Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve

1. Na podlagi spodnje slike, če je _I1 = 5A, I2 ₌ 3A, I3 ₌ 6A, potem je _I4 = ………

Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve 1 Rešitev:

Kirchhoffovo prvo pravilo pravi, da mora biti vsota vseh tokov, ki vstopajo v spoj, enaka vsoti vseh tokov, ki izstopajo iz spoja.

I ₁ in I ₂ vstopata v križišče, I ₃ in I ₄ pa ga izstopata.

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 + _I2 = _I3 + _I4

5 + 3 = 6 + 1 ₄

8 = 6 + _1/4

I ₄ = 8 – 6

I² = ₄ ampera

2. Če je _I1 = I3 _, potem je _I4 =……..

Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve 2 Znano:

I1 = _I3₌ 2 ampera

I² = ₂ ampera

I ₅ = 4 ampera

Iščem: Jaz ₄

Rešitev:

I1 in _I4 vstopata v križišče, _I2 , I3 _in I5 _pa_ga izstopajo.

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 + _I4 = _I2 + _I3 + _I5

2 + 1 ₄ = 3 + 2 + 4

2 + 1 ₄ = 9

I ₄ = 9 – 2

I ₄ = 7 amper

3. Jaz ₁ = …….

Rešitev: Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve 3

Vstopam v križišče, medtem ko ga I ₁ , I ₂ in I ₃ izstopajo.

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I = _I1 + _I2 + _I3

7 A = I + ₁ A + 4 A

7 A = I ₁ + 5 A

7 A – 5 A = I ₁

I ₁ = 2 ampera

4. Jaz ₂ = ………

Zaželeno: I₂

Rešitev:

I ₁ vstopa v križišče, medtem ko ga I _2, I ₃ in I ₄ izstopajo.

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 = _I2 + _I3 + _I4

6 = 1 ₂ + 3 + 1

6 = _2² + 4

I2 = 6 – ₄

I² = ₂ ampera

5. Če je _I² = 1/4 I¹ _, potem je _I³ = ………

Znano: Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve 5

I1 = 600 _miliamperov

Iščem: Jaz ₃

Rešitev:

I ₂ = 1/4 I ₁ = 1/4 (600 mA) = 150 mA

I ₁ vstopa v križišče, I ₂ in I ₃ pa ga izstopata.

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

I1 = _I2 + _I3

600 mA = 150 mA + _I³

I3 = 600 mA – 150 _mA

I3 = 450 _mA

6. Na podlagi spodnje slike poiščite I!

Rešitev:

Uporabite prvo Kirchhoffovo pravilo:

3 + 5 + 2 = 7 + 1 Kirchhoffovo prvo pravilo – problemi in rešitve 10

10 = 7 + 1

Glej tudi Manometerska cev – težave in rešitve

10 – 7 = 1

I = 3 ampera

7. Na podlagi spodnje slike, če je _I1 = 4 A, I2 ₌ 3 A, I4 ₌ 7 A, _I5 = 4 A, določite _I3.

Rešitev:

Električni tok, ki vstopa v spoj = I1 ₊ I3 ₌ 4 A + _I3

Električni tok, ki zapušča spoj = Jaz₂+ I₄+ I₅ = 3 A + 7 A + 4 A = 14 A

14 A = 4 A + _I³

I³ = 14 A – 4 _A

I³ = ₁₀ A

Kaj je osnovno načelo Kirchhoffovega prvega pravila?
- OdgovorOsnovno načelo Kirchhoffovega prvega pravila je ohranitev električnega naboja. To pomeni, da se na nobenem vozlišču ali stičišču v vezju ne izgubi naboj.
Če so trije tokovi, $I_{1}$ , $I_{2}$ in $I_{3}$ , konvergirajo na vozlišču in $I_{1}$ vstopa medtem ko $I_{2}$ in $I_{3}$ odhajajo, kako se KCL izraža za to vozlišče?
- OdgovorPo podatkih KCL-ja $I_{1} = I_{2} + I_{3}$ .
Zakaj je KCL pomemben pri analizi električnih vezij?
- OdgovorKCL zagotavlja temeljno omejitev, ki jo mora izpolnjevati vsaka veljavna rešitev problema vezja, in zagotavlja, da se obnašanje tokov v omrežju drži načela ohranitve naboja.
Ali KCL velja samo za enosmerne tokokroge ali tudi za izmenične tokokroge?
- OdgovorKCL velja tako za enosmerne kot izmenične tokokroge. Odraža ohranitev naboja, ki je univerzalna, ne glede na to, kako se tokovi spreminjajo skozi čas.
Ali je v vezju z več vozlišči potrebno uporabiti KCL na vsakem vozlišču, da se vezje v celoti analizira?
- OdgovorNe vedno. Čeprav lahko KCL uporabite za vsako vozlišče, je pogosto analiza podmnožice vozlišč zadostna za določitev obnašanja celotnega vezja.
Kako se koncept "ozemljitve" ali referenčnega vozlišča v vezju nanaša na KCL?
- OdgovorOzemljitev ali referenčno vozlišče služi kot skupna referenčna točka za napetosti v vezju. Uporaba KCL na tem vozlišču, tako kot na katerem koli drugem vozlišču, zagotavlja, da je vsota tokov nič. Ozemljitev ne vpliva na uporabnost ali izid KCL.
Če ima vozlišče samo dve veji, ki sta nanj priključeni, in je tok v eni veji znan, ali je treba z uporabo KCL izračunati tok v drugi veji?
- OdgovorNe, če je tok v eni veji znan in sta na vozlišče priključeni le dve veji, je tok v drugi veji preprosto negativna vrednost znanega toka (kar pomeni, da teče v nasprotni smeri).
Kakšno je razmerje med obnašanjem kondenzatorjev v vezju in KCL?
- OdgovorČeprav lahko kondenzatorji shranjujejo naboj, je hitrost naboja, ki vstopa v kondenzator, enaka hitrosti naboja, ki zapušča njegov drugi priključek. Zato je tudi pri kondenzatorjih neto tok na vozlišču (vključno z vozliščem na enem priključku kondenzatorja) nič in KCL ostane veljaven.
Ali se KCL v praktičnih vezjih z realnimi komponentami drži brezhibno ali obstajajo kakšne izjeme?
- OdgovorV idealni analizi vezij KCL popolnoma drži. V resničnih situacijah imajo lahko komponente majhne uhajave tokove ali parazitske učinke, vendar se za večino praktičnih namenov in analiz predpostavlja, da KCL drži.
Kdaj lahko pri analizi vezja uporabimo tako Kirchhoffovo prvo (tok) kot drugo (napetostno) pravilo?

OdgovorV mnogih kompleksnih vezjih, zlasti tistih z več zankami in vozlišči, se tako KCL (prvo pravilo) kot Kirchhoffov napetostni zakon (drugo pravilo) uporabljata skupaj za postavitev sistema enačb, ki jih je nato mogoče rešiti za določitev neznanih tokov in napetosti v celotnem vezju.