второе правило Кирхгофа

Второе правило Кирхгофа гласит, что изменение электрического потенциала на окружности замкнутой цепи равно нулю. Второе правило Кирхгофа основано на законе сохранения энергии, который гласит, что энергия вечна.

Для лучшего понимания представьте себе движение электрического заряда в замкнутой цепи, как показано на рисунке. Когда электрический заряд проходит через электрическое сопротивление (R), электрическая потенциальная энергия Уменьшается, поскольку энергия расходуется на эти сопротивления. Если электрический заряд проходит через другое электрическое сопротивление, электрическая потенциальная энергия снова уменьшается, поскольку энергия снова расходуется на сопротивление. Кроме того, когда электрический заряд проходит через источник напряжения от низкого потенциала к высокому, электрическая потенциальная энергия увеличивается. Когда он возвращается в исходную точку, электрическая потенциальная энергия остается такой же, как и раньше, то есть изменение электрической потенциальной энергии равно нулю. При приложении КирхгофВторое правило электрической цепи гласит: мы используем изменение электрического напряжения, а не изменение электрической потенциальной энергии.

Схема, изображенная на рисунке выше, может быть проанализирована с помощью закона Ома (V = IR) и уравнения для последовательного или параллельного сопротивления. Более сложные схемы, подобные показанной на рисунке, могут быть проанализированы с помощью первого и второго правил Кирхгофа.

Вот несколько важных правил, которые следует учитывать при использовании второго правила Кирхгофа для анализа электрической цепи.

Сначала выберите направление тока: по часовой стрелке или против часовой стрелки. Если ответ отрицательный, фактическое направление электрического тока совпадает с выбранным направлением. Если ответ положительный, фактическое направление электрического тока совпадает с выбранным направлением.

Во-вторых , при прохождении напряжения через источник от высокого потенциала к низкому (к -), происходит уменьшение электрического напряжения, так что напряжение становится отрицательным (ΔV = -ε). И наоборот, при перемещении от низкого потенциала к высокому (к -), происходит увеличение электрического напряжения, так что напряжение становится положительным (ΔV = ε).

В-третьих , при прохождении через электрическое сопротивление, если направление петли совпадает с направлением электрического тока, напряжение отрицательное (V = –IR). И наоборот, если направление петли противоположно направлению электрического тока, электрическое напряжение положительное (ΔV = IR).

Пример задачи 1:

R₁ = 200 Ом и R₂ = 300 Ом. ε = 12 Вольт. Рассчитайте электрический ток, протекающий в цепи, используя КирхгофВторое правило!

Решение:

Направление движения — по часовой стрелке.

– IR ₁ – IR ₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

я = 12/500

I = 0.024 А

Если рассчитать, используя закон Ома и формулу для последовательного соединения резисторов:

R = R ₁ + R ₂ = 200 + 300 = 500 Ом.

Уравнение закона Ома:

В = ИК

I = V / R = 12 / 500 = 0.024 А.

Пример задачи 2:

R ₁ = 100 Ом, R ₂ = 200 Ом, R ₃ = 300 Ом, ε ₁ = 9 Вольт, ε ₂ = 12 Вольт. Вычислите величину и направление электрического тока в цепи!

Решение:

Выберите направление электрического тока, и направление петли будет таким же, как при вращении по часовой стрелке.

– ИР ₁ – ИР ₂ – ε ₁ – ИР 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

я = 3/600

I = 0.005 А

Электрический ток положителен, поэтому его направление совпадает с выбранным направлением.