа?

а. в любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма э. д.с. равна алгебраической сумме напряжений на резисторах, входящих в этот контур;

б. в узлах цепи заряды не могут возникать и длительно накапливаться;

в. в любом узле электрической цепи сумма притекающих токов равна сумме утекающих токов;

г. в узлах цепи заряды не могут накапливаться;

6. Сформулируйте 2 закон Кирхгофа.

а. в любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме напряжений на резисторах, входящих в этот контур;

б. в узлах цепи заряды не могут возникать;

в. в любом узле электрической цепи сумма притекающих токов равна сумме утекающих токов;

г. в узлах цепи заряды не могут накапливаться;

7. Какое следствие вытекает из 2 закона Кирхгофа?

а. в любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме напряжений на резисторах, входящих в этот контур;

б. потенциал любой точки цепи однозначно определяется ее положением в цепи;

в. в любом узле электрической цепи сумма притекающих токов равна сумме утекающих токов;

г. в узлах цепи заряды не могут накапливаться;

8.Укажите формулу 2 закона Кирхгофа.

а. Σ U = Σ I r; б. Σ R = ρ s ⁄ ℓ; в. Σ E = 0; г. Σ I = 0.

9.Определите количество ветвей, узлов, контуров в указанной цепи:


а. ветви- 3; узел – 2; контур – 3;

r1r2 б. ветви- 2; узел – 3; контур – 1;

в. ветви- 4; узел – 2; контур – 2;

Е1 r3 Е2 г. ветви- 5; узел – 2; контур – 4;

10.Каково применение законов Кирхгофа?

а. для расчета простых цепей; б. для расчета сложных цепей; в. для расчета магнитных цепей;

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ по дисциплине

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

1.      Дать определение понятиям «электрический ток», «электрическая цепь»?

2.      Что называется напряженностью электрического поля, потенциалом, электрическим напряжением?

3.      Закон полного тока и его практическое применение. 

4.      Задача

Напряжение в цепи U = 220 B

R1 , (Ом)

R2, (Ом)

R3, (Ом)

R4, (Ом)

R5, (Ом)

I, I2, I3, I4

8

5

5. 2

4

2

?

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2

1.      Какие существуют источники питания? Каково различие между ЭДС и напряжением источника?

2.      В чем сущность магнитного гистерезиса?

3.      Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

4.      Задача

Определите напряжение на зажимах цепи, токи и мощности на каждом резисторе, включенном в цепь, изображенную на рисунке. Сопротивления резисторов:

R1 = 48 0м; R2 = 16 0м; Rз = 8 0м; R4 = 24 0м; R5 = 36 0м. Ток в цепи I = 20А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

1.       Дать определение понятию «мощность», «электрический ток», в каких единицах она измеряется, какими приборами?

2.      От чего зависит электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле?

3.      Закон Джоуля-Ленца: формулировка и математическая запись. 

4.      Задача

 В домашнюю розетку через удлинитель включены холодильник мощностью 300Вт, стиральная машина мощностью 2,5кВт и СВЧ-печь мощностью 1,5кВт. Определить общий ток в цепи (Рис 2) и ток каждого из потребителей.

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

1.      Что такое баланс мощностей в замкнутой электрической цепи?

2.      Работа электрического тока: определение, формулы, единицы измерения. 

3.      Свойства ферромагнитных материалов и их применение в технике.  

4.      Задача.

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=8 Ом,  R2=7 Ом,  R3=20 Ом,  R4= 10 Ом,  R5= 15 Ом,

U= 300 B

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5

1.      Как читается и записывается закон Ома для участка и всей цепи?

2.      Закон электромагнитной индукции: определение и математическая запись. 

3.      Электрические цепи с последовательным соединением резистивных элементов.

4.      Задача

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=24 Ом,  R2=32 Ом,  R3= 24 Ом,  R4= 48 Ом,  R5= 36 Ом,

     U= 360 B

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6

1.      Что называется электрическим сопротивлением? От каких величин зависит сопротивление проводника?

2.      Магнитный поток: определение, расчетные формулы и единица измерения. 

3.       Электрические цепи с параллельным соединением резистивных элементов.

4.      Задача.                                    

Найти ток в цепи, если известно, что ЭДС каждого элемента источника

Е= 1,5 В, а внутренние сопротивления источника R0= 1 Ом. Внешнее сопротивление цепи R = 4.8 Ом.

 

 

 

 

1.      Какими свойствами характеризуется последовательное соединение
сопротивлений? Что такое сложная цепь?

2.      Порядок расчета электрической цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа. 

3.      Магнитные цепи и принцип их расчета. Закон Ома для магнитных цепей.

4.      Задача

Для представленной электрической схемы определить токи во всех ветвях

схемы.

Дано: С1=40 мкФ, С2= 60 мкФ, С3=80 мкФ, С4= 60 мкФ, С5=90 мкФ,

 С6=15 мкФ, U=3000 B.

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8

1.       Как определить эквивалентное сопротивление при параллельном соединении? От чего зависит количество тепла, выделяемое током в проводнике?

2.      Сформулируйте первый закон Кирхгофа.

3.      Магнитный гистерезис. Петля магнитного гистерезиса.

4.      Задача

Определить общее сопротивление электрической цепи, напряжение и мощность каждого приемника на рис.1 при R1 = 10Ом, R2 = 25Ом,

R3 = 15Ом и R4 = 14Ом. Напряжение источника напряжения U = 16В. Внутренним сопротивлением источника пренебречь. Построить векторную диаграмму.

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9

1.      Физическая причина появления сопротивления у металлов и формула зависимости удельного сопротивления металлов от температуры. 

2.      Сила Ампера: определение и расчетная формула. 

3.      Классификация ферромагнитных веществ по форме петли магнитного гистерезиса. 

4.       Задача

А

В

c

d

Ф,Вб

500

300

100

150

0,01

 

Рассчитать магнитную цепь если задано:

1)      Размеры магнитной цепи

2)      Воздушный зазор Ϭ = 2мм.

3)      Материал — литая сталь.

4)      Магнитный поток цепи.

Определить намагничивающую силу.

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10

1.      Классификация ферромагнитных веществ по форме петли магнитного гистерезиса. 

2.      Электрические цепи с последовательным соединением резистивных элементов.

3.      Электрическое поле, его изображение. Закон Кулона.

4.      Задача

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=10 Ом,  R2=10 Ом,  R3= 20 Ом,  R4= 20 Ом,  R5= 25 Ом,

I = 25 A

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11

1.      Основные соотношения для последовательного соединения сопротивлений на постоянном токе. 

2.      Понятие ЭДС, напряжения, падения напряжения. Основные формулы, определения, единицы измерения. 

3.      В чем заключается сущность электромагнитной индукции? В чем сущность явления самоиндукции?

