Kirchhoffovo drugo pravilo

Kirchhoffovo drugo pravilo pravi, da je sprememba električnega potenciala na obodu zaprtega tokokroga enaka nič. Kirchhoffovo drugo pravilo temelji na zakonu o ohranitvi energije, ki pravi, da je energija večna.

Da bi to bolje razumeli, si predstavljajte električni naboj, ki se giblje v zaprtem krogu, kot je prikazano na sliki. Ko električni naboj prehaja skozi električni upor (R), električna potencialna energija se zmanjša, ker se porabi na teh uporih. Če električni naboj prehaja skozi drug električni upor, se električna potencialna energija ponovno zmanjša, ker se ponovno porabi na upornosti. Poleg tega se, ko električni naboj prehaja skozi vir napetosti iz nizkega v visok potencial, električna potencialna energija poveča. Ko se vrne v prvotno točko, je električna potencialna energija enaka kot prej, kjer je sprememba električne potencialne energije nič. Pri uporabi KirchhoffDrugo pravilo električnega tokokroga je, da uporabljamo spremembo električne napetosti in ne spremembe električne potencialne energije.

Vezje, kot je prikazano na zgornji sliki, lahko analiziramo z uporabo Ohmovega zakona (V = IR) in enačbe za zaporedno ali vzporedno upornost. Bolj zapletena vezja, kot je prikazano na sliki, lahko analiziramo z uporabo Kirchhoffovega prvega in Kirchhoffovega drugega pravila.

Tukaj je nekaj pomembnih pravil pri uporabi Kirchhoffovega drugega pravila za analizo vezja.

prva, izberite smer toka, v smeri urinega kazalca ali v nasprotni smeri urinega kazalca. Če je odgovor negativen, je dejanska smer električnega toka v smeri izbranega toka. Če je odgovor pozitiven, je dejanska smer električnega toka enaka smeri izbranega toka.

SekundaPri prehodu skozi vir napetosti iz visokega v nizek potencial (do -) se električna napetost zmanjša, tako da je napetost negativna (ΔV = -ε). Nasprotno, če se premakne iz nizkega v visok potencial (- do), se električna napetost poveča, tako da je napetost pozitivna (ΔV = ε).

tretja, ko gre skozi električni upor, je napetost negativna (V = –IR), če je smer zanke nasprotna smeri električnega toka. Nasprotno, če je smer zanke nasprotna smeri električnega toka, je električna napetost pozitivna (ΔV = IR).

Vzorec problema 1:

R₁ = 200 Ω in R₂ = 300 Ω. ε = 12 voltov. Izračunajte električni tok, ki teče v tokokrogu, z uporabo KirchhoffDrugo pravilo!

rešitev:

Smer v smeri urinega kazalca.

– IR₁ – IR₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

I = 12 / 500

I = 0.024 A

Če se izračuna z uporabo Ohmovega zakona in formule za kombinacijo uporov v seriji:

R = R₁ + R₂ = 200 + 300 = 500 Oh.

Enačba Ohmovega zakona:

V = IR

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

Vzorec problema 2:

R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω, R₃ = 300 Ω, ε₁ = 9 voltov, ε₂ = 12 voltov. Izračunajte velikost in smer električnega toka v tokokrogu!

rešitev:

Izberite smer električnega toka in smer zanke je enaka smeri urinega kazalca.

– IR₁ – IR₂ - ε₁ – IR₃ + 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

Električni tok je pozitiven, tako da je smer enaka izbrani smeri.