De tweede wet van Kirchhoff stelt dat de verandering in elektrische potentiaal op de omtrek van een gesloten circuit nul is. De tweede wet van Kirchhoff is gebaseerd op de wet van behoud van energie, die stelt dat energie eeuwig is.
Om dit beter te begrijpen, stel je voor dat de elektrische lading zich in een gesloten circuit beweegt, zoals in de afbeelding. Wanneer een elektrische lading door een gesloten circuit beweegt, elektrische weerstand (R), de elektrische potentiële energie De potentiële energie neemt af omdat deze wordt verbruikt door deze weerstanden. Als de elektrische lading door een andere elektrische weerstand gaat, neemt de potentiële energie weer af omdat deze opnieuw wordt verbruikt door de weerstand. Bovendien, wanneer de elektrische lading door een spanningsbron gaat van een lage naar een hoge potentiaal, neemt de potentiële energie toe. Wanneer de lading terugkeert naar het oorspronkelijke punt, is de potentiële energie gelijk aan die van voorheen, waarbij de verandering in potentiële energie nul is. KirchhoffVolgens de tweede regel van 's voor een elektrisch circuit gebruiken we de verandering in elektrische spanning, niet de verandering in elektrische potentiële energie.
Het circuit zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding kan worden geanalyseerd met behulp van de wet van Ohm (V = IR) en de vergelijking voor serieweerstand of parallelweerstand. Complexere circuits, zoals die in de afbeelding, kunnen worden geanalyseerd met behulp van de eerste en tweede wet van Kirchhoff.
Hieronder volgen enkele belangrijke regels voor het analyseren van een elektrisch circuit met behulp van de tweede wet van Kirchhoff.
Kies eerst de stroomrichting: met de klok mee of tegen de klok in. Als het antwoord negatief is, is de werkelijke stroomrichting de gekozen richting. Als het antwoord positief is, is de werkelijke stroomrichting gelijk aan de gekozen richting.
Ten tweede , wanneer een elektrische stroom van een hoge naar een lage spanningsbron gaat (naar -), neemt de elektrische spanning af, waardoor de spanning negatief wordt (ΔV = -ε). Omgekeerd, als de stroom van een lage naar een hoge spanning gaat (naar -), neemt de elektrische spanning toe, waardoor de spanning positief wordt (ΔV = ε).
Ten derde , wanneer de stroom door een elektrische weerstand loopt, is de spanning negatief (V = – IR) als de lus in de richting van de elektrische stroom wijst. Omgekeerd is de spanning positief (ΔV = IR) als de lus in de tegenovergestelde richting van de elektrische stroom wijst.
Voorbeeldopgave 1:
R1 = 200 Ω en R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Bereken de elektrische stroom die door het circuit vloeit met behulp van KirchhoffDe tweede regel van !
Oplossing:
De richting van de klok mee.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
ik = 12 / 500
Ik = 0.024 A
Als de berekening wordt uitgevoerd met behulp van de wet van Ohm en de formule voor een serieschakeling van weerstanden:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Vergelijking van de wet van Ohm:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A.
Voorbeeldopgave 2:
R 1 = 100 Ω, R 2 = 200 Ω, R 3 = 300 Ω, ε 1 = 9 Volt, ε 2 = 12 Volt. Bereken de grootte en richting van de elektrische stroom in het circuit!
Oplossing:
Selecteer de richting van de elektrische stroom en de richting van de lus is gelijk aan de richting met de klok mee.
– IR 1 – IR 2 – ε 1 – IR 3 + ε 2 = 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
ik = 3 / 600
Ik = 0.005 A
Elektrische stroom is positief, dus de richting is gelijk aan de gekozen richting.
