Kirchhoffin sähkötekniikan lait

Laskelmissa muuttuvien jaKuuluisan Ohm-kaavan lisäksi sovelletaan myös Kirchhoffin lakia. Henkilö, jonka työ liittyy sähkötekniikkaan, ei edes keskellä yötä, anna mitään määritelmää kummallekin kahdelle lakille ilman epäröintiä. Usein tämä ei ole välttämätöntä tehdä laskuja, vaan ymmärtää parhaillaan meneillään olevia prosesseja.

Kaukaisessa 1845 Saksan fyysikko GustavKirchhoffin Maxwellin teosten perusteella (varauksen säilyttäminen ja sähköstaattisen kentän ominaisuuksien) perusteella laadittiin kaksi sääntöä, joiden avulla voimme ilmaista nykyisen ja jännitteen välisen suhteen suljetussa sähköpiirissä. Tämän ansiosta on voitu ratkaista käytännöllisesti kaikki sähkön käyttöön liittyvät tehtävät. Kirchhoffin laki, jota käytetään lineaarisen sähköpiirin laskemiseen, mahdollistaa lineaaristen yhtälöiden klassisen järjestelmän hankkimisen, jossa otetaan huomioon jännitteet ja virtaukset, jotka tunnetaan ongelman ratkaisemisen jälkeen.

Sanamuoto merkitsee termien käyttöäsähköinen "muoto, solmu ja haara". Haara on ketjun kaksipuolinen osa, ketjun mielivaltainen osa. Muotoilu on silmukoitujen oksojen järjestelmä, eli aloittamalla henkinen liike mielivaltaisesta pisteestä pitkin haaraa, päädyt paikkaan, jossa liike alkoi. Selkeämmät oksat kutsuvat "looped", vaikka tämä ei ole täysin oikea. Solmu on piste, jossa kaksi tai useampi haara kohtaavat.

Kirchhoffin laki on hyvin yksinkertainen. Se perustuu varausten säilyttämisen perusoikeuteen. Kirchhoffin ensimmäinen laki sanoo: virtojen (algebrallinen) summa, joka kulkee pitkin oksia yhdelle solmulle, on nolla. Eli I1 + I2 + I3 = 0. Laskelmissa katsotaan, että solmuun virtaavien virtojen arvo on merkki "+", ja tuloksena oleva "-". Siksi laajennetulla kaavalla on muoto I1 + I2 - I3 = 0. Toisin sanoen solmuun virtaavan virran määrä on yhtä suuri kuin virtauksen määrä. Tämä Kirchhoffin laki on erittäin tärkeä sähkölaitteiden käytön periaatteiden ymmärtämiseksi. Esimerkiksi hän selittää, miksi ei ole rajapintojen oikosulkua kytkettäessä sähkömoottorin käämityksiä "tähtijärjestelmän" tai "kolmion" mukaisesti.

2 Kirchhoffin lakia käytetään yleensä laskemaansuljetun silmukan tietty määrä oksia. Se liittyy suoraan kolmanteen Maxwellin lakiin (vakio magneettikenttä). Säännöksessä sanotaan, että jännityksen algebrallinen summa jokaisella ääriviivoilla on yhtä suuri kuin lasketun muodon kaikkien haarojen arvojen summa. On selvää, että kun sähkövirta (EMF) ei ole suljettuun piiriin, myös kokonaisjännitehäviö on nolla. Yksinkertaisemmalla kielellä lähteen energia muuttuu vain kuluttajaksi, ja palautettaessa se pyrkii sen alkuperäiseen arvoon. Tämän lain käytöllä on useita ominaisuuksia, kuten edellisessä tapauksessa.

Ketjun yhtälön muodostaminen on yleisesti oletettuEMF: n numeerisella arvolla on positiivinen merkki, jos ääriviivan (tavallisesti myötäpäivään) siirtyvän alun perin hyväksytty suunta vastaa osuutta sen suunnasta ja negatiivinen, jos suunnat ovat päinvastaisia. Sama pätee myös vastuksiin: jos nykyinen suunta on sama kuin valittu ohitus, niin "+" -merkki on määritetty jännitteen pudotukseen. Esimerkiksi E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Tuloksena kaikki sivut, jotka sisältyvätmuodostaa lineaaristen yhtälöiden järjestelmä, joka päättää, mikä on mahdollista selvittää kaikki oksat (ja solmut) virtaukset. Tuloksena olevat suhteet ratkaistaan ​​käyttämällä ääriviivaa nykyistä menetelmää.

Kirchhoffin sähkötekniikan lakien merkitystä on vaikea yliarvioida. Yksinkertaisuus kirjoituskaavoista ja niiden ratkaisusta käyttäen klassisen algebran menetelmiä oli syy niiden laajaan käyttöön.