Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja

1. Na osnovu slike prikazane ispod, ako je _I1 = 5A, I2 ₌ 3A, I3 ₌ 6A, tada je _I4 = ………

Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja 1 Rešenje:

Kirchhoffovo prvo pravilo kaže da zbir svih struja koje ulaze u spoj mora biti jednak zbiru svih struja koje izlaze iz spoja.

I ₁ i I ₂ ulaze u raskrsnicu, dok I ₃ i I ₄ izlaze.

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 + _I2 = _I3 + _I4

5 + 3 = 6 + 1 ₄

8 = 6 + _1/4

I ₄ = 8 – 6

I² = ₄ ampera

2. Ako je _I1 = I3 _, onda je _I4 =……..

Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja 2 Poznato:

I1 = _{I3 =}₂ ampera

I² = ₂ ampera

I5 = ₄ ampera

Traži se: Ja ₄

Rešenje:

I ₁ i I ₄ ulaze u raskrsnicu, dok I ₂ , I ₃ i I ₅ izlaze.

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 + _I4 = _I2 + _I3 + _I5

2 + 1 ₄ = 3 + 2 + 4

2 + 1 ₄ = 9

I ₄ = 9 – 2

I ₄ = 7 amper

3. Ja ₁ = …….

Rešenje: Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja 3

Ulazim u raskrsnicu, dok I ₁ , I ₂ i I ₃ izlaze.

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I = _I1 + _I2 + _I3

7 A = I ₁ + 1 A + 4 A

7 A = I ₁ + 5 A

7 A – 5 A = I ₁

I1 = ₂ ampera

4. I ₂ = ………

Wanted: I₂

Rešenje:

I ₁ ulazi u raskrsnicu, dok I _2, I ₃ i I ₄ izlaze.

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 = _I2 + _I3 + _I4

6 = 1 ₂ + 3 + 1

6 = 1 ₂ + 4

I2 = 6 – ₄

I² = ₂ ampera

5. Ako je _I² = 1/4 I¹ _, tada je _I³ = ………

Poznato: Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja 5

I1 = 600 _miliampera

Traži se: Ja ₃

Rešenje:

I ₂ = 1/4 I ₁ = 1/4 (600 mA) = 150 mA

I ₁ ulazi u raskrsnicu, dok I ₂ i I ₃ izlaze.

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 = _I2 + _I3

600 mA = 150 mA + _I³

I³ = 600 mA – 150 _mA

I3 = 450 _mA

6. Na osnovu donje slike, pronađite I!

Rešenje:

Primijenite prvo Kirchhoffovo pravilo:

3 + 5 + 2 = 7 + 1 Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi i rješenja 10

10 = 7 + 1

10 – 7 = 1

I = 3 ampera

7. Na osnovu donje slike, ako je _I1 = 4 A, I2 ₌ 3 A, I4 ₌ 7 A, _I5 = 4 A, odredite _I3.

Rešenje:

Električna struja koja ulazi u spoj = I1 ₊ I3 ₌ 4A + _I3

Električna struja koja napušta spoj = I₂+ I₄+ I₅ = 3 A + 7 A + 4 A = 14 A

14 A = 4 A + _I³

I³ = ₁₄ A – 4 A

I³ = ₁₀ A

Koji je osnovni princip iza Kirchhoffovog prvog pravila?
- odgovorPrimarni princip iza Kirchhoffovog prvog pravila je očuvanje električnog naboja. To podrazumijeva da se naboj ne gubi ni u jednom čvoru ili spoju u strujnom kolu.
Ako postoje tri struje, $I_{1}$ , $I_{2}$ , I $I_{3}$ , konvergiraju na čvoru i $I_{1}$ ulazi dok $I_{2}$ i $I_{3}$ odlaze, kako se KCL izražava za ovaj čvor?
- odgovorPrema KCL-u, $I_{1} = I_{2} + I_{3}$ .
Zašto je KCL važan u analizi električnih kola?
- odgovorKCL pruža fundamentalno ograničenje koje svako valjano rješenje problema u strujnom kolu mora zadovoljiti, osiguravajući da se ponašanje struja u mreži pridržava principa očuvanja naboja.
Da li KCL važi samo za jednosmjerna strujna kola ili i za naizmjenična strujna kola?
- odgovorKCL važi i za jednosmjerna i za naizmjenična kola. To je odraz zakona očuvanja naboja, koji je univerzalan, bez obzira na to kako se struje mijenjaju tokom vremena.
U kolu s nekoliko čvorova, da li je potrebno primijeniti KCL na svaki čvor kako bi se kolo u potpunosti analiziralo?
- odgovorNe uvijek. Iako KCL možete primijeniti na svaki čvor, često je analiza podskupa čvorova dovoljna da se utvrdi ponašanje cijelog kola.
Kakav je odnos koncepta "uzemljenja" ili referentnog čvora u kolu i KCL-a?
- odgovorUzemljenje ili referentni čvor služi kao zajednička referentna tačka za napone u kolu. Primjena KCL-a na ovaj čvor, kao i na bilo koji drugi čvor, osigurava da je zbir struja nula. Uzemljenje ne utiče na primjenjivost ili ishod KCL-a.
Ako čvor ima samo dvije grane povezane s njim, a struja u jednoj grani je poznata, da li je potrebno izračunati struju u drugoj grani koristeći KCL?
- odgovorNe, ako je struja u jednoj grani poznata i postoje samo dvije grane povezane s čvorom, struja u drugoj grani je jednostavno negativna vrijednost poznate struje (što ukazuje na to da je u suprotnom smjeru).
Kakva je veza između ponašanja kondenzatora u strujnom kolu i KCL-a?
- odgovorIako kondenzatori mogu skladištiti naboj, brzina naboja koja ulazi u kondenzator jednaka je brzini naboja koja napušta njegov drugi terminal. Stoga, čak i kod kondenzatora, neto struja na čvoru (uključujući čvor na jednom terminalu kondenzatora) je nula, a KCL ostaje važeći.
U praktičnim kolima sa stvarnim komponentama, da li se KCL savršeno drži ili postoje izuzeci?
- odgovorU idealnoj analizi kola, KCL se savršeno drži. U stvarnim situacijama, komponente mogu imati male struje curenja ili parazitske efekte, ali za većinu praktičnih svrha i analiza pretpostavlja se da KCL važi.
Kada se mogu koristiti i Kirchhoffovo prvo (strujno) i drugo (naponsko) pravilo pri analizi strujnog kola?

odgovorU mnogim složenim strujnim kolima, posebno onima s više petlji i čvorova, i KCL (prvo pravilo) i Kirchhoffov zakon napona (drugo pravilo) koriste se zajedno za postavljanje sistema jednačina koje se zatim mogu riješiti kako bi se odredile nepoznate struje i naponi u cijelom strujnom kolu.