Kirchhoffov zakon u elektrotehnici

Pri izračunavanju električnih krugova izmjenične i istosmjerne struje, uz poznatu Ohmovu formulu, primjenjuje se Kirchhoffov zakon. Osoba čiji je posao povezan s elektrotehničkom tehnologijom, čak i usred noći, bez oklijevanja, da daju definicije za svaki od dva zakona. Često je to potrebno ne toliko za izvođenje izračuna, nego za razumijevanje procesa koji se odvijaju.

U udaljenom 1845. godine njemački fizičar Gustav Kirchhoff formulirao je dva Pravila na temelju Maxwellovih djela (očuvanje naboja i svojstva elektrostatskog polja) , omogućujući ukazivanje odnosa struje i napona u zatvorenom električnom krugu. Zahvaljujući tome postalo je moguće riješiti praktički sve primijenjene zadatke vezane uz struju. Kirchhoffov zakon, koji se rabi za izračunavanje linearnog električnog kruga, omogućuje dobivanje klasičnog sustava linearnih jednadžbi koje uzimaju u obzir napone i struje koje postaju poznate nakon rješavanja postavljenog problema.

U tekstu se pretpostavlja korištenje pojmova električni "kontura, čvor i grana". Grana je bilo koji dvostrani dio lanca, proizvoljni segment lanca. Kontura je sustav petlji grana, tj. Pokretanjem mentalnog kretanja od proizvoljne točke bilo koje grane, završavate na mjestu kretanja pokreta. Jasnije, grane nazivaju "petlje", iako to nije sasvim točno. Čvor je točka u kojoj se susreću dvije ili više grana.

Kirchhoffov zakon je vrlo jednostavan. Temelji se na temeljnom pravu očuvanja optužbi. Prvi zakon Kirchhoff kaže: zbroj struja (algebarska), koja teče uz grane na jedan čvor, je nula. To jest, I1 + I2 + I3 = 0. Za izračune se smatra da vrijednost struja koja teče u čvor ima znak "+", a dobiveni "-". Stoga, proširena formula ima oblik I1 + I2 - I3 = 0. Drugim riječima: količina struje koja teče u čvoru jednaka je količini istjecanja. Ovaj Kirchhoffov zakon je vrlo važan za razumijevanje načela rada električne opreme. Na primjer, on objašnjava zašto, pri povezivanju namota elektromotora prema shemi "zvijezda" ili "trokut", nema kratkog spoja međusklopa .

2 Kirchhoffov zakon obično se koristi za izračunavanje zatvorene petlje s određenim brojem grana. To je izravno povezano s trećim Maxwellovim zakonom (nepromjenjivim magnetskim poljem). Pravilo kaže da je algebarska suma naprezanja na svakoj od grana konture jednaka zbroju vrijednosti emf za sve grane izračunate konture. Očito je da u nedostatku izvora električne energije (EMF) u zatvorenom krugu, ukupni pad napona također će biti nula. Na jednostavnijem jeziku energija izvora pretvara se samo u potrošače, a prilikom vraćanja sklon je svojoj izvornoj vrijednosti. Korištenje ovog zakona ima niz značajki, kao u slučaju prvog.

Izgradnjom jednadžbe kruga smatramo da numerička vrijednost EMF-a ima pozitivan znak ako početno prihvaćeni smjer kretanja (obično u smjeru kazaljke na satu) poklapa se s njegovim smjerom, a negativan ako su smjerovi suprotni. Isto vrijedi i za otpornike: ako je trenutni smjer jednak onom za odabrani zaobilaznik, znak "+" dodjeljuje pad napona na njemu. Na primjer, E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Kao rezultat prelaska svih grana koje ulaze u konturu, sastavlja se sustav linearnih jednadžbi, odlučujući o tome, moguće je saznati sve struje grana (i čvorova). Dobiveni odnosi riješeni su pomoću metode konturne struje.

Teško je nadcijeniti važnost Kirchhoffovih zakona za elektrotehniku. Jednostavnost pisanja formula i njihova rješenja uz pomoć metoda klasične algebre bila su razlog njihove široke upotrebe.