A doua regulă a lui Kirchhoff

A doua regulă a lui Kirchhoff afirmă că schimbarea potențialului electric pe circumferința unui circuit închis este zero. A doua regulă a lui Kirchhoff se bazează pe legea conservării energiei, care afirmă că energia este eternă.

Pentru a înțelege mai bine acest lucru, imaginați-vă sarcina electrică mișcându-se într-un circuit închis, ca în figură. Când o sarcină electrică trece printr-un rezistență electrică (R), cel/cea/cei/cele energie potenţială electrică este redusă deoarece este utilizată pe aceste rezistențe. Dacă sarcina electrică trece printr-o altă rezistență electrică, energia potențială electrică scade din nou deoarece este utilizată din nou pe rezistență. În plus, când sarcina electrică trece prin sursa de tensiune de la un potențial scăzut la un potențial ridicat, energia potențială electrică crește. Când revine la punctul inițial, energia potențială electrică este aceeași ca înainte, unde schimbarea energiei potențiale electrice este zero. Când se aplică KirchhoffA doua regulă a unui circuit electric este că folosim variația tensiunii electrice, nu variația energiei potențiale electrice.

Circuitul din figura de mai sus poate fi analizat folosind legea lui Ohm (V = IR) și ecuația pentru rezistența serie sau rezistența paralelă. Circuite mai complexe, cum ar fi figura, pot fi analizate folosind prima regulă a lui Kirchhoff și a doua regulă a lui Kirchhoff.

Iată câteva reguli importante atunci când se utilizează a doua regulă a lui Kirchhoff pentru a analiza un circuit.

Mai întâi , alegeți direcția curentului, fie în sensul acelor de ceasornic, fie în sens invers acelor de ceasornic. Dacă răspunsul este negativ, direcția reală a curentului electric este în direcția curentului ales. Dacă răspunsul este pozitiv, direcția reală a curentului electric este aceeași cu direcția curentului selectat.

În al doilea rând , la trecerea printr-o sursă de tensiune de la un potențial ridicat la un potențial scăzut (la -), există o scădere a tensiunii electrice, astfel încât tensiunea devine negativă (ΔV = -ε). Invers, dacă trece de la un potențial scăzut la un potențial ridicat (- la -), există o creștere a tensiunii electrice, astfel încât tensiunea devine pozitivă (ΔV = ε).

În al treilea rând , atunci când trece printr-o rezistență electrică, dacă bucla este în direcția curentului electric, tensiunea este negativă (V = –IR). Invers, dacă direcția buclei este opusă direcției curentului electric, tensiunea electrică este pozitivă (ΔV = IR).

Problema exemplu 1:

R₁ = 200 Ω și R₂ = 300 Ω. ε = 12 volți. Calculați curentul electric care circulă în circuit folosind KirchhoffA doua regulă a lui!

Soluţie:

Direcția de mișcare în sensul acelor de ceasornic.

– IR1 _– IR2 ₊ ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12 / 500

I = 0.024A

Dacă se calculează folosind legea lui Ohm și formula pentru combinarea rezistențelor în serie:

R = R1 ₊ R2 ₌ 200 + 300 = 500 Ω.

Ecuația legii lui Ohm:

V = IR

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

Problema exemplu 2:

R1 = ₁₀₀ Ω, R2 ₌ 200 Ω, R3 ₌ 300 Ω, _ε1 = 9 volți, ε2 ₌ 12 volți. Calculați magnitudinea și direcția curentului electric din circuit!

Soluţie:

Selectați direcția curentului electric, iar direcția buclei este aceeași cu cea în sensul acelor de ceasornic.

– 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

I = 3 / 600

I = 0.005A

Curentul electric este pozitiv, astfel încât direcția este aceeași cu direcția aleasă.