Kirchhoffi teine ​​reegel

Kirchhoffi teine ​​reegel väidab, et elektrilise potentsiaali muutus suletud vooluringi ümbermõõdul on null. Kirchhoffi teine ​​reegel põhineb energia jäävuse seadusel, mis väidab, et energia on igavene.

Selle paremaks mõistmiseks kujutlege elektrilaengu liikumist suletud ahelas, nagu joonisel näidatud. Kui elektrilaeng läbib elektritakistus (R), see elektriline potentsiaalne energia väheneb, kuna seda kasutatakse nendel takistustel. Kui elektrilaeng läbib teist elektritakistust, väheneb elektripotentsiaalenergia uuesti, kuna seda kasutatakse uuesti takistusel. Lisaks, kui elektrilaeng läbib pingeallikat madalalt potentsiaalilt kõrgele potentsiaalile, suureneb elektripotentsiaalenergia. Kui see naaseb oma algpunkti, on elektripotentsiaalenergia sama mis enne, kus elektripotentsiaalenergia muutus on null. Rakendamisel Kirchhoffelektriahela teine ​​reegel on see, et me kasutame elektripinge muutust, mitte elektrilise potentsiaalse energia muutust.

Ülaltoodud joonisel kujutatud vooluringi saab analüüsida Ohmi seaduse (V = IR) ja jada- või paralleeltakistuse võrrandi abil. Keerulisemaid vooluringe, nagu joonisel kujutatud, saab analüüsida Kirchhoffi esimese ja Kirchhoffi teise reegli abil.

Siin on mõned olulised reeglid Kirchhoffi teise reegli kasutamisel vooluringi analüüsimiseks.

esimene, vali voolu suund, kas päripäeva või vastupäeva. Kui vastus on eitav, on elektrivoolu tegelik suund otsustatud voolu suunas. Kui vastus on jaatav, on elektrivoolu tegelik suund sama, mis valitud voolu suund.

Teine, kui pingeallikast läbitakse kõrgelt potentsiaalilt madalale potentsiaalile (kuni -), väheneb elektriline pinge nii, et pinge on negatiivne (ΔV = -ε). Vastupidiselt, kui see liigub madalalt potentsiaalilt kõrgele potentsiaalile (- kuni), suureneb elektriline pinge nii, et pinge on positiivne (ΔV = ε).

Kolmas, kui see läbib elektritakistust ja silmus on elektrivoolu suunas, on pinge negatiivne (V = –IR). Vastupidiselt, kui silmuse suund on elektrivoolu suunale vastupidine, on elektripinge positiivne (ΔV = IR).

Näidisülesanne 1:

R₁ = 200 Ω ja R₂ = 300 Ω. ε = 12 volti. Arvutage vooluringis voolav elektrivool, kasutades valemit Kirchhoffteine ​​reegel!

Lahendus:

Päripäeva suund.

– IR₁ – IR₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

Ma = 1 000 000 / 500

I = 0.024A

Kui arvutatakse Ohmi seaduse ja järjestikku ühendatud takistite kombinatsiooni valemi abil:

R = R₁ + R₂ = 200 + 300 = 500 Oh.

Ohmi seaduse võrrand:

V = IR

I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A.

Näidisülesanne 2:

R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω, R₃ = 300 Ω, ε₁ = 9 volti, ε₂ = 12 volti. Arvuta vooluahelas oleva elektrivoolu suurus ja suund!

Lahendus:

Valige elektrivoolu suund ja silmuse suund on sama mis päripäeva.

– 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

Ma = 1 000 000 / 600

I = 0.005A

Elektrivool on positiivne, nii et suund on sama, mis valitud suund.