تنص قاعدة كيرشوف الثانية على أن التغير في الجهد الكهربائي على محيط دائرة كهربائية مغلقة يساوي صفرًا. وتستند هذه القاعدة إلى قانون حفظ الطاقة، الذي ينص على أن الطاقة غير محدودة.
لفهم هذا بشكل أفضل، تخيل الشحنة الكهربائية وهي تتحرك في دائرة مغلقة، كما هو موضح في الشكل. عندما تمر شحنة كهربائية عبر... المقاومة الكهربائية (R)، الـ طاقة الوضع الكهربائية تنخفض طاقة الوضع الكهربائية لأنها تُستخدم على هذه المقاومات. إذا مرت الشحنة الكهربائية عبر مقاومة كهربائية أخرى، فإنها تنخفض مرة أخرى لأنها تُستخدم مجددًا على المقاومة. علاوة على ذلك، عندما تمر الشحنة الكهربائية عبر مصدر الجهد من جهد منخفض إلى جهد مرتفع، تزداد طاقة الوضع الكهربائية. وعندما تعود إلى نقطتها الأصلية، تكون طاقة الوضع الكهربائية كما كانت من قبل، حيث يكون التغير في طاقة الوضع الكهربائية صفرًا. عند تطبيق كيرشوفالقاعدة الثانية للدائرة الكهربائية هي أننا نستخدم التغير في الجهد الكهربائي، وليس التغير في طاقة الوضع الكهربائية.
يمكن تحليل الدائرة الموضحة في الشكل أعلاه باستخدام قانون أوم (V = IR) ومعادلة المقاومة على التوالي أو المقاومة على التوازي. أما الدوائر الأكثر تعقيدًا، مثل تلك الموضحة في الشكل، فيمكن تحليلها باستخدام قاعدة كيرشوف الأولى وقاعدة كيرشوف الثانية.
فيما يلي بعض القواعد المهمة عند استخدام قاعدة كيرشوف الثانية لتحليل الدائرة الكهربائية.
أولاً ، حدد اتجاه التيار، سواء كان مع عقارب الساعة أو عكسها. إذا كانت الإجابة سالبة، فإن الاتجاه الفعلي للتيار الكهربائي هو الاتجاه المحدد. أما إذا كانت الإجابة موجبة، فإن الاتجاه الفعلي للتيار الكهربائي هو نفسه الاتجاه المحدد.
ثانيًا ، عند مرور تيار كهربائي عبر مصدر جهد من جهد عالٍ إلى جهد منخفض (من - إلى -)، ينخفض الجهد الكهربائي ليصبح سالبًا (ΔV = -ε). وعلى العكس، عند انتقاله من جهد منخفض إلى جهد عالٍ (من - إلى -)، يرتفع الجهد الكهربائي ليصبح موجبًا (ΔV = ε).
ثالثًا ، عند مرور التيار الكهربائي عبر مقاومة كهربائية، إذا كان اتجاه الحلقة في اتجاه التيار الكهربائي، يكون الجهد سالبًا (V = – IR). وعلى العكس، إذا كان اتجاه الحلقة معاكسًا لاتجاه التيار الكهربائي، يكون الجهد الكهربائي موجبًا (ΔV = IR).
مثال توضيحي 1:
R1 = 200 أوم و R2 = 300 أوم. ε = 12 فولت. احسب التيار الكهربائي المتدفق في الدائرة باستخدام كيرشوفالقاعدة الثانية!
حل:
اتجاه عقارب الساعة.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
- 500 I + 12 = 0
-500 I = -12
أنا = 12/500
أنا = 0.024 أ
إذا تم حسابها باستخدام قانون أوم وصيغة مجموعة المقاومات الموصولة على التوالي:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 Ω.
معادلة قانون أوم:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 أمبير.
مثال توضيحي 2:
R1 = 100 Ω، R2 = 200 Ω، R3 = 300 Ω، ε1 = 9 فولت، ε2 = 12 فولت. احسب مقدار واتجاه التيار الكهربائي في الدائرة!
حل:
حدد اتجاه التيار الكهربائي، ويكون اتجاه الحلقة هو نفسه اتجاه عقارب الساعة.
– IR 1 – IR 2 – ε 1 – IR 3 + ε 2 = 0
-100 I - 200 I - 9 - 300 I + 12 = 0
-100 I - 200 I - 300 I + 3 = 0
- 600 I + 3 = 0
-600 I = -3
أنا = 3/600
أنا = 0.005 أ
التيار الكهربائي موجب بحيث يكون اتجاهه هو نفس الاتجاه المختار.