4.      Задача

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=10 Ом,  R2=10 Ом,  R3= 20 Ом,  R4= 20 Ом,  R5= 25 Ом,

U = 200 B

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12

1.      Что называется магнитным полем, как оно себя проявляет? Что называется магнитной индукцией?

2.       Что называется напряженностью электрического поля, потенциалом, электрическим напряжением?

3.      Как формулируется и записывается закон Ома для участка и всей цепи?

4.      Задача

А

В

c

d

Ф,Вб

1000

600

80

150

0,025

 

Рассчитать магнитную цепь если задано:

5)      Размеры магнитной цепи

6)      Воздушный зазор Ϭ = 2мм.

7)      Материал — литая сталь.

8)      Магнитный поток цепи.

Определить намагничивающую силу.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13

1.       Как определить эквивалентное сопротивление при параллельном соединении 5 резисторов?

2.      Какие материалы относятся к ферромагнитным и как объясняется их
намагничивание?

3.      Идеальный источник тока и идеальный источника напряжения: определения, условные обозначения, характеристики. 

4.      Задача

Для представленной электрической схемы определить токи во всех ветвях

схемы.

Дано: С1=60 мкФ, С2= 50 мкФ, С3=90 мкФ, С4= 50 мкФ, С5=90 мкФ,

 С6=15 мкФ, U=1000 B.

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14

1.   Чем отличается электромагнит от постоянного магнита?

2.   Основные соотношения для параллельного соединения сопротивлений на постоянном токе. 

3.   Абсолютная и относительная магнитные проницаемости и магнитная постоянная: физический смысл, соотношения, единицы измерения. 

4.   Задача

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=20 Ом,  R2=30 Ом,  R3= 10 Ом,  R4= 50 Ом,  R5= 50 Ом,

U = 380 B

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15

1.       Дать определение закону Джоуля-Ленца и записать его формулу. Из чего состоит электрическая цепь?

2.      Алгоритм расчета цепей постоянного тока с последовательным и параллельным соединением нелинейных элементов. 

3.      Режимы работы электрической цепи: рабочий, холостой ход, короткое замыкание.

4.      Задача

Найти ток в цепи, если известно, что ЭДС каждого элемента источника

Е= 2 В, а внутренние сопротивления источника R0= 0,9 Ом. Внешнее сопротивление цепи R = 10 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17

1.      Электрическая энергия, ее особенности и области применения. История и перспективы развития.

2.      Группы веществ по влиянию на магнитное поле и их характеристика. 

3.      Электрическое поле, его изображение. Закон Кулона.

4.      Задача

Определить общее сопротивление электрической цепи, напряжение и мощность каждого приемника на рис. 1 при R1 = 10Ом, R2 = 25Ом,

R3 = 15Ом и R4 = 14Ом. Напряжение источника напряжения U = 16В. Внутренним сопротивлением источника пренебречь. Построить векторную диаграмму.

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18

1.      Режимы работы электрической цепи: рабочий, холостой ход, короткое замыкание.

2.      Электрическая емкость. Плоский конденсатор. Виды конденсаторов, их соединение.

3.      Дать определение понятию «мощность», «электрический ток», в каких единицах она измеряется, какими приборами?

4.      Задача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19

1.      Электрическая емкость. Плоский конденсатор. Виды конденсаторов, их соединение.

2.      Физическая причина появления сопротивления у металлов и формула зависимости удельного сопротивления металлов от температуры.  

3.      Энергия электрического поля. Постоянный электрический ток. ЭДС и напряжение. Зависимость сопротивления от температуры.

4.      Задача

Определить токи, напряжения и мощности каждого потребителя схемы

R1=6 Ом, R2=4 Ом,  R3= 8 Ом,  R4= 8 Ом,  R5= 4 Ом,

U = 500 B

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20

1.      Электрические цепи, содержащие соединения резистивных элементов треугольником.

2.      Магнитные цепи и принцип их расчета. Закон Ома для магнитных цепей.

3.      Абсолютная и относительная магнитные проницаемости и магнитная постоянная: физический смысл, соотношения, единицы измерения. 

4.      Задача

А

В

c

d

Ф,Вб

300

300

50

10

0,015

 

Рассчитать магнитную цепь если задано:

1.    Размеры магнитной цепи

2.   Воздушный зазор Ϭ = 2мм.

3.   Материал — литая сталь.

4.   Магнитный поток цепи.

Определить намагничивающую силу.

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21

1.      Что называется напряженностью магнитного поля?

2.      Идеальный источник тока и идеальный источника напряжения: определения, условные обозначения, характеристики. 

3.      Порядок расчета электрической цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа. 

4.      Задача

Определить общее сопротивление электрической цепи, напряжение и мощность каждого приемника на рис.1 при R1 = 15 Ом, R2 = 18 Ом,

R3 = 16 Ом и R4 = 15 Ом. Напряжение источника напряжения U = 20 В. Внутренним сопротивлением источника пренебречь. Построить векторную диаграмму.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22

1.      Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

2.      Алгоритм расчета цепей постоянного тока с последовательным и параллельным соединением нелинейных элементов. 

3.      В чем сущность магнитного гистерезиса?

4.      Задача

Найти ток в цепи, если известно, что ЭДС каждого элемента источника

Е= 5 В, а внутренние сопротивления источника R0= 1,2 Ом. Внешнее сопротивление цепи R = 15 Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23

1.      От чего зависит электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле?

2.      Какими свойствами характеризуется последовательное соединение
сопротивлений? Что такое сложная цепь?

3.      Магнитные цепи и принцип их расчета. Закон Ома для магнитных цепей.

4.      Задача

Определите напряжение на зажимах цепи, токи и мощности на каждом резисторе, включенном в цепь, изображенную на рисунке. Сопротивления резисторов:

R1 = 48 0м; R2 = 16 0м; Rз = 8 0м; R4 = 24 0м; R5 = 36 0м. Ток в цепи I = 20А.

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24

1.      Магнитный гистерезис. Петля магнитного гистерезиса.

2.      Закон полного тока и его практическое применение.

3.      Порядок расчета электрической цепи постоянного тока методом уравнений Кирхгофа

4.      Задача

Для представленной электрической схемы определить токи во всех ветвях

 схемы.

Дано: С1=60 мкФ, С2= 40 мкФ, С3=30 мкФ, С4= 60 мкФ, С5=70 мкФ,

 С6=150 мкФ, U=500 B.

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25

1.      Работа электрического тока: определение, формулы, единицы измерения.

2.      Какие материалы относятся к ферромагнитным и как объясняется их
намагничивание?

3.      Физическая причина появления сопротивления у металлов и формула зависимости удельного сопротивления металлов от температуры.  

