Ο δεύτερος κανόνας του Kirchhoff δηλώνει ότι η μεταβολή του ηλεκτρικού δυναμικού στην περιφέρεια ενός κλειστού κυκλώματος είναι μηδέν. Ο δεύτερος κανόνας του Kirchhoff βασίζεται στον νόμο διατήρησης της ενέργειας, ο οποίος δηλώνει ότι η ενέργεια είναι αιώνια.
Για να το κατανοήσετε καλύτερα, φανταστείτε το ηλεκτρικό φορτίο να κινείται σε ένα κλειστό κύκλωμα, όπως στο σχήμα. Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο διέρχεται από ένα ηλεκτρική αντίσταση (R), το ηλεκτρική δυναμική ενέργεια μειώνεται επειδή χρησιμοποιείται σε αυτές τις αντιστάσεις. Εάν το ηλεκτρικό φορτίο περάσει από μια άλλη ηλεκτρική αντίσταση, η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια μειώνεται ξανά επειδή χρησιμοποιείται ξανά στην αντίσταση. Επιπλέον, όταν το ηλεκτρικό φορτίο περνάει από την πηγή τάσης από χαμηλό δυναμικό σε υψηλό δυναμικό, η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια αυξάνεται. Όταν επιστρέφει στο αρχικό του σημείο, η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια είναι η ίδια όπως πριν, όπου η μεταβολή στην ηλεκτρική δυναμική ενέργεια είναι μηδέν. Κατά την εφαρμογή KirchoffΣύμφωνα με τον δεύτερο κανόνα του σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, χρησιμοποιούμε την αλλαγή στην ηλεκτρική τάση και όχι την αλλαγή στην ηλεκτρική δυναμική ενέργεια.
Το κύκλωμα όπως στο παραπάνω σχήμα μπορεί να αναλυθεί χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm (V = IR) και την εξίσωση για αντίσταση σε σειρά ή παράλληλη αντίσταση. Πιο σύνθετα κυκλώματα όπως αυτό του σχήματος μπορούν να αναλυθούν χρησιμοποιώντας τον πρώτο κανόνα του Kirchhoff και τον δεύτερο κανόνα του Kirchhoff.
Ακολουθούν ορισμένοι σημαντικοί κανόνες κατά τη χρήση του δεύτερου κανόνα του Kirchhoff για την ανάλυση ενός κυκλώματος.
Αρχικά , επιλέξτε την κατεύθυνση του ρεύματος, είτε δεξιόστροφα είτε αριστερόστροφα. Εάν η απάντηση είναι αρνητική, η πραγματική κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι προς την κατεύθυνση του ρεύματος που έχει αποφασιστεί. Εάν η απάντηση είναι θετική, η πραγματική κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η ίδια με την κατεύθυνση του επιλεγμένου ρεύματος.
Δεύτερον , όταν μια πηγή τάσης διέρχεται από ένα υψηλό δυναμικό σε ένα χαμηλό δυναμικό (- έως), υπάρχει μείωση της ηλεκτρικής τάσης έτσι ώστε η τάση να είναι αρνητική (ΔV = -ε). Αντίθετα, εάν μετακινηθεί από ένα χαμηλό δυναμικό σε ένα υψηλό δυναμικό (- έως), υπάρχει αύξηση της ηλεκτρικής τάσης έτσι ώστε η τάση να είναι θετική (ΔV = ε).
Τρίτον , όταν διέρχεται από ηλεκτρική αντίσταση, αν ο βρόχος είναι προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος, η τάση είναι αρνητική (V = – IR). Αντίθετα, αν η κατεύθυνση του βρόχου είναι αντίθετη από την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος, η ηλεκτρική τάση είναι θετική (ΔV = IR).
Δείγμα προβλήματος 1:
R1 = 200 Ω και R2 = 300 Ω. ε = 12 Βολτ. Υπολογίστε το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα χρησιμοποιώντας Kirchoffο δεύτερος κανόνας!
Λύση:
Η κατεύθυνση της δεξιόστροφης κατεύθυνσης.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 Ι – 300 Ι + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 Ι = – 12
Ι = 12 / 500
I = 0.024 Α
Αν υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm και τον τύπο για τον συνδυασμό αντιστάσεων σε σειρά:
R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Εξίσωση του νόμου του Ohm:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A.
Δείγμα προβλήματος 2:
R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Βολτ, ε2 = 12 Βολτ. Υπολογίστε το μέγεθος και την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα!
Λύση:
Επιλέξτε την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος και η κατεύθυνση του βρόχου θα είναι η ίδια με την δεξιόστροφη κατεύθυνση.
– IR 1 – IR 2 – ε 1 – IR 3 + ε 2 = 0
– 100 Ι – 200 Ι – 9 – 300 Ι + 12 = 0
– 100 Ι – 200 Ι – 300 Ι + 3 = 0
– 600 I + 3 = 0
– 600 Ι = – 3
Ι = 3 / 600
I = 0.005 Α
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι θετικό, επομένως η κατεύθυνση είναι η ίδια με την επιλεγμένη κατεύθυνση.
