Kirchhoffova pravila: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Uvod:

Znamo da se pojedinačni 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 njihove kombinacije, te da su ti sklopovi podložni Ohmovom zakonu. Međutim, ponekad u složenim sklopovima 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 izračuna 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:

Prije nego uđemo u Kirchhoffova pravila. prvo ćemo definirati osnovne stvari u analizi kola koje će se koristiti u primjeni Kirchhoffovih pravila.

1-krug-krug je vodljivi put zatvorene petlje u kojem teče električna struja.

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 točkom.

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

5-petlja-petlja je jednostavna zatvorena staza u krugu u kojoj se niti jedan element kruga ili čvor ne susreću više od jednom.

6-mreža-mreža je jedna serija nizova 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 unutar električnih krugova. Ova dva pravila općenito su 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 koristit ćemo za primjenu KCL -a i KVL -a na sljedeći način:

1-Podijelite krug u nekoliko petlji.

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

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

Na čvoru B: I3 = I1 + I2 pomoću Kirchhoffova zakona o naponu, KVL

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

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

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

Kako je I3 zbroj I1 + I2, jednadžbe možemo prepisati kao; Jedn. 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 je dana 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 odabran bio pogrešan, ali je i dalje važeći. Zapravo, 20v baterija puni 10v bateriju. [2]

Korak 4: KiCAD shema kruga:

Koraci otvaranja kicada:

Korak 5: Koraci crtanja kruga u Kicadu:

Korak 6: Multisim simulacija kruga:

Bilješka:

Kirchhoffovo pravilo može se primijeniti za izmjenične i istosmjerne krugove gdje će u slučaju izmjeničnog napona otpor uključivati kondenzator i zavojnicu ne samo omski otpor.

Korak 7: Referenca:

[1]

[2]