4.      Задача

Напряжение в цепи U = 330 B

R1 , (Ом)

R2, (Ом)

R3, (Ом)

R4, (Ом)

R5, (Ом)

I, I2, I3, I4

8

5

5.2

4

2

?

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 26

 

Спокойно! Никаких улыбок и мимики. Старайтесь себя не выдавать, просто читайте дальше!

Сейчас вы возьмете билет, сядете за парту на минут 20 и будете имитировать бурную умственную деятельность. На листочке нарисуйте елочку, снеговика и напишите новогоднее пожелание! С Новым Годом! Хороших и веселых каникул!

И НИКОМУ НЕ СЛОВА, ПОМНИТЕ, КОМУ-ТО ДОСТАЛОСЬ НАСТОЯЩЕЕ ЗАДАНИЕ!

 

 

 

Первый закон Кирхгофа. Уравнение, преимущества и приложения

Вы из тех, кому трудно решать схемы по физике? Если да, то, возможно, это из-за вашего понимания закона Кирхгофа. Чтобы помочь вам с этой проблемой, Веданту принесла вам статью, посвященную Первому закону Кирхгофа. Вся тема была раскрыта целостно для вас. Во-первых, давайте начнем с понимания правил Кирхгофа.

Основы теории сетей составляют правила Кирхгофа.Это законы, которым учат в самом начале, когда кто-то начинает изучать теорию цепей и ее применение. Первый закон Кирхгофа определяет величину и определяет характер тока, протекающего по цепи. Он изучает, как ток течет через сетку. С другой стороны, второй закон Кирхгофа изучает и количественно определяет поведение напряжения в петле или цепи. Он измеряет изменение напряжения на клеммах цепи. Густав Кирхгоф, известный немецкий физик, был первым, кто описал нам правила Кирхгофа еще в 1845 году.

Обзор первого закона Кирхгофа

Первому закону Кирхгофа давались различные названия, такие как узловое правило Кирхгофа, правило пересечения Кирхгофа, правило точек Кирхгофа, KCL или текущий закон Кирхгофа. Это прямое применение принципа сохранения электрического заряда. Закон просто гласит, что сумма токов, вытекающих из соединения, равна сумме токов, вытекающих из этого соединения. Соединение может быть любым узлом, присутствующим внутри схемы.KCL означает, что суммарный ток, втекающий в узел и выходящий из узла, всегда равен.

На основе оттока и притока электрического тока был проведен анализ всех узлов в цепи. Направления тока предполагались заранее, и направления тока в любом узле основывались на предположении. Исходное направление тока в цепи будет отражено в результате анализа. Но это будет возможно только в том случае, если от узла к узлу все направления тока согласованы.Математически первый закон Кирхгофа гласит, что сумма всех токов, входящих или выходящих из ноты в цепи, имеющей n ветвей, равна нулю. Можно также иметь хорошее представление о законе Ленца, законе Ома и концепциях моста Уитстона, чтобы узнать о законах Кирхгофа.

Использование KCL для решения схем

Чтобы продемонстрировать законы на практике, нам нужно рассмотреть несколько примеров из реальной жизни и понять их значение. Чтобы найти неизвестные параметры, чрезвычайно важно сначала понять законы концептуально.Во-первых, рассмотрим сеть или ответвления с предполагаемыми направлениями тока. Следующим необходимо определить конкретное соглашение о знаках для токов, входящих или исходящих из узла. Например, будем считать, что токи, входящие в узел, положительны, а токи, выходящие из узла, должны быть отрицательными. Это соглашение следует учитывать на протяжении всей задачи. Учитывая это соглашение, если мы применим правило соединения Кирхгофа, то получим следующее уравнение:

\[i_{1}(t) + i_{2}(t) — i_{3}(t) = 0\] Здесь мы рассмотрели ток i 1 и i 2 для входа в узел, а i3 — это ток, выходящий из узла.В совокупности ток, входящий в узел, эквивалентен току, выходящему из узла. Во многих задачах задается неизвестный ток, который либо входит, либо выходит из узла со всеми другими заданными значениями тока. Нужно найти неизвестное значение. Здесь можно легко применить текущий закон Кирхгофа, чтобы узнать значение, составив уравнение, как и раньше.

Преимущества закона Кирхгофа

Существуют различные преимущества использования законов Кирхгофа, благодаря которым они составляют основную часть основ раздела теории цепей.Во-первых, вычисление неизвестного напряжения и тока становится намного проще. Существует множество сложных цепей, которые замкнуты в структуре, где анализ цепей обычно немного сложен. Но с первым законом Кирхгофа анализ и расчет этих сложных цепей становятся управляемыми и простыми. Есть много других преимуществ, но это самые важные.

Решаемые примеры

1. Каковы основные законы анализа электрических цепей?

    1. Закон Фарадей

    2. Ньютона

      Ньютона

    3. Закон Эйнштейна

    4. KIRCHOFT

    Ответ: Вариант Д.

    2. Каков основной принцип, на котором основана KCL?

    1. В узле не может происходить накопление заряда.

    2. В узле возможно накопление заряда.

    3. Накопление заряда может быть возможным или невозможным в любых узлах.

    4. Узел может легко накапливать энергию.

    Ответ: Вариант А. 

    3. К какому из них применимо текущее правило Кирхгофа?

    1. Электронные устройства

    2. Цепи и сетки

    3. Электрические устройства

    4. Соединения и узлы

    9

    Заключение

    На этом мы завершаем тему первого закона Кирхгофа. Этот закон очень удобен при решении цепей в различных местах. Это одно из многих фундаментальных понятий в физике. Полное понимание этого, а также второго закона Кирхгофа сделает вас экспертом в решении схемных задач. Это также поможет вам получить отличные оценки на различных вступительных экзаменах, таких как JEE Mains, AIIMS, JIPMER, NEET и т. д.Чтобы снять с вас это напряжение, Vedantu создала для вас целый веб-сайт, посвященный физике. Здесь различные темы физики были подробно рассмотрены экспертами Веданту. Вы можете получить доступ к различным темам физики на официальном сайте Vedantu, а также в его мобильном приложении.

    Это поможет вам получить отличные оценки на предстоящих экзаменах, а также на различных вступительных экзаменах национального уровня. Они гарантируют, что вы получите место в желаемом колледже.

    Первое правило Кирхгофа (текущее правило или правило соединения)

    Он утверждает, что алгебраическая сумма токов в любом узле цепи равна нулю.

    ПРАВИЛА КИРХГОФА

    Закон Ома полезен только для простых схем. Для более сложных схем можно использовать правила Кирхгофа. найти силу тока и напряжение. Есть два обобщенных правила: i) правило Кирхгофа. текущее правило ii) правило напряжения Кирхгофа.

