Annað lögmál Kirchhoffs

Að skilja annað lögmál Kirchhoffs

Annað lögmál Kirchhoffs segir að summa breytinga á rafspennu í lokuðum rásum sé núll. Annað lögmál Kirchhoffs byggir á lögmálinu um varðveislu orku, sem segir að orka varðveitist.

Til að skilja þetta betur, ímyndaðu þér rafhleðslu sem hreyfist í lokuðum hringrás, eins og á myndinni til hægri. Þegar rafhleðsla fara í gegnum rafviðnám (R), þá minnkar rafstöðuorkan vegna þess að hún er notuð upp í viðnáminu. Ef rafhleðslan fer í gegnum aðra rafviðnám, minnkar rafstöðuorkan aftur vegna þess að hún er notuð upp aftur í þeirri viðnámi. Ennfremur, þegar rafhleðslan fer í gegnum rafspennugjafa frá lágum spennustigi upp í háan spennustig, eykst rafstöðuorkan. Þegar hún fer aftur í upprunalegt horf, rafmagns stöðuorka það sama og áður, þar sem breytingin á rafstöðuorku er núll. Þegar við beitum öðru lögmáli Kirchhoffs á rafrás notum við breytinguna á rafspennu, ekki breytinguna á rafstöðuorku.

Hægt er að greina rafrás eins og þá sem er á myndinni hér að ofan með því að nota Lögmál Ohms (V = IR) og formúlan raðviðnám atau samsíða viðnámFlóknari rafrásir eins og myndin hér að neðan er hægt að greina með því að nota Fyrsta lögmál Kirchhoffs Dan Annað lögmál Kirchhoffs.

Hér eru nokkrar reglur um formerki þegar annað lögmál Kirchhoffs er notað til að greina rás.

FyrstVeldu straumstefnuna af handahófi, hvort sem er réttsælis eða rangsælis. Ef svarið er neikvætt er raunveruleg stefna rafstraumsins gagnstæð þeirri stefnu sem valin var. Ef svarið er jákvætt er raunveruleg stefna rafstraumsins sú sama og sú sem valin var.

Í öðru lagi, þegar rafspenna fer í gegnum spennugjafa frá háum spennustigi yfir í lágan spennustig (+ til -), lækkar rafspennan þannig að rafspennan verður neikvæð (ΔV = –ε). Ef það hins vegar færist frá lágum spennum í háa spennu (- til +), þá eykst rafspennan þannig að rafspennan hefur jákvætt gildi (ΔV= ε).

Þriðja, þegar lykkjan fer í gegnum rafviðnám, ef hún er í sömu átt og rafstraumurinn, þá er rafspennan neikvæð (ΔV = – IR). Aftur á móti, ef lykkjan er í gagnstæða átt við rafstrauminn, þá er rafspennan jákvæð (ΔV = IR).

Dæmi um spurningu 1:

R₁ = 200 Ω og R₂ = 300 Ω. ε = 12 volt. Reiknið rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni með því að nota annað lögmál Kirchhoffs!

Umræða

Stefna straumsins er réttsælis.

– IR₁ – IR₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12/500

I = 0,024 amper

Ef reiknað er með lögmáli Ohms og formúlunni fyrir raðviðnám:

R = R₁ +R₂ 200 + 300 = 500 Ó.

Formúla lögmáls Ohms:

V = IR

I = V / R = 12 / 500 = 0,024 amper.

Dæmi um spurningu 2:

R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω, R₃ = 300 Ω, ε₁ = 9 volt, ε₂ = 12 volt. Reiknaðu stærð og stefnu rafstraumsins í rásinni!

Umræða

Veldu stefnu rafstraumsins og stefna lykkjunnar er sú sama og snúningsátt réttsælis.

– 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

I = 3/600

I = 0,005 amper

Rafstraumurinn hefur jákvætt gildi þannig að stefna hans er sú sama og valin stefna.

Í þessu dæmi er aðeins ein lykkja, á dæmi um lögmál Kirchhoffs Það eru til rafrásir sem hafa nokkrar lykkjur þannig að útreikningarnir nota einnig fyrsta lögmál Kirchhoffs og það er möguleiki að stefna lykkjunnar sé öfug stefnu rafstraumsins.