Kirchhoffova pravila: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Uvod:

Znamo da se jedan ekvivalentni otpor (RT) može pronaći kada su dva ili više otpornika spojena zajedno u bilo kojoj seriji ako ista vrijednost struje teče kroz sve komponente., Paralelno ako na njih ima isti napon. ili kombinacije oboje, te da su ta kola podložna Ohmovom zakonu. Međutim, ponekad u složenim krugovima poput mosta ili T mreža, ne možemo jednostavno koristiti samo Ohmov zakon za pronalaženje napona ili struje koji kruže unutar kruga kao na slici (1).

Za ove vrste proračuna potrebna su nam određena pravila koja nam omogućuju dobivanje jednadžbi kola, a za to se možemo poslužiti Kirchhoffovim zakonom o krugovima. [1]

Korak 1: Uobičajena definicija u analizi kola:

Pre nego što pređemo na Kirchhoffova pravila. prvo ćemo definirati osnovne stvari u analizi kola koje će se koristiti u primjeni Kirchhoffovih pravila.

1-krug-kolo je zatvorena petlja koja vodi električnom strujom.

2-put-jedna linija povezujućih elemenata ili izvora.

3-čvor-čvor je spoj, veza ili terminal unutar kruga gdje su dva ili više elemenata kruga spojena ili spojena zajedno dajući točku povezivanja između dvije ili više grana. Čvor je označen tačkom.

4-grana-grana je jedna ili grupa komponenti kao što su otpornici ili izvor koji su povezani između dva čvora.

5-petlja-petlja je jednostavna zatvorena putanja u kolu u kojoj se nijedan element kruga ili čvor ne susreću više od jednom.

6-mreža-mreža je jedna serija serije zatvorene petlje koja ne sadrži nikakve druge staze. Unutar mreže nema petlji.

Korak 2: Dva Kirchhoffova pravila:

1845., njemački fizičar, Gustav Kirchhoff razvio je par ili skup pravila ili zakona koji se bave očuvanjem struje i energije u električnim krugovima. Ova dva pravila su općenito poznata kao Kirchhoffovi zakoni o krugovima s jednim od Kirchhoffovih zakona koji se bave strujom koja teče oko zatvorenog kruga, Kirchhoffovim zakonom o naponu (KCL), dok se drugi zakon bavi izvorima napona prisutnim u zatvorenom krugu, Kirchhoffovim zakonom o naponu, (KVL).

Korak 3: Primjena Kirchhoffovih pravila:

Ovaj krug ćemo koristiti za primjenu KCL -a i KVL -a na sljedeći način:

1-Podijelite krug u nekoliko petlji.

2-Podesite smjer strujanja pomoću KCL-a. Postavite 2 smjera struje kako želite, a zatim ih upotrijebite za dobijanje smjera treće struje kako slijedi na slici (4).

Koristeći trenutni Kirchhoffov zakon, KCLAt čvor A: I1 + I2 = I3

Na čvoru B: I3 = I1 + I2 koristeći Kirchhoffov zakon o naponu, KVL

jednadžbe su date kao: Petlja 1 je data kao: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Petlja 2 je data kao: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Petlja 3 je data kao: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Kako je I3 zbir I1 + I2, jednadžbe možemo prepisati kao; Eq. Ne 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Jed. Ne 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Sada imamo dvije „simultane jednadžbe“koje se mogu smanjiti kako bi nam dale vrijednosti I1 i I2 Zamjena I1 u smislu I2 daje nam

vrijednost I1 kao -0,143 ampera Zamjena I2 u smislu I1 daje nam vrijednost I2 kao +0,429 ampera

Kao: I3 = I1 + I2 Struja koja protiče u otporniku R3 data je kao: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 Ampera

a napon na otporniku R3 dat je kao: 0,286 x 40 = 11,44 volti

Negativni predznak za I1 znači da je smjer struje koji je u početku izabran bio pogrešan, ali je ipak još uvijek važeći. U stvari, 20v baterija puni 10v bateriju. [2]

Korak 4: KiCAD shema kola:

Koraci otvaranja kicada:

Korak 5: Koraci crtanja kola u Kicadu:

Korak 6: Višesimska simulacija kola:

Bilješka:

Kirchhoffovo pravilo može se primijeniti i na izmjenični i na istosmjerni krug gdje će u slučaju izmjeničnog napona otpor uključivati kondenzator i zavojnicu, a ne samo omski otpor.

Korak 7: Referenca:

[1]

[2]