     

    Первое правило Кирхгофа (действующее правило или Правило соединения)

    В нем говорится, что алгебраическая сумма токов в любом узле цепи равна нулю. Это утверждение о сохранении электрического заряда. Все заряды, входящие в данный соединение в цепи должно покинуть это соединение, поскольку заряд не может накапливаться или исчезнуть на перекрестке.Ток, поступающий на переход, считается положительным и ток, выходящий из перехода, принимается отрицательным.


    Применение этого закона к развязке А на рис. 2.23

    я 1 + I 2 – I 3 – I 4 – I 5 = 0

    (или)

    I 1 + I 2 = I 3 + I 4 + I 5

    ПРИМЕР 2.20

    Из данной схемы найти значение I.


    Раствор

    Применение правила Кирхгофа до точки P в цепи,

    Стрелки указывают в сторону P положительны, а в сторону от P отрицательны.

    Следовательно, 0,2 А – 0,4 А + 0,6А – 0,5А + 0,7А – I = 0

    1,5 А – 0,9 А – I = 0

    0.6А – I = 0

    I = 0,6 А

    12th Physics: Current Electricity правило (текущее правило или правило соединения) | Объяснение, формулы, решенные примеры задач

    Закон Кирхгофа – обзор

    Хотя мощность излучения кажется естественным выбором для описания лучистого теплового потока, покидающего поверхность, она неадекватна для описания зависимости поля излучения от направления, в частности, внутри поглощающей/излучающей среды, где фотоны может быть не с поверхности.Поэтому, очень похоже на мощность излучения, мы определяем интенсивность излучения I, как поток энергии излучения на единицу телесного угла и единицу площади по нормали к лучам (в отличие от площади поверхности). Опять же, мы различаем спектральную и полную интенсивность . Таким образом,

    спектральная интенсивность, Iλ≡ поток энергии излучения/время/площадь, нормальная к лучам/телесный угол/длина волны, общая интенсивность, I≡ поток энергии излучения/время/площадь, нормальная к лучам/телесный угол.

    Опять же, спектральная и полная интенсивность связаны соотношением

    (1.32)I(r,sˆ)=∫0∞Iλ(r,sˆ,λ)dλ.

    Здесь r — вектор положения , определяющий положение точки в пространстве, а sˆ — единичный вектор направления, определенный в предыдущем разделе. В то время как мощность излучения зависит только от положения и длины волны, интенсивность излучения зависит, кроме того, от вектора направления sˆ. Мощность излучения можно связать с интенсивностью путем интегрирования по всем направлениям, направленным от поверхности. Рассматривая рис. 1.8, мы находим, что излучаемая энергия от дА в направлении sˆ и содержащаяся в пределах бесконечно малого телесного угла dΩ=sin⁡θdθdψ составляет, согласно определению интенсивности,

    Рис. 1.8. Зависимость между мощностью излучения черного тела и интенсивностью.

    I(r,sˆ)dApdΩ=I(r,sˆ)dAcos⁡θsin⁡θdθdψ,

    где dAp — площадь проекции дА по нормали к лучам (т.е. от направления −sˆ). Таким образом, интегрирование этого выражения по всем возможным направлениям дает полную энергию, испускаемую из дА , или, после деления на дА

    (1,33)E(r)=∫02π∫0π/2I(r,θ,ψ) cos⁡θsin⁡θdθdψ=∫2πI(r,sˆ)nˆ⋅sˆdΩ.

    Это выражение, конечно, справедливо и на спектральной основе.

    Направленное поведение интенсивности излучения, выходящего из абсолютно черного тела, легко получить из вариации закона Кирхгофа: Рассмотрим небольшую черную поверхность, подвешенную в центре изотермического сферического корпуса, как показано на рис. 1.9. Предположим, что корпус имеет (гипотетическое) поверхностное покрытие, отражающее все падающее излучение полностью и подобно зеркалу везде, кроме небольшой площади dAs, которое также отражает все падающее излучение, кроме небольшого интервала длин волн между λ и λ+ дλ. В этом небольшом диапазоне длин волн dAs ведет себя как черное тело. Теперь все излучение, выходящее из dA и направляющееся к сфере (за исключением света с длиной волны λ , идущего к dAs), будет отражаться обратно к dA , где оно будет поглощаться (поскольку dA черное). . Таким образом, чистый поток энергии от дА к сфере составляет, если вспомнить определения интенсивности и телесного угла,

    Рис. 1.9. Закон Кирхгофа для направленного поведения интенсивности абсолютно черного тела.

    Ibλ(T,θ,ψ,λ)(dAcos⁡θ)dΩsdλ=Ibλ(T,θ,ψ,λ)(dAcos⁡θ)(dAsR2)dλ,

    где dΩs – телесный угол, с которым dAs видно из дА . С другой стороны, также по закону Кирхгофа сфера не излучает никакого излучения (поскольку ничего не поглощает), кроме как свыше dAs на длине волны λ . Вся энергия, испускаемая dA, в конечном итоге вернется к себе, за исключением части, перехваченной dA . Таким образом, чистый поток энергии от сферы к дА равен

    Ibnλ(T,λ)dAsdΩdλ=Ibnλ(T,λ)dAs(dAcos⁡θR2)dλ,

    , где индекс n обозначает излучение в нормальное направление (θs=0,ψs произвольное), а d Ω — телесный угол, под которым dA видно из dAs. Теперь, согласно второму закону термодинамики, эти два потока должны быть равны для изотермической оболочки. Следовательно,

    Ibλ(T,θ,ψ,λ)=Ibnλ(T,λ).

    Поскольку направление (θ,ψ), по которому ориентируется dAs, достаточно произвольно, заключаем, что Ibλ не зависит от направления, или

    (1.34)Ibλ=Ibλ(T,λ) только.

    Подставив это выражение в уравнение (1.33), мы получим следующую зависимость между интенсивностью абсолютно черного тела и мощностью излучения:

    (1.35)Ebλ(r,λ)=πIbλ(r,λ).

    Из этого уравнения следует, что интенсивность, покидающая черное тело (или любую поверхность, исходящая интенсивность которой не зависит от направления, или диффузная ) может быть оценена по мощности излучения черного тела (или исходящему тепловому потоку) как

    (1,36)Ibλ( r,λ)=Ebλ(r,λ)/π.

    В литературе спектральная интенсивность черного тела часто упоминается как функция Планка. Характер направленности излучения абсолютно черного тела определяется путем сравнения интенсивности (поток энергии на телесный угол и площадь, нормальную к лучам ) и направленного испускаемого потока (поток энергии на телесный угол и на единицу площади поверхности). Направленный тепловой поток иногда называют направленной мощностью излучения, и

    Ebλ′(r,λ,θ,ψ)dA=Ibλ(r,λ)dAp, θ,ψ)=Ibλ(r,λ)cos⁡θ,

    , то есть направленный излучаемый поток черного тела зависит от косинуса полярного угла. Это иногда называют законом Ламберта ⁎⁎ или законом косинуса .

