Drugie prawo Kirchhoffa głosi, że zmiana potencjału elektrycznego na obwodzie obwodu zamkniętego wynosi zero. Drugie prawo Kirchhoffa opiera się na prawie zachowania energii, które głosi, że energia jest wieczna.
Aby lepiej to zrozumieć, wyobraź sobie ładunek elektryczny poruszający się w obwodzie zamkniętym, jak na rysunku. Gdy ładunek elektryczny przepływa przez opór elektryczny (R), ten energia potencjalna elektryczna zmniejsza się, ponieważ jest wykorzystywana na tych oporach. Jeśli ładunek elektryczny przepływa przez inny opór elektryczny, energia potencjalna ponownie maleje, ponieważ jest ponownie wykorzystywana na tym oporze. Ponadto, gdy ładunek elektryczny przepływa przez źródło napięcia z niskiego do wysokiego potencjału, energia potencjalna wzrasta. Po powrocie do punktu początkowego energia potencjalna jest taka sama jak poprzednio, a zmiana energii potencjalnej wynosi zero. Podczas stosowania KirchhoffaZgodnie z drugą regułą dotyczącą obwodu elektrycznego, wykorzystujemy zmianę napięcia elektrycznego, a nie zmianę energii potencjalnej.
Obwód przedstawiony na powyższym rysunku można analizować, korzystając z prawa Ohma (V = IR) oraz równania rezystancji szeregowej lub równoległej. Bardziej złożone obwody, takie jak na rysunku, można analizować, korzystając z pierwszego i drugiego prawa Kirchhoffa.
Poniżej przedstawiono kilka istotnych zasad, które należy stosować przy analizie obwodu, stosując drugą regułę Kirchhoffa.
Najpierw wybierz kierunek prądu, czy zgodny z ruchem wskazówek zegara, czy przeciwny. Jeśli odpowiedź jest negatywna, rzeczywisty kierunek prądu elektrycznego jest zgodny z kierunkiem wybranego prądu. Jeśli odpowiedź jest pozytywna, rzeczywisty kierunek prądu elektrycznego jest taki sam, jak kierunek wybranego prądu.
Po drugie , podczas przejścia przez źródło napięcia z wysokiego potencjału do niskiego (do -), następuje spadek napięcia elektrycznego, tak że napięcie jest ujemne (ΔV = -ε). I odwrotnie, podczas przejścia z niskiego potencjału do wysokiego (- do), następuje wzrost napięcia elektrycznego, tak że napięcie jest dodatnie (ΔV = ε).
Po trzecie , gdy pętla przechodzi przez opór elektryczny, jeśli kierunek pętli jest zgodny z kierunkiem przepływu prądu elektrycznego, napięcie jest ujemne (V = – IR). I odwrotnie, jeśli kierunek pętli jest przeciwny do kierunku przepływu prądu elektrycznego, napięcie jest dodatnie (ΔV = IR).
Przykładowy problem 1:
R1 = 200 Ω i R2 = 300 Ω. ε = 12 woltów. Oblicz natężenie prądu elektrycznego płynącego w obwodzie, używając KirchhoffaDruga zasada!
Rozwiązanie:
Kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
Ja = 1 000 000 / 500
I = 0.024 A.
Jeżeli obliczymy to korzystając z prawa Ohma i wzoru na połączenie szeregowe rezystorów:
R = R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Równanie prawa Ohma:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A.
Przykładowy problem 2:
R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 woltów, ε2 = 12 woltów. Oblicz natężenie i kierunek prądu elektrycznego w obwodzie!
Rozwiązanie:
Wybierz kierunek prądu elektrycznego, a kierunek pętli będzie taki sam, jak kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara.
– 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
Ja = 1 000 000 / 600
I = 0.005 A.
Prąd elektryczny jest dodatni, więc kierunek jest taki sam, jak wybrany kierunek.
