Utawala wa pili wa Kirchhoff

Sheria ya pili ya Kirchhoff inasema kwamba mabadiliko ya uwezo wa umeme kwenye mzunguko wa saketi iliyofungwa ni sifuri. Sheria ya pili ya Kirchhoff inategemea sheria ya uhifadhi wa nishati, ambayo inasema kwamba nishati ni ya milele.

Ili kuelewa vyema hili, fikiria chaji ya umeme ikisogea katika saketi iliyofungwa, kama ilivyo kwenye mchoro. Chaji ya umeme inapopita kwenye upinzani wa umeme (R), nishati inayowezekana ya umeme hupunguzwa kwa sababu inatumika kwenye upinzani huu. Ikiwa chaji ya umeme hupita kwenye upinzani mwingine wa umeme, nishati ya uwezo wa umeme hupungua tena kwa sababu inatumika tena kwenye upinzani. Zaidi ya hayo, chaji ya umeme inapopita kwenye chanzo cha volteji kutoka kwa uwezo mdogo hadi uwezo mkubwa, nishati ya uwezo wa umeme huongezeka. Inaporudi kwenye hatua yake ya awali, nishati ya uwezo wa umeme ni sawa na hapo awali, ambapo mabadiliko katika nishati ya uwezo wa umeme ni sifuri. Unapotumia KirchhoffSheria ya pili kwa saketi ya umeme, tunatumia mabadiliko katika volteji ya umeme, si mabadiliko katika nishati ya umeme inayowezekana.

Saketi kama ilivyo kwenye mchoro hapo juu inaweza kuchanganuliwa kwa kutumia sheria ya Ohm (V = IR) na mlinganyo wa upinzani wa mfululizo au upinzani sambamba. Saketi ngumu zaidi kama vile mchoro zinaweza kuchanganuliwa kwa kutumia sheria ya kwanza ya Kirchhoff na sheria ya pili ya Kirchhoff.

Hapa kuna baadhi ya sheria muhimu unapotumia sheria ya pili ya Kirchhoff kuchanganua saketi.

Kwanza , chagua mwelekeo wa mkondo, iwe ni wa saa au kinyume na saa. Ikiwa jibu ni hasi, mwelekeo halisi wa mkondo wa umeme uko katika mwelekeo wa mkondo ulioamuliwa. Ikiwa jibu ni chanya, mwelekeo halisi wa mkondo wa umeme ni sawa na mwelekeo wa mkondo uliochaguliwa.

Pili , wakati wa kupita kwenye chanzo cha volteji kutoka kwa uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo (kwa -), kuna kupungua kwa volteji ya umeme ili volteji iwe hasi (ΔV = -ε). Kinyume chake, ikiwa inahama kutoka uwezo mdogo hadi uwezo mkubwa (- hadi), kuna ongezeko la volteji ya umeme ili volteji iwe chanya (ΔV = ε).

Tatu , inapopitia upinzani wa umeme, ikiwa kitanzi kiko katika mwelekeo wa mkondo wa umeme, volteji ni hasi (V = – IR). Kinyume chake, ikiwa mwelekeo wa kitanzi uko kinyume na mwelekeo wa mkondo wa umeme, volteji ya umeme ni chanya (ΔV = IR).

Mfano wa tatizo la 1:

R₁ = 200 Ω na R₂ = 300 Ω. ε = Volti 12. Kokotoa mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi kwa kutumia KirchhoffSheria ya pili!

Ufumbuzi:

Mwelekeo wa mwelekeo wa saa.

– IR ₁ – IR ₂ + ε = 0

– 200 I – 300 I + 12 = 0.

– 500 I + 12 = 0

– 500 I = – 12

Mimi = 12/500

Mimi = 0.024 A

Ikiwa imehesabiwa kwa kutumia sheria ya Ohm na fomula ya mchanganyiko wa vipingamizi katika mfululizo:

R = R ₁ + R ₂ = 200 + 300 = 500 Ω.

Mlinganyo wa sheria ya Ohm:

V = IR

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

Mfano wa tatizo la 2:

R ₁ = 100 Ω, R ₂ = 200 Ω, R ₃ = 300 Ω, ε ₁ = Volti 9, ε ₂ = Volti 12. Kokotoa ukubwa na mwelekeo wa mkondo wa umeme katika saketi!

Ufumbuzi:

Chagua mwelekeo wa mkondo wa umeme na mwelekeo wa kitanzi ni sawa na mwelekeo 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

Mimi = 0.005 A

Mkondo wa umeme ni chanya ili mwelekeo uwe sawa na mwelekeo uliochaguliwa.