    > Законы Кирхгофа

    > Законы Кирхгофа

    Законы о радиации

    Законы Кирхгофа
    1. Первый закон: Горячее твердое тело, жидкость или плотный газ вообще не излучают излучение. длины волны («непрерывный спектр излучения»).Например, совершенно черное тело делает это. Если бы свет проходил через призму, вы бы видели все радуга цветов в непрерывной полосе.
    2. Второй закон: тонкий горячий газ на фоне более холодного фона испускает излучение на дискретном наборе изолированных длин волн. Эти дискретные, изолированные длины волн называются «эмиссионными линиями» спектра, потому что если бы вы пропустили излучение через призму, вы бы увидели изолированные линии разного цвета. Весь спектр называется спектр «эмиссионной линии».Длины волн эмиссионных линий уникальны для тип нейтрального атома или ионизированного атома, создающего эмиссионные линии.
    3. Третий закон: тонкий холодный газ перед более горячим твердым телом, жидкостью или плотным газом фон удаляет излучение от источника фона на специальных длины волны. Если полученное излучение пропустить через призму, были бы темные линии, наложенные на непрерывную полосу цветов из-за фона. Эти темные линии называются «линиями поглощения».» Длины волн линий поглощения уникальны для тип нейтрального атома или ионизированного атома, создающего эмиссионные линии.
    4. Если определенный тип газа образует линии поглощения при определенных длин волн, когда он находится перед горячим фоном, то когда тот тот же тип газа виден на более холодном фоне, он производит линии излучения на одной и той же длине волны.
    Объяснение первого закона Кирхгофа
    • Первый закон Кирхгофа сводится к излучению абсолютно черного тела, поскольку твердые тела и плотные газы испускают излучение подобно черным телам.
    Объяснение второго и третьего законов Кирхгофа
    • Разреженные газы не излучают и не поглощают излучение, как черные тела. Чтобы понять их испускание и поглощение, мы должны рассматривать строение атомов, как описывается квантовой механикой.
    • Боровская модель атома водорода: плотное ядро, содержащее единственный протон атома водорода (и, возможно, один или несколько нейтронов), окруженный электроном, который может находиться на одной из нескольких различных орбит.
    • уровень n=1 называется «основным состоянием» атома.
    • если электрон на одном из энергетических уровней попадает под свет, он может поглощать фотон ЕСЛИ этот фотон имеет энергию точно равна разности энергий между начальным энергетическим уровнем электрона и какой-то более высокий энергетический уровень, или если фотон имеет энергию большую чем разница энергий между начальным уровнем электрона и n=бесконечность уровень энергии. В этом последнем случае, если фотон поглощается, электрон выбивается из атома — то есть атом «ионизируется».
    • ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ: поскольку различные уровни энергии разнесены, некоторые фотоны не будут иметь точно нужное количество энергии заставить электрон перейти на другой уровень. Эти фотоны не поглощается атомом.
    • Электрон на энергетическом уровне выше основного состояния (т. е. с n > 1) может спонтанно излучать фотон и переходить на более низкий энергетический уровень. Энергия испущенного фотона как раз и есть разность энергий между начальный уровень и конечный уровень.
    • Итак, атомы испускают и поглощают фотоны только при определенных энергиях. Помните, каждый разная энергия фотона соответствует разной длине волны и частоте (вы должны просмотреть обсуждение длины волны, частоты и энергии в Глава 6).

    Вопрос: Астроном, изучающий конкретный космический объект, обнаруживает, что объект излучает свет только в определенных узких линиях излучения. Верное вывод, что этот объект

    • состоит из горячего плотного газа, окруженного разреженным газом?
    • состоит из горячего газа с низкой плотностью?
    • не может состоять из газов, но должен быть твердым объектом?
    • состоит из горячего плотного газа?
    Интересные моменты о законах Кирхгофа

    • Одно и то же облако газа может давать линии поглощения, если смотреть на него с одного ракурса (под которым облако появляется перед горячим фон) и эмиссионные линии, если смотреть под другим углом (при котором облако появляется на фоне холодного фона).
    • каждый тип газа имеет уникальный и присущий ему набор абсорбционных и линии излучения. Когда астрономы смотрят на астрономические объекты, они часто могут сказать, какие элементы присутствуют в объекте на основе эмиссии или линии поглощения, которые они видят.
    • Почему в спектрах звезд есть линии поглощения? Причина в том, что звезды очень горячие в своих ядрах, но становятся холоднее к своим поверхность. Излучение, которое мы видим от звезды, проходит через внешнюю более холодный газ на поверхности звезды.Поскольку этот внешний слой относительно тонкий и более холодный, чем нижние слои, он образует линию поглощения спектр.
    • Почему в спектрах звезд есть эмиссионные линии? Многие звезды окружены очень горячим разреженным газом (плазмой), который значительно горячее, чем у звезды. поверхность. Второй закон Кирхгофа в приведенном выше списке означает, что это горячий разреженный газ может выделять эмиссионные линии.
    Роль температуры.
    • электрона в атоме могут прыгать с одного энергетического уровня на более высокий энергетический уровень поглощая фотон или сталкиваясь с другими атомами. Почему? Оба столкновения электромагнитное излучение связано с электрическими полями.
    • Чем горячее газ, тем быстрее движутся его молекулы и тем больше энергия столкновений между атомами. Когда столкновения становятся более энергичными, они могут выбивать электроны на все более и более высокие энергетические уровни. Когда газ попадает достаточно горячие (выше 10 000 градусов Кельвина), столкновения настолько энергичны что значительная их часть может выбивать электроны прямо из атомов, ионизируя атомы.
    • Обычно при отсутствии энергичных столкновений все электроны в газе будут излучать фотоны, пока не перейдут в основное состояние.Это только когда столкновения, или когда фотоны из какого-либо источника, например как звезда проходит через газ, электроны переходят на более высокие энергетические уровни.
    • Какие условия необходимы звезде для образования бальмеровских линий поглощения? Помните, что линии поглощения возникают, когда фотоны проходят через внешний самый холодный слой звезды. Внутри этого слоя на уровне n=2 атома водорода должны быть электроны, иначе не будет бальмеровской линии поглощения. Если звезда слишком холодно, то столкновения не смогут выбить электроны в n=2 энергетический уровень.Если звезда слишком горячая, то столкновения будут такими эффективно, что весь водород на поверхности звезды будет ионизирован, и снова не будет бальмеровской линии поглощения.
    • Для каждого элемента и молекулы (молекула — это просто группа атомов), при разных температурах возможны разные линии поглощения и излучения. Таким образом, температура поверхности играет решающую роль в определении спектра излучение, которое испускает звезда.
    • Кроме того, непрерывное «чернотелоподобное» излучение звезды также критически зависит от температуры поверхности звезды.
    Вопрос: Звезда P Лебедя (в созвездии Лебедь, Лебедь) окружен обширной атмосферой с низкой плотностью. Его спектр состоит яркий непрерывный спектр с множеством темных узких линий поглощения и несколько ярких эмиссионных линий. Яркая непрерывная часть спектра производится
    • атмосфера звезды с низкой плотностью, излучающая свет во всех направлениях?
    • все части звезды, звездная поверхность и атмосфера в равной степени?
    • горячий, плотный, непрозрачный газ на поверхности звезды?
    • только часть атмосферы с низкой плотностью, которая находится между нами и поверхность звезды?

