Regulile lui Kirchhoff: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Introducere:

Știm că o rezistență echivalentă unică (RT) poate fi găsită atunci când două sau mai multe rezistențe sunt conectate împreună în oricare dintre serii dacă aceeași valoare de curent curge prin toate componentele., Paralel dacă au aceeași tensiune aplicată peste ele. sau combinații ale ambelor și că aceste circuite respectă Legea lui Ohm. Cu toate acestea, uneori în circuite complexe, cum ar fi rețelele pod sau T, nu putem folosi pur și simplu Legea lui Ohm pentru a găsi tensiunile sau curenții care circulă în circuit ca în figura (1).

Pentru aceste tipuri de calcule, avem nevoie de anumite reguli care ne permit să obținem ecuațiile circuitului și pentru aceasta putem folosi Legea circuitului lui Kirchhoff. [1]

Pasul 1: Definiție comună în analiza circuitului:

Înainte de a intra în regulile lui Kirchhoff. mai întâi vom defini lucruri de bază în analiza circuitelor care vor fi utilizate în aplicarea regulilor lui Kirchhoff.

1-Circuit - un circuit este o cale de conducere în buclă închisă în care curge un curent electric.

2-Cale - o singură linie de elemente sau surse de conectare.

3-Nod - un nod este o joncțiune, conexiune sau terminal într-un circuit în care două sau mai multe elemente de circuit sunt conectate sau unite între ele, oferind un punct de conexiune între două sau mai multe ramuri. Un nod este indicat printr-un punct.

4-Ramură - o ramură este o singură sau un grup de componente, cum ar fi rezistențe sau o sursă, care sunt conectate între două noduri.

5-Buclă - o buclă este o cale simplă închisă într-un circuit în care nu se întâlnește niciun element de circuit sau nod de mai multe ori.

6-Mesh - un mesh este o cale de serie cu buclă închisă unică, care nu conține alte căi. Nu există bucle în interiorul unei plase.

Pasul 2: Cele două reguli ale lui Kirchhoff:

În 1845, un fizician german, Gustav Kirchhoff a dezvoltat o pereche sau un set de reguli sau legi care se ocupă cu conservarea curentului și a energiei în circuitele electrice. Aceste două reguli sunt cunoscute sub numele de Legile circuitului lui Kirchhoff, cu una dintre legile lui Kirchhoff care se referă la curentul care curge în jurul unui circuit închis, Legea tensiunii Kirchhoff (KCL), în timp ce cealaltă lege se referă la sursele de tensiune prezente într-un circuit închis, Legea tensiunii Kirchhoff., (KVL).

Pasul 3: Aplicarea regulilor lui Kirchhoff:

Vom folosi acest circuit pentru a aplica atât KCL cât și KVL după cum urmează:

1-Împărțiți circuitul în mai multe bucle.

2-Setați direcția curenților folosind KCL. Setați 2 direcții de curenți după cum doriți, apoi folosiți-le pentru a obține direcția celei de-a treia, după cum urmează în figura (4).

Folosind Legea actuală a lui Kirchhoff, nodul KCLAt A: I1 + I2 = I3

La nodul B: I3 = I1 + I2 folosind legea tensiunii Kirchhoff, KVL

ecuațiile sunt date astfel: Bucla 1 este dată astfel: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Bucla 2 este dată ca: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Bucla 3 este dată ca: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Deoarece I3 este suma lui I1 + I2 putem rescrie ecuațiile ca; Eq. Nu 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq. Nu 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Acum avem două „ecuații simultane” care pot fi reduse pentru a ne oferi valorile I1 și I2 Înlocuirea lui I1 în termeni de I2 ne oferă

valoarea lui I1 ca -0.143 Amperi Înlocuirea lui I2 în termeni de I1 ne oferă valoarea lui I2 ca +0.429 Amperi

