Kirchhoffs andra lag

Förstå Kirchhoffs andra lag

Kirchhoffs andra lag säger att summan av förändringarna i elektrisk potential runt en sluten krets är noll. Kirchhoffs andra lag är baserad på lagen om energins bevarande, som säger att energi är bevarad.

För att bättre förstå detta, föreställ dig en elektrisk laddning som rör sig i en sluten krets, som i figuren till höger. När elektrisk laddning passera genom en elektrisk resistans (R), minskar den elektriska potentiella energin eftersom den förbrukas i resistansen. Om den elektriska laddningen passerar genom en annan elektrisk resistans, minskar den elektriska potentiella energin igen eftersom den förbrukas igen i den resistansen. Dessutom, när den elektriska laddningen passerar genom en elektrisk spänningskälla från låg potential till hög potential, ökar den elektriska potentiella energin. När den återgår till sin ursprungliga punkt, elektrisk potentiell energi samma som tidigare, där förändringen i elektrisk potentiell energi är noll. När vi tillämpar Kirchhoffs andra lag på en elektrisk krets använder vi förändringen i elektrisk spänning, inte förändringen i elektrisk potentiell energi.

En krets som den på bilden ovan kan analyseras med hjälp av Ohms lag (V = IR) och formeln serieresistans atau parallellt motståndMer komplexa kretsar som bilden nedan kan analyseras med hjälp av Kirchhoffs första lag dan Kirchhoffs andra lag.

Här är några teckenregler när du använder Kirchhoffs andra lag för att analysera en krets.

Först, välj strömriktningen slumpmässigt, antingen medurs eller moturs. Om svaret är negativt är den faktiska riktningen för den elektriska strömmen motsatt den valda riktningen. Om svaret är positivt är den faktiska riktningen för den elektriska strömmen densamma som den valda riktningen.

Andra, när man passerar genom en elektrisk spänningskälla från hög potential till låg potential (+ till -), sker en minskning av den elektriska spänningen så att den elektriska spänningen får ett negativt värde (ΔV = –εOmvänt, om den går från låg potential till hög potential (- till +), ökar den elektriska spänningen så att den elektriska spänningen får ett positivt värde (ΔV = ε).

Ketiga, när den passerar genom elektriskt motstånd, om slingan är i samma riktning som den elektriska strömmen, är den elektriska spänningen negativ (ΔV = – IR). Omvänt, om slingan är i motsatt riktning mot den elektriska strömmen, är den elektriska spänningen positiv (ΔV = IR).

Exempelfråga 1:

R₁ = 200 Ω och R₂ = 300 Ω. ε = 12 volt. Beräkna den elektriska strömmen som flyter i kretsen med hjälp av Kirchhoffs andra lag!

Diskussion

Strömmens riktning är medurs.

– IR-effekt₁ – IR-effekt₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

Jag = 12 500 XNUMX / XNUMX

I = 0,024 ampere

Om beräknat med Ohms lag och formeln för seriemotståndskombinationer:

R = R₁ + R₂ = 200 + 300 = 500 Åh.

Ohms lagformel:

V = IR

I = V / R = 12 / 500 = 0,024 ampere.

Exempelfråga 2:

R₁ = 100 Ω, R₂ = 200 Ω, R₃ = 300 Ω, ε₁ = 9 volt, ε₂ = 12 volt. Beräkna strömmens storlek och riktning i kretsen!

Diskussion

Välj strömmens riktning och slingans riktning är densamma som medurs rotationsriktning.

– IR-effekt₁ – IR-effekt₂ - ε₁ – IR-effekt₃ + 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

Jag = 3 600 XNUMX / XNUMX

I = 0,005 ampere

Den elektriska strömmen har ett positivt värde, så dess riktning är densamma som den valda riktningen.

I det här problemet finns det bara en loop, på exempel på Kirchhoffs lag Det finns kretsar som har flera slingor så beräkningarna använder också Kirchhoffs första lag och det finns en möjlighet att slingans riktning är motsatt den elektriska strömmens riktning.