    Что такое первый закон Кирхгофа?

    Соммарио:

    1. Что такое первый закон Кирхгофа?
    2. Чем известен Кирхгоф?
    3. Что открыл Кирхгоф?
    4. Сколько законов названо в честь Густава Кирхгофа?
    5. Что такое формула KCL?
    6. Что такое закон Кирхгофа?
    7. Сколько существует правил Кирхгофа?
    8. Что такое правило петли Кирхгофа?
    9. Кирхгоф — русская фамилия?
    10. Что такое формула KCL и KVL?
    11. Что такое пример KCL?
    12. Что такое закон Кирхгофа и его применение?
    13. Что означает Kvl?
    14. Что такое состояние закона Ома?
    15. Что такое питание контура 4 20 мА?
    16. Что такое формула правила цикла?
    17. Какой национальности Кирхгоф?
    18. Какой национальности фамилия Кирхгоф?
    19. Что вы подразумеваете под KCL?

    Что такое первый закон Кирхгофа?

    Первый закон Кирхгофа применяется к токам в переходе в цепи . Он гласит, что в узле электрической цепи сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из соединения.

    Чем известен Кирхгоф?

    Густав Роберт Кирхгоф был немецким физиком, внесшим значительный вклад в фундаментальное понимание излучения черного тела, испускаемого нагретыми объектами, спектроскопии и электрических цепей .

    Что открыл Кирхгоф?

    Чезио Рубидио Густав Роберт Кирхгоф/Скоперте

    Сколько законов названо в честь Густава Кирхгофа?

    три закона Три закона Кирхгофа спектроскопии.

    Что такое формула KCL?

    Текущий закон Кирхгофа. На приведенной выше диаграмме токи обозначены буквами a, b, c, d и e. Согласно закону KCL входящие токи равны a,b,c,d, а выходящие токи равны e и f с отрицательным значением. Уравнение можно записать в виде. а+b+с+d= е + ж .

    Что такое закон Кирхгофа?

    Закон напряжения Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма всех напряжений в данной цепи будет равна нулю . Он также известен как закон петли в целом. … Это приведет к тому, что сумма всех разностей потенциалов компонентов, участвующих в данной цепи, должна быть равна нулю.

    Сколько существует правил Кирхгофа?

    два правила В два правила основаны соответственно на законах сохранения заряда и энергии. При расчете потенциала и тока с использованием правил Кирхгофа необходимо соблюдать ряд соглашений для определения правильных знаков различных терминов.

    Что такое правило петли Кирхгофа?

    Правило контура Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма разностей потенциалов, включая напряжения, подаваемые источниками напряжения и резистивными элементами, в любом контуре должна быть равна нулю.

    Кирхгоф — русская фамилия?

    Немецкий : от средневерхненемецкого kirche «церковь» + hof «двор», «двор», отсюда топографическое название человека, живущего рядом с кладбищем или на ферме, расположенной при церкви или принадлежащей церкви.

    Что такое формула KCL и KVL?

    Согласно закону Кирхгофа о напряжении (KVL), сумма всех напряжений вокруг контура равна нулю. … Согласно закону токов Кирхгофа (KCL), сумма всех токов, входящих в узел, равна сумме всех токов, выходящих из него .

    Что такое пример KCL?

    Текущий закон Кирхгофа (KCL) — это первый закон Кирхгофа, касающийся сохранения заряда, входящего и выходящего из соединения . Давайте рассмотрим простой пример действующего закона Кирхгофа (KCL) применительно к одиночному стыку. …

    Что такое закон Кирхгофа и его применение?

    Обзор первого закона Кирхгофа Это прямое применение принципа сохранения электрического заряда . Закон просто гласит, что сумма токов, вытекающих из соединения, равна сумме токов, вытекающих из этого соединения.Соединение может быть любым узлом, присутствующим внутри схемы.

    Что означает Kvl?

    Закон Кирхгофа о напряжении (KVL) — второй закон Кирхгофа, касающийся сохранения энергии в замкнутом контуре. Закон напряжения Густава Кирхгофа — второй из его фундаментальных законов, который мы можем использовать для анализа цепей.

    Что такое состояние закона Ома?

    Закон Ома, описание взаимосвязи между током, напряжением и сопротивлением. Величина постоянного тока через большое количество материалов прямо пропорциональна разности потенциалов или напряжению на материалах…. Закон Ома может быть выражен математически как V/I = R .

    Что такое питание контура 4 20 мА?

    Термин «питание от контура» просто означает, что рассматриваемое устройство получает питание от технологического сигнала 4-20 мА , подключенного к устройству . Это возможно, потому что ток одинаков во всей петле 4-20 мА, поэтому перепады напряжения, вызванные устройствами с питанием от петли, не влияют на токовый сигнал.

    Что такое формула правила цикла?

    Мы называем это правилом петли Кирхгофа.Мы измеряем разницу в напряжении в Вольтах (В). Когда у вас есть ток I в контуре, заданный в Амперах (А) и сопротивлении элементов цепи в Омах (Ом), мы можем найти разность напряжений на резисторе, используя формулу В = IR.

    Какой национальности Кирхгоф?

    Немецкий прусский Густав Роберт Кирхгоф/Nazionalità

    Какой национальности фамилия Кирхгоф?

    Немецкий : от средневерхненемецкого kirche «церковь» + hof «двор», «двор», отсюда топографическое название человека, живущего рядом с кладбищем или на ферме, расположенной при церкви или принадлежащей церкви.

    Что вы подразумеваете под KCL?

    Текущий закон Кирхгофа , часто сокращаемый до KCL, гласит, что «Алгебраическая сумма всех токов, входящих и исходящих из узла, должна равняться нулю». Этот закон используется для описания того, как заряд входит и выходит из точки соединения провода или узла на проводе.

