Kirchhoff'un İkinci Yasasını Anlamak
Kirchhoff'un İkinci Yasası, kapalı bir devredeki elektriksel potansiyel değişimlerinin toplamının sıfır olduğunu belirtir. Kirchhoff'un İkinci Yasası, enerjinin korunduğunu belirten enerji korunumu yasasına dayanmaktadır.
Bunu daha iyi anlamak için, sağdaki şekilde olduğu gibi kapalı bir devrede hareket eden bir elektrik yükünü hayal edin. elektrik yükü bir yerden geçmek elektrik direnci (R) noktasında, elektriksel potansiyel enerji dirençte tüketildiği için azalır. Elektrik yükü başka bir elektriksel dirençten geçtiğinde, elektriksel potansiyel enerji o dirençte tekrar tüketildiği için tekrar azalır. Ayrıca, elektriksel yük düşük potansiyelden yüksek potansiyele doğru bir elektriksel gerilim kaynağından geçtiğinde, elektriksel potansiyel enerji artar. Başlangıç noktasına geri döndüğünde, elektriksel potansiyel enerji Öncekiyle aynı şekilde, elektriksel potansiyel enerjideki değişim sıfırdır. Kirchhoff'un ikinci yasasını bir elektrik devresine uygularken, elektriksel potansiyel enerjideki değişimi değil, elektriksel voltajdaki değişimi kullanırız.
Yukarıdaki resimde görülen gibi bir devre, aşağıdaki yöntem kullanılarak analiz edilebilir. Ohm yasası (V = IR) ve formül seri direnç veya paralel dirençAşağıdaki resimde görülen gibi daha karmaşık devreler, aşağıdaki yöntem kullanılarak analiz edilebilir. Kirchhoff'un birinci yasası oyleyse Kirchhoff'un ikinci yasası.
Devre analizi için Kirchhoff'un ikinci yasasını kullanırken dikkat edilmesi gereken bazı işaret kuralları şunlardır.
Öncelikle , mevcut yönü rastgele seçin; saat yönünde mi yoksa saat yönünün tersine mi. Cevap negatifse, gerçek akım yönü seçilen yönün tersidir. Cevap pozitifse, gerçek akım yönü seçilen yönle aynıdır.
İkinci olarak , bir elektrik gerilim kaynağından yüksek potansiyelden düşük potansiyele (+'dan -'ye) geçerken elektrik geriliminde bir azalma olur, bu nedenle elektrik gerilimi negatif bir değer alır ( ΔV = -ε ) . Tersine, düşük potansiyelden yüksek potansiyele (-'den +'ya) geçildiğinde elektrik geriliminde bir artış olur, bu nedenle elektrik gerilimi pozitif bir değer alır ( ΔV = ε).
Üçüncüsü , bir elektrik direncinden geçerken, eğer halka elektrik akımıyla aynı yöndeyse, elektrik gerilimi negatiftir (ΔV = – IR). Tersine, eğer halka elektrik akımının ters yönündeyse, elektrik gerilimi pozitiftir (ΔV = IR).
Örnek soru 1:
R1 = 200 Ω ve R2 = 300 Ω. ε = 12 Volt. Kirchhoff'un ikinci yasasını kullanarak devrede akan elektrik akımını hesaplayın!
Pembahasan
Akımın yönü saat yönündedir.
– IR 1 – IR 2 + ε = 0
– 200 I – 300 I + 12 = 0.
– 500 I + 12 = 0
– 500 I = – 12
ben = 12 / 500
I = 0,024 Amper
Ohm yasası ve seri direnç kombinasyon formülü kullanılarak hesaplanırsa:
R = R 1 + R 2 = 200 + 300 = 500 Ω.
Ohm yasası formülü:
V = IR
I = V / R = 12 / 500 = 0,024 Amper.
Örnek soru 2:
R1 = 100Ω, R2 = 200Ω, R3 = 300 Ω, ε1 = 9 Volt, ε2 = 12 Volt. Devredeki elektrik akımının büyüklüğünü ve yönünü hesaplayın!
Pembahasan
Elektrik akımının yönünü ve halkanın yönünü, saat yönünde dönüş yönüyle aynı olacak şekilde seçin.
– 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
ben = 3 / 600
I = 0,005 Amper
Elektrik akımının değeri pozitif olduğundan yönü, seçilen yönle aynıdır.
Bu soruda sadece bir döngü var, Kirchhoff yasası örneğinde ise birden fazla döngü içeren bir devre var, dolayısıyla hesaplamada Kirchhoff'un birinci yasası da kullanılıyor ve döngünün yönünün elektrik akımının yönünün tersi olma olasılığı da mevcut.
