Kuelewa Sheria ya Pili ya Kirchhoff
Sheria ya Pili ya Kirchhoff inasema kwamba jumla ya mabadiliko katika uwezo wa umeme kuzunguka saketi iliyofungwa ni sifuri. Sheria ya Pili ya Kirchhoff inategemea sheria ya uhifadhi wa nishati, ambayo inasema kwamba nishati huhifadhiwa.
Ili kuelewa vyema hili, fikiria chaji ya umeme ikisogea katika saketi iliyofungwa, kama ilivyo kwenye mchoro upande wa kulia. chaji ya umeme kupita kupitia upinzani wa umeme (R), nishati ya uwezo wa umeme hupungua kwa sababu inatumika katika upinzani. Ikiwa chaji ya umeme hupita katika upinzani mwingine wa umeme, nishati ya uwezo wa umeme hupungua tena kwa sababu inatumika tena katika upinzani huo. Zaidi ya hayo, chaji ya umeme inapopita kupitia chanzo cha volteji ya umeme kutoka uwezo mdogo hadi uwezo mkubwa, nishati ya uwezo wa umeme huongezeka. Inaporudi katika hatua yake ya awali, nishati inayowezekana ya umeme sawa na hapo awali, ambapo mabadiliko katika nishati ya uwezo wa umeme ni sifuri. Tunapotumia sheria ya pili ya Kirchhoff kwenye saketi ya umeme, tunatumia mabadiliko katika volteji ya umeme, si mabadiliko katika nishati ya uwezo wa umeme.
Saketi kama ile iliyo kwenye picha hapo juu inaweza kuchanganuliwa kwa kutumia Sheria ya Ohm (V = IR) na fomula upinzani wa mfululizo atau upinzani sambambaSaketi ngumu zaidi kama vile picha iliyo hapa chini zinaweza kuchanganuliwa kwa kutumia Sheria ya kwanza ya Kirchhoff kutoka Sheria ya pili ya Kirchhoff.
Hapa kuna baadhi ya sheria za ishara unapotumia sheria ya pili ya Kirchhoff kuchambua saketi.
Kwanza , chagua mwelekeo wa sasa bila mpangilio, iwe ni wa saa au kinyume na saa. Ikiwa jibu ni hasi, mwelekeo halisi wa sasa uko kinyume na mwelekeo uliochaguliwa. Ikiwa jibu ni chanya, mwelekeo halisi wa sasa ni sawa na mwelekeo uliochaguliwa.
Pili , wakati wa kupita kwenye chanzo cha volteji ya umeme kutoka uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo (+ hadi -), kuna kupungua kwa volteji ya umeme ili volteji ya umeme iwe na thamani hasi ( Δ V = - ε ). Kinyume chake, ikiwa inahama kutoka uwezo mdogo hadi uwezo mkubwa (- hadi +), kuna ongezeko la volteji ya umeme ili volteji ya umeme iwe na thamani chanya ( Δ V = ε).
Tatu , wakati wa kupita kwenye upinzani wa umeme, ikiwa kitanzi kiko katika mwelekeo sawa na mkondo wa umeme, volteji ya umeme ni hasi (ΔV = – IR). Kinyume chake, ikiwa kitanzi kiko katika mwelekeo tofauti na mkondo wa umeme, volteji ya umeme ni chanya (ΔV = IR).
Mfano wa swali la 1:
R1 = 200 Ohm na R2 = 300 Ω. ε = Volti 12. Kokotoa mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi kwa kutumia sheria ya pili ya Kirchhoff!
Majadiliano
Mwelekeo wa mkondo ni wa saa.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
Mimi = 12/500
I = Ampea 0,024
Ikiwa imehesabiwa kwa kutumia sheria ya Ohm na fomula ya mchanganyiko wa kipingamizi cha mfululizo:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Fomula ya sheria ya Ohm:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Ampere.
Mfano wa swali la 2:
R1 = 100 Ohm, R2 = 200 Ohm, R3 = 300 Ω, ε1 = Volti 9, ε2 = Volti 12. Hesabu ukubwa na mwelekeo wa mkondo wa umeme katika saketi!
Majadiliano
Chagua mwelekeo wa mkondo wa umeme na mwelekeo wa kitanzi ni sawa na mwelekeo wa mzunguko wa saa.
– IR 1 – IR 2 – ε 1 – IR 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
Mimi = 3/600
I = Ampea 0,005
Mkondo wa umeme una thamani chanya kwa hivyo mwelekeo wake ni sawa na mwelekeo uliochaguliwa.
Katika swali hili kuna kitanzi kimoja tu, katika mfano wa sheria ya Kirchhoff kuna saketi yenye vitanzi kadhaa kwa hivyo hesabu pia hutumia sheria ya kwanza ya Kirchhoff na kuna uwezekano kwamba mwelekeo wa kitanzi ni kinyume na mwelekeo wa mkondo wa umeme.