    4.3 Правила Кирхгофа | Texas Gateway

    Применяя правила Кирхгофа, мы получаем уравнения, позволяющие находить неизвестные в цепях. Неизвестными могут быть токи, ЭДС или сопротивления.Каждый раз, когда применяется правило, создается уравнение. Если независимых уравнений столько же, сколько неизвестных, то задача решаема. При применении правил Кирхгофа вы должны принять два решения. Эти решения определяют знаки различных величин в уравнениях, которые вы получаете, применяя правила.

    Рисунок 4.26 и следующие пункты помогут вам правильно расставить знаки плюс или минус при применении правила цикла. Обратите внимание, что резисторы и ЭДС пересекаются при переходе от a к b.Во многих схемах будет необходимо построить более одного контура. При обходе каждой петли нужно следить за знаком изменения потенциала (см. пример 4.5).

    Пример 4.5 Расчет тока: использование правил Кирхгофа

    Найдите токи, протекающие в цепи на рис. 4.27.

    Рис. 4.27. Эта схема аналогична схеме на рис. 4.23, но указаны сопротивления и ЭДС. (Каждая ЭДС обозначена буквой E.) Токи в каждой ветви помечены и предполагается, что они движутся в показанных направлениях. В этом примере для нахождения токов используются правила Кирхгофа.

    Стратегия

    Эта цепь настолько сложна, что токи нельзя найти с помощью закона Ома и последовательно-параллельных методов — необходимо использовать правила Кирхгофа. Токи обозначены I1, I1, размер 12{I rSub { размер 8{1} } } {}I2, I2, размер 12{I rSub { размер 8{2} } } {} и I3I3 размер 12{I rSub { размер 8{3} } } {} на рисунке, и были сделаны предположения об их направлениях.Места на схеме обозначены буквами от a до h. В решении мы будем применять правила соединения и петли, ища три независимых уравнения, которые позволят нам найти три неизвестных тока.

    Раствор

    Начнем с применения первого правила Кирхгофа или правила соединения в точке а. Это дает

    4.54 I1=I2+I3I1=I2+I3 размер 12{I rSub { размер 8{1} } =I rSub { размер 8{2} } +I rSub { размер 8{3} } } {}

    начиная с I1I1 размер 12 {I rSub {размер 8{1} } } {} впадает в соединение, в то время как I2I2 размер 12{I rSub { размер 8{2} } } } {} и I3I3 размер 12{I rSub {размер 8{3} } } { } вытекать.Применение правила соединения в точке e приводит к точно такому же уравнению, так что никакой новой информации не получается. Это одно уравнение с тремя неизвестными — нужны три независимых уравнения, поэтому необходимо применить правило цикла.

    Теперь рассмотрим петлю abcdea. Переходя от a к b, мы пересекаем R2R2 размер 12{R rSub { размер 8{2} } } {} в том же (предполагаемом) направлении текущего I2,I2, размер 12{I rSub { размер 8{2} } } {} поэтому изменение потенциала равно −I2R2.−I2R2. size 12{ — I rSub { size 8{2} } R rSub { size 8{2} } } {} Затем, переходя от b к c, мы переходим от –– к +, так что изменение потенциала составляет +emf1.+ЭДС1. size 12{+»emf» rSub { size 8{1} } } {} Переход внутреннего сопротивления r1r1 size 12{r rSub { size 8{1} } } {} от c к d дает -I2r1.-I2r1. size 12{ — I rSub { size 8{2} } r rSub { size 8{1} } } {} Завершение цикла переходом от d к a снова пересекает резистор в том же направлении, что и его ток, давая изменение в потенциал -I1R1.-I1R1. size 12{ — I rSub { size 8{1} } R rSub { size 8{1} } } {}

    Правило цикла гласит, что изменения в сумме потенциалов равны нулю. Таким образом,

    4.55 -I2R2+эдс1-I2r1-I1R1=-I2(R2+r1)+эдс1-I1R1=0.-I2R2+эдс1-I2r1-I1R1=-I2(R2+r1)+эдс1-I1R1=0. размер 12{ — I rSub { размер 8{2} } R rSub { размер 8{2} } +»emf» rSub { размер 8{1} } — I rSub { размер 8{2} } r rSub { размер 8{ 1} } — I rSub { размер 8 {1} } R rSub { размер 8 {1} } = — I rSub { размер 8 {2} } \( R rSub { размер 8 {2} } +r rSub { размер 8 {1} } \) +»ЭДС» rSub { размер 8{1} } — I rSub { размер 8{1} } R rSub { размер 8{1} } =0} {}

    Подстановка значений из принципиальной схемы для сопротивления и ЭДС и отменив единицу ампер дает

    4.56 −3I2+18−6I1=0,−3I2+18−6I1=0. size 12{ — 3I rSub { size 8{2} } +»18″ — 6I rSub { size 8{1} } =0} {}

    Теперь применим правило цикла к aefgha (мы могли бы выбрать и abcdefgha) аналогично дает

    4.57 +I1R1+I3R3+I3r2-ЭДС2= +I1R1+I3R3+r2-ЭДС2=0.+I1R1+I3R3+I3r2-ЭДС2= +I1R1+I3R3+r2-ЭДС2=0. размер 12{+I rSub { размер 8{1} } R rSub { размер 8{1} } +I rSub { размер 8{3} } R rSub { размер 8{3} } +I rSub { размер 8{3} } r rSub { размер 8{2} } — «emf» rSub { размер 8{2} } «=+»I rSub { размер 8{1} } R rSub { размер 8{1} } +I rSub { размер 8 {3} } левый (R rSub { размер 8{3} } +r rSub { размер 8{2} } правый ) — «emf» rSub { размер 8{2} } =0} {}

    Обратите внимание, что знаки обратным по сравнению с другим циклом, потому что элементы перемещаются в противоположном направлении. С введенными значениями это становится

    4,58 +6I1+2I3-45=0,+6I1+2I3-45=0. size 12{+6I rSub { size 8{1} } +2I rSub { size 8{3} } — «45»=0} {}

    Этих трех уравнений достаточно для решения трех неизвестных токов. Сначала решите второе уравнение для I2.I2. размер 12 {I rSub { размер 8 {2} } } {}

    4.59 I2=6−2I1I2=6−2I1 размер 12{I rSub { размер 8{2} } =6 — 2I rSub { размер 8{1} } } {}

    Теперь решите третье уравнение для I3.I3. размер 12 {I rSub { размер 8 {3} } } {}

    4,60 I3=22.5−3I1I3=22,5−3I1 размер 12{I rSub { размер 8{3}} =»22″ «.» 5 — 3I rSub { size 8{1} } } {}

    Подстановка этих двух новых уравнений в первое позволяет найти значение для I1.I1. размер 12{I rSub {размер 8{1} } } {}

