Kirchhoffovo druhé pravidlo

Kirchhoffovo druhé pravidlo hovorí, že zmena elektrického potenciálu na obvode uzavretého obvodu je nulová. Kirchhoffovo druhé pravidlo je založené na zákone zachovania energie, ktorý hovorí, že energia je večná.

Aby sme to lepšie pochopili, predstavte si elektrický náboj pohybujúci sa v uzavretom obvode, ako je to na obrázku. Keď elektrický náboj prechádza cez elektrický odpor (R), ten/tá/to elektrická potenciálna energia sa znižuje, pretože sa využíva na týchto odporoch. Ak elektrický náboj prechádza cez iný elektrický odpor, elektrická potenciálna energia sa opäť znižuje, pretože sa opäť využíva na odpore. Okrem toho, keď elektrický náboj prechádza cez zdroj napätia z nízkeho potenciálu na vysoký potenciál, elektrická potenciálna energia sa zvyšuje. Keď sa vráti do pôvodného bodu, elektrická potenciálna energia je rovnaká ako predtým, kde zmena elektrickej potenciálnej energie je nulová. Pri aplikácii KirchhoffDruhé pravidlo elektrického obvodu hovorí, že používame zmenu elektrického napätia, nie zmenu elektrickej potenciálnej energie.

Obvod ako na obrázku vyššie je možné analyzovať pomocou Ohmovho zákona (V = IR) a rovnice pre sériový alebo paralelný odpor. Zložitejšie obvody, ako napríklad na obrázku, je možné analyzovať pomocou Kirchhoffovho prvého pravidla a Kirchhoffovho druhého pravidla.

Tu je niekoľko dôležitých pravidiel pri použití druhého Kirchhoffovho pravidla na analýzu obvodu.

Prvá stránka, vyberte smer prúdu, či v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek. Ak je odpoveď záporná, skutočný smer elektrického prúdu je v smere určeného prúdu. Ak je odpoveď kladná, skutočný smer elektrického prúdu je rovnaký ako smer zvoleného prúdu.

SekundaPri prechode zdrojom napätia z vysokého potenciálu na nízky potenciál (-) dôjde k poklesu elektrického napätia, takže napätie je záporné (ΔV = -ε). Naopak, ak sa presúva z nízkeho potenciálu na vysoký potenciál (-), dôjde k zvýšeniu elektrického napätia, takže napätie je kladné (ΔV = ε).

tretia, keď prechádza elektrickým odporom, ak je slučka v smere elektrického prúdu, napätie je záporné (V = –IR). Naopak, ak je smer slučky opačný ako smer elektrického prúdu, elektrické napätie je kladné (ΔV = IR).

Ukážka úlohy 1:

R₁ = 200 Ω a R₂ = 300 Ω. ε = 12 voltov. Vypočítajte elektrický prúd pretekajúci obvodom pomocou Kirchhoffdruhé pravidlo!

Riešenie:

Smer v smere hodinových ručičiek.

– IČ₁ – IČ₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12/500

I = 0.024 A

Ak sa vypočíta pomocou Ohmovho zákona a vzorca pre kombináciu rezistorov v sérii:

R = R₁ + R₂ = 200 + 300 = 500 XNUMX Ω.

Rovnica Ohmovho zákona:

V = IR

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

Ukážka úlohy 2:

R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω, R₃ = 300 Ω, ε₁ = 9 voltov, ε₂ = 12 voltov. Vypočítajte veľkosť a smer elektrického prúdu v obvode!

Riešenie:

Vyberte smer elektrického prúdu a smer slučky je rovnaký ako smer hodinových ručičiek.

– IČ₁ – IČ₂ - ε₁ – IČ₃ + ε₂ = 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 = 0.005 A

Elektrický prúd je kladný, takže smer je rovnaký ako zvolený smer.