Das zweite Kirchhoffsche Gesetz verstehen
Das zweite Kirchhoffsche Gesetz besagt, dass die Summe der Änderungen des elektrischen Potenzials in einem geschlossenen Stromkreis null ist. Es basiert auf dem Energieerhaltungssatz, der besagt, dass Energie erhalten bleibt.
Um dies besser zu verstehen, stellen Sie sich eine elektrische Ladung vor, die sich in einem geschlossenen Stromkreis bewegt, wie in der Abbildung rechts. Wenn elektrische Ladung durch ein elektrischer Widerstand (R) Die elektrische potenzielle Energie nimmt ab, da sie im Widerstand verbraucht wird. Durchfließt die elektrische Ladung einen weiteren elektrischen Widerstand, nimmt die elektrische potenzielle Energie erneut ab, da sie auch hier wieder verbraucht wird. Fließt die elektrische Ladung hingegen durch eine Spannungsquelle von niedrigem zu hohem Potenzial, so nimmt die elektrische potenzielle Energie zu. Kehrt sie zu ihrem Ausgangspunkt zurück, elektrische potenzielle Energie Dasselbe gilt wie zuvor, wo die Änderung der elektrischen potenziellen Energie null ist. Wendet man das zweite Kirchhoffsche Gesetz auf einen Stromkreis an, verwendet man die Änderung der elektrischen Spannung, nicht die Änderung der elektrischen potenziellen Energie.
Eine Schaltung wie die im obigen Bild kann analysiert werden mit Ohmsches Gesetz (V = IR) und die Formel Serienwiderstand atau ParallelwiderstandKomplexere Schaltungen, wie die unten abgebildete, können analysiert werden mithilfe von Kirchhoffs erstes Gesetz Dan Kirchhoffs zweites Gesetz.
Hier sind einige Vorzeichenregeln für die Anwendung des zweiten Kirchhoffschen Gesetzes zur Analyse eines Stromkreises.
ErstensWählen Sie die Stromrichtung zufällig, entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Ist das Ergebnis negativ, fließt der Strom in die entgegengesetzte Richtung. Ist das Ergebnis positiv, fließt der Strom in die gleiche Richtung wie er gewählt wurde.
ZweitensBeim Durchlaufen einer elektrischen Spannungsquelle von hohem Potenzial zu niedrigem Potenzial (+ nach -) nimmt die elektrische Spannung ab, sodass sie einen negativen Wert annimmt.ΔV = –εUmgekehrt führt ein Wechsel von niedrigem zu hohem Potenzial (von - nach +) zu einer Erhöhung der elektrischen Spannung, sodass die elektrische Spannung einen positiven Wert annimmt (ΔV = ε).
KetigaBeim Durchfließen eines elektrischen Widerstands ist die elektrische Spannung negativ (ΔV = –IR), wenn die Leiterschleife in Stromrichtung verläuft. Verläuft die Leiterschleife hingegen entgegen der Stromrichtung, ist die elektrische Spannung positiv (ΔV = IR).
Beispielfrage 1:
R1 = 200 Ω und R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Berechnen Sie die Stromstärke im Stromkreis mithilfe des zweiten Kirchhoffschen Gesetzes!
Diskussion
Die Stromrichtung ist im Uhrzeigersinn.
– IR1 – IR2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
Ich = 12 / 500
I = 0,024 Ampere
Berechnet nach dem Ohmschen Gesetz und der Formel für die Reihenschaltung von Widerständen:
R = R.1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Formel des Ohmschen Gesetzes:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Ampere.
Beispielfrage 2:
R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volt, ε2 Die Spannung beträgt 12 Volt. Berechnen Sie die Stärke und Richtung des elektrischen Stroms im Stromkreis!
Diskussion
Wählt man die Richtung des elektrischen Stroms, so entspricht die Richtung der Schleife der Drehrichtung im Uhrzeigersinn.
– IR1 – IR2 - ε1 – IR3 + ε2 = 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
Ich = 3 / 600
I = 0,005 Ampere
Der elektrische Strom hat einen positiven Wert, daher ist seine Richtung die gleiche wie die gewählte Richtung.
In diesem Problem gibt es nur eine Schleife, auf Beispiel für das Kirchhoffsche Gesetz Es gibt Stromkreise mit mehreren Schleifen, sodass bei den Berechnungen auch das erste Kirchhoffsche Gesetz zum Einsatz kommt, und es besteht die Möglichkeit, dass die Richtung der Schleife der Richtung des elektrischen Stroms entgegengesetzt ist.