    4.61 I1=I2+I3=(6−2I1)+(22,5−3I1)=28,5−5I1I1=I2+I3=(6−2I1)+(22,5−3I1)=28,5−5I1 размер 12{I rSub { размер 8 {1} } = I rSub { размер 8 {2} } + I rSub { размер 8 {3} } = \( 6 — 2I rSub { размер 8 {1} } \) + \ («22» «.» 5 — 3I rSub { размер 8 {1} } \) = «28» «.» 5 — 5I rSub { размер 8{1} } } {}

    Объединение терминов дает

    4. 62 6I1=28,5 и 6I1=28,5 и размер 12{6I rSub { размер 8{1} } =»28″ «.» 5} {}4,63 I1=4,75 A.I1=4,75 A. размер 12{I rSub { размер 8{1} } =4 «.» «75»» A»} {}

    Подстановка этого значения для I1I1 size 12{I rSub { size 8{1} } } {} обратно в четвертое уравнение дает

    4,64 I2=6-2I1=6-9,50I2=6-2I1=6-9,50 размер 12{I rSub { размер 8{2} } =6 — 2I rSub {размер 8{1} } =6 — 9 «.» «50»} {}4,65 I2=-3,50 A.I2=-3,50 A. размер 12{I rSub { размер 8{2} } = — 3 «.» «50»» A»} {}

    Знак «минус» означает, что I2I2 размер 12{I rSub { размер 8{2} } } {} течет в направлении, противоположном предполагаемому на рисунке 4.27.

    Наконец, подстановка значения I1I1 size 12{I rSub { size 8{1} } } {} в пятое уравнение дает

    4,66 I3=22,5−3I1=22,5−14,25I3=22,5−3I1=22,5−14,25 размер 12{I rSub { размер 8{3} } =»22″ «.» 5 — 3I rSub {размер 8{1}} =»22″ «.» 5 — «14» «. «25»} {}4,67 I3=8,25 A.I3=8,25 A. размер 12{I rSub { размер 8{3} } =8 «.» «25»»А»} {}

    Обсуждение

    Просто для проверки отметим, что действительно I1=I2+I3. I1=I2+I3. size 12{I rSub { size 8{1} } =I rSub { size 8{2} } +I rSub { size 8{3} } } {} Результаты также можно проверить, введя все значения в поле уравнение для петли abcdefgha.

    Теоретически материал в этом разделе верен. Мы должны быть в состоянии проверить это, произведя измерения тока и напряжения. На самом деле, некоторые из устройств, используемых для проведения таких измерений, представляют собой прямое применение принципов, рассмотренных до сих пор, и рассматриваются в следующих модулях. Как мы увидим, отсюда вытекает очень простой, даже глубокий факт: проведение измерения изменяет измеряемую величину.

    Первый закон Кирхгофа – Действующий закон

    Описание изображения

    На изображении показана диаграмма, которая через электрическую цепь объясняет первый закон физика Кирхгофа о том, что сумма сил электрических токов, входящих в узел цепи, равна сумме сил тех, которые выходят из этого узла. общий узел сети и равен нулю.

    Общий сетевой узел расположен в центре, представлен рельефным кругом.

    Ветви сети между электрическими компонентами отмечены жирными линиями.

    Два электрических тока, которые встречаются в центральной общей точке и входят через нее, изображаются двумя стрелками, направленными вниз и вправо, с кончиком, направленным к центру.

    Ток, начинающийся справа, проходит через источник, который представлен лампочкой или лампой, обозначенной специальным символом, соответственно маленьким пустым кружком, перечеркнутым в центре знаком x.

    Два электрических тока, которые встретились в центральной общей точке и вышли из нее, показаны еще двумя стрелками, вверх и влево, кончиком наружу, соответственно вверх и влево.

    Восходящий ток выходит из узла и проходит через резистор, продолжая свой путь.

    Резистор вверху, слева, является компонентом электрической цепи с ролью уменьшения текущего напряжения между двумя точками и выделен пустым прямоугольником.

    Ток слева выходит из узла и входит в электрическую батарею, продолжая свой путь.

    Электрическая батарея представлена ​​специальным символом, соответственно, двумя параллельными линиями, расположенными между ними, причем более длинная линия находится слева, а более короткая справа, что обозначается плюсом и минусом для ее электрических зарядов.

    Общая информация

    Густав Кирхгоф, немецкий физик, разработал два закона, связанных с сохранением электрического тока в электрических цепях.

    Прежде всего, давайте подытожим, что означает электрическая цепь: это путь, по которому электрический ток должен пройти между источником питания и устройством с электрическим питанием. Циркуляция или перемещение электрического тока между источником и потребителем достигается с помощью электрических проводников, таких как соединительные провода. Чтобы иметь более четкое представление об электрической цепи, мы опишем простую схему, состоящую из батареи, двух соединительных проводов и электродвигателя.Мы знаем, что у батареи есть две клеммы, то есть два конца, через которые ее можно подключить к источнику питания. В случае постоянного тока (DC), который присутствует в батарее, движение электронов, представленное электрическим током, всегда происходит от положительного вывода к отрицательному. На двух концах двигателя крепятся два соединительных провода. Если мы коснемся двух проводов от двигателя к клеммам аккумулятора, то будет создана электрическая цепь.Ток будет поступать через положительный конец, проходить через катушку двигателя и выходить через отрицательный конец, возвращаясь к аккумулятору. Электрический ток, проходящий через двигатель, определяет его работу. Сначала можно было бы сказать, что это вечный процесс, который бесконечен, если только мы не отключим электрическую цепь. Однако, поскольку часть электрического тока преобразуется во вращательное движение, то есть не возвращается туда, откуда возникла, ток от батареи со временем будет израсходован.

    Чтобы понять законы Кирхгофа, мы должны знать основные элементы электрической сети. Электрическая сеть или энергосистема может состоять из одного или нескольких источников электроэнергии, а также одного или нескольких потребителей. Основные элементы:

    • сетевой узел или узел, означающий точку, в которой не менее трех соединительных проводов соединены друг с другом;
    • ветвь сети, то есть область между двумя последовательными узлами;
    • сетевой контур, означающий замкнутый многоугольный путь, образованный последовательностью нескольких источников или потребителей электрического тока.

    Первый закон Кирхгофа относится к сохранению электрического заряда в узле сети. Далее приведем текст закона: «алгебраическая сумма сил электрических токов, сходящихся в узле сети, равна нулю» или «сумма токов, входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из этого узла» (1) . Это означает, что в любом данном узле сети сумма электрических токов, поступающих в этот узел, всегда будет равна сумме существующих в нем электрических токов.

    В заключение, зная текст законов Кирхгофа, мы можем констатировать, что эти законы полезны при решении уравнений с одним или несколькими неизвестными или переменными относительно напряжения и силы электрического тока в определенных точках в пределах электрической сети на основе некоторых уже известные данные.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.