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.
ilkAkım yönünü rastgele seçin, saat yönünde veya saat yönünün tersinde. Cevap negatifse, elektrik akımının gerçek yönü seçilen yönün tersidir. Cevap pozitifse, elektrik akımının gerçek yönü seçilen yönle aynıdır.
ikinciBir elektrik gerilim kaynağından yüksek potansiyelden düşük potansiyele (+'dan -'ye) doğru geçerken, elektrik geriliminde bir azalma olur, bu nedenle elektrik gerilimi negatif bir değer alır.ΔV = –εTersine, düşük potansiyelden yüksek potansiyele (-'den +'ya) doğru hareket ederse, elektriksel voltajda bir artış olur ve elektriksel voltaj pozitif bir değer alır (ΔV = ε).
ÜçüncüElektrik direnci üzerinden 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.
– IR1 – IR2 + 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=R1 + R2 = 200 + 300 = 500 Ey.
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.
– IR1 – IR2 - ε1 – IR3 + 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
ben = 3 / 600
I = 0,005 Amper
Elektrik akımının değeri pozitif olduğundan yönü, seçilen yönle aynıdır.
Bu problemde yalnızca bir döngü var, o da şu şekilde: Kirchhoff yasasının bir örneği Birden fazla döngü içeren devreler vardır, bu nedenle hesaplamalarda Kirchhoff'un birinci yasası da kullanılır ve döngünün yönünün elektrik akımının yönünün tersi olma olasılığı vardır.
