5 przykładów drugiego prawa Kirchhoffa
Zapoznaj się również z materiałem dotyczącym prawa Kirchhoffa i dyskusją na temat zagadnień związanych z prawem Kirchhoffa.
1. Obwód elektryczny składa się z czterech rezystorów, każdy o opornościach R1 = 6 omów, R2 = 6 omów, R3 = 9 omów i R4 = 3 omów, połączonych napięciem E1 = 6 woltów, E2 = 12 woltów, jak pokazano na poniższym rysunku. Prąd elektryczny płynie w obwodzie o wartości…
A. 1/5 A
B. 2/5 A
C. 3/5 A
D.4/5A
E.1A
Pembahasan
Wiadomo, że:
Rezystor 1 (R1) = 6 Ω
Rezystor 2 (R2) = 6 Ω
Rezystor 3 (R3) = 9 Ω
Rezystor 4 (R4) = 3 Ω
Źródło siły elektromotorycznej 1 (E1) = 6 wolty
Źródło siły elektromotorycznej 2 (E2) = 12 wolty
Zapytano: Prąd płynący w obwodzie (I)
Jawab:
Rezystor 1 (R1) i rezystor 2 (R2) połączone równolegle. Rezystor zastępczy to:
1 / R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Ω
Kroki rozwiązania tego problemu:
Najpierw wybierz preferowany kierunek. Możesz wybrać kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara lub zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Po drugie , gdy prąd przepływa przez opór (R), następuje spadek potencjału, tak że równanie V = IR jest ujemne.
Po trzecie , jeśli prąd przemieszcza się z niskiego do wysokiego potencjału (- do +), to źródło SEM (E) jest oznaczone jako dodatnie, ponieważ następuje w nim nagromadzenie energii. Jeśli prąd przemieszcza się z wysokiego do niskiego potencjału (+ do -), to źródło SEM (E) jest oznaczone jako ujemne, ponieważ następuje w nim wyładowanie energii.
Rozwiązując ten problem przyjęto kierunek prądu zgodny z ruchem wskazówek zegara.
- IR12 - E1 – IR3 – IR4 + E2 = 0
– 3I – 6 – 9I – 3I + 12 = 0
– 3I – 9I – 3I = 6 – 12
– 15I = – 6
Ja = -6 / -15
I = 2/5 ampera
2. Spójrz na poniższy rysunek układu rezystorów! Natężenie prądu płynącego przez R3 wynosi …
Pembahasan
Wiadomo:
R1 = 4 Ω
R2 = 4 Ω
R3 = 8 Ω
Zapytano: Ja 3
Jawab:
Kierunek prądu elektrycznego w powyższym obwodzie elektrycznym jest taki sam jak kierunek wskazówek zegara – od potencjału wysokiego do potencjału niskiego.
Najpierw oblicz rezystor zastępczy (R). Następnie oblicz prąd, korzystając z prawa Ohma : I = V / R
Rezystor zamienny:
Oblicz rezystor zamienny w powyższym obwodzie.
Rezystor R1 i rezystor R2 ułożone równolegle. Rezystor zastępczy to:
1 / R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/4 + 1/4 = 2/4
R12 = 4/2 = 2 Ω
Rezystor R12 i rezystor R3 ułożone szeregowo. Rezystor zastępczy to:
R = R12 + R3 = 2 + 8 = 10 Ω
Prąd wypływający z akumulatora :
I = V / R = 40 / 10 = 4 ampery
Pierwsze prawo Kirchhoffa stwierdza, że ilość prądu elektrycznego wpływającego do gałęzi jest taka sama jak ilość prądu elektrycznego wypływającego z tej gałęzi. Na podstawie pierwszego prawa Kirchhoffa można stwierdzić, że jeśli natężenie prądu elektrycznego wypływającego z baterii wynosi 4 ampery, to natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez odcinek ab wynosi 4 ampery, podobnie natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez odcinek bc wynosi 4 ampery.
3. Spójrz na obwód elektryczny przedstawiony na poniższym obrazku. Oblicz I 1 , I 2 i I 3.
Pembahasan
Prąd elektryczny płynie od potencjału wysokiego do niskiego; prąd elektryczny płynie od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego. Dlatego kierunki prądów I1 i I2 są dobierane zgodnie z rysunkiem, natomiast kierunek prądu I3 jest wybierany arbitralnie.
Najpierw zastosuj pierwsze prawo Kirchhoffa w punkcie rozgałęzienia.
I 3 = I 1 + I 2 ………. równanie 1
Po drugie , zastosuj drugie prawo Kirchhoffa do pętli 1 (pętla lewa)
32 – 4 I 1 – 10 I 3 = 0
8 – Ja 1 – 2,5 Ja 3 = 0
………. równanie 2
Po trzecie , zastosuj drugie prawo Kirchhoffa do pętli 2 (pętla prawa)
15 – 5 I 2 – 10 I 3 = 0
3 – Ja 2 – 2 Ja 3 = 0
………. równanie 3
Podstawiamy równania 2 i 3 do równania 1:
Znak minus oznacza, że kierunek I 2 jest przeciwny do kierunku wybranego powyżej.
4. Obwód elektryczny składa się z czterech rezystorów, każdy o rezystancji R1 = 12 omów, R2 = 12 omów, R3 = 3 omów i R4 = 6 Ohm połączone z E1 = 6 woltów, E2 = 12 woltów, jak pokazano na poniższym rysunku. Prąd elektryczny, który przepływa, wynosi….
A. 1/5 A
B. 2/5 A
C. 3/5 A
D.4/5A
E.1A
Pembahasan
Wiadomo, że:
Rezystor 1 (R1) = 12 Ω
Rezystor 2 (R2) = 12 Ω
Rezystor 3 (R3) = 3 Ω
Rezystor 4 (R4) = 6 Ω
Źródło siły elektromotorycznej 1 (E1) = 6 wolty
Źródło siły elektromotorycznej 2 (E2) = 12 wolty
Poszukiwane: natężenie prądu płynącego w obwodzie (I)
Jawab:
Ten problem jest związany z prawem Kirchhooffa. Kroki i sposób rozwiązania tego problemu:
Najpierw wybierz preferowany kierunek prądu. Możesz wybrać kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara lub zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Po drugie, gdy prąd przepływa przez opór (R), następuje spadek potencjału, tak że równanie V = IR jest ujemne.
Po trzecie, jeśli prąd przemieszcza się od niskiego do wysokiego potencjału (- do +), wówczas źródło SEM (E) jest oznaczone jako dodatnie, ponieważ następuje w nim nagromadzenie energii. Jeśli prąd przemieszcza się od wysokiego do niskiego potencjału (+ do -), wówczas źródło SEM (E) jest oznaczone jako ujemne, ponieważ następuje w nim wyładowanie energii.
Rezystor 1 (R1) i rezystor 2 (R2) połączone równolegle. Rezystor zastępczy to:
1 / R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/12 + 1/12 = 2/12
R12 = 12/2 = 6 Ω
Rozwiązując ten problem przyjęto kierunek prądu zgodny z ruchem wskazówek zegara.
– IR12 - E1 – IR3 – IR4 + E2 = 0
– 6 I – 6 – 3I – 6I + 12 = 0
– 6I – 3I – 6I = 6 -12
– 15I = – 6
Ja = -6/-15
I = 2/5 ampera
Prąd elektryczny płynący w obwodzie wynosi 2/5 ampera. Dodatni kierunek prądu wskazuje, że kierunek prądu jest zgodny z oczekiwanym, czyli zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Prawidłowa odpowiedź to B.
5. Spójrz na poniższy obwód elektryczny! Natężenie prądu elektrycznego (I) płynącego w obwodzie wynosi….
A. 0,1 A
B.0,2A
C.0,5A
D.1,0A
E.5,0A
Pembahasan
Wiadomo, że:
Rezystor 1 (R1) = 10 Ω
Rezystor 2 (R2) = 6 Ω
Rezystor 3 (R3) = 5 Ω
Rezystor 4 (R4) = 20 Ω
Źródło siły elektromotorycznej 1 (E1) = 8 wolty
Źródło siły elektromotorycznej 2 (E2) = 12 wolty
Poszukiwane: natężenie prądu płynącego w obwodzie (I)
Jawab:
Rezystor 3 (R3) i rezystor 4 (R4) połączone równolegle. Rezystor zastępczy to:
1 / R34 = 1/R3 + 1/R4 = 1/5 + 1/20 = 4/20 + 1/20 = 5/20
R34 = 20/5 = 4 Ω
Rozwiązując ten problem przyjęto kierunek prądu zgodny z ruchem wskazówek zegara.
– IR1 – IR2 - E1 – IR34 + E2 = 0
– 10I – 6I – 8 – 4I + 12 = 0
– 10I – 6I – 4I = 8 – 12
– 20I = – 4
Ja = -4/-20
I = 1/5 ampera
I = 0,2 ampera
Prąd elektryczny płynący w obwodzie wynosi 1/5 ampera. Dodatni kierunek prądu wskazuje, że kierunek prądu jest zgodny z oczekiwanym, czyli zgodny z ruchem wskazówek zegara.
Prawidłowa odpowiedź to B.
