กฎข้อที่สองของเคิร์ชฮอฟฟ์กล่าวว่า การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าบนเส้นรอบวงของวงจรปิดมีค่าเป็นศูนย์ กฎข้อที่สองของเคิร์ชฮอฟฟ์นั้นอิงตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งกล่าวว่าพลังงานนั้นไม่มีวันหมด
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้น ลองนึกภาพประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในวงจรปิด ดังแสดงในรูป เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่าน... ความต้านทานไฟฟ้า (R) พลังงานศักย์ไฟฟ้า พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะลดลงเนื่องจากถูกใช้ไปกับความต้านทานเหล่านี้ หากประจุไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้าอื่น พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะลดลงอีกครั้งเนื่องจากถูกใช้ไปกับความต้านทานนั้นอีกครั้ง นอกจากนี้ เมื่อประจุไฟฟ้าไหลผ่านแหล่งจ่ายแรงดันจากศักย์ต่ำไปยังศักย์สูง พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เมื่อกลับมายังจุดเดิม พลังงานศักย์ไฟฟ้าจะเท่าเดิม ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ เมื่อนำไปใช้ เคิร์ชฮอฟฟ์กฎข้อที่สองของวงจรไฟฟ้าคือ เราใช้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์ไฟฟ้า
วงจรดังรูปข้างต้นสามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้กฎของโอห์ม (V = IR) และสมการสำหรับความต้านทานอนุกรมหรือความต้านทานขนาน ส่วนวงจรที่ซับซ้อนกว่าเช่นในรูป สามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้กฎข้อที่หนึ่งของเคิร์ชฮอฟฟ์และกฎข้อที่สองของเคิร์ชฮอฟฟ์
ต่อไปนี้เป็นกฎสำคัญบางประการเมื่อใช้กฎข้อที่สองของ Kirchhoff ในการวิเคราะห์วงจร
ขั้นแรกให้เลือกทิศทางกระแสไฟฟ้า ว่าจะไหลตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา ถ้าคำตอบเป็นลบ ทิศทางกระแสไฟฟ้าจริงจะเป็นไปในทิศทางเดียวกับที่เลือกไว้ ถ้าคำตอบเป็นบวก ทิศทางกระแสไฟฟ้าจริงจะเป็นไปในทิศทางเดียวกับที่เลือกไว้
ประการที่สองเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแหล่งจ่ายแรงดันจากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ (ไปเป็น -) แรงดันไฟฟ้าจะลดลง ทำให้แรงดันไฟฟ้าเป็นลบ (ΔV = -ε) ในทางกลับกัน หากกระแสไฟฟ้าไหลจากศักย์ต่ำไปยังศักย์สูง (ไปเป็น -) แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ทำให้แรงดันไฟฟ้าเป็นบวก (ΔV = ε)
ประการที่สามเมื่อวงจรผ่านความต้านทานไฟฟ้า ถ้าทิศทางของวงจรอยู่ในทิศทางเดียวกับกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจะเป็นลบ (V = – IR) ในทางกลับกัน ถ้าทิศทางของวงจรตรงข้ามกับทิศทางของกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจะเป็นบวก (ΔV = IR)
ตัวอย่างโจทย์ข้อที่ 1:
R1 = 200 Ω และ R2 = 300 Ω. ε = 12 โวลต์. คำนวณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรโดยใช้ เคิร์ชฮอฟฟ์กฎข้อที่สองของเขา!
วิธีการแก้:
ทิศทางการหมุนตามเข็มนาฬิกา
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
ฉัน = 12 / 500
ฉัน = 0.024 ก
หากคำนวณโดยใช้กฎของโอห์มและสูตรสำหรับการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 โอห์ม
สมการของกฎของโอห์ม:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0.024 A.
ตัวอย่างโจทย์ข้อที่ 2:
กำหนดให้ R 1 = 100 Ω, R 2 = 200 Ω, R 3 = 300 Ω, ε 1 = 9 โวลต์, ε 2 = 12 โวลต์ จงคำนวณหาขนาดและทิศทางของกระแสไฟฟ้าในวงจร!
วิธีการแก้:
เลือกทิศทางของกระแสไฟฟ้าและทิศทางของวงจรให้เป็นทิศทางตามเข็มนาฬิกา
– 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
ฉัน = 3 / 600
ฉัน = 0.005 ก
กระแสไฟฟ้ามีทิศทางเป็นบวก ดังนั้นทิศทางจึงเป็นไปในทิศทางเดียวกับทิศทางที่เลือกไว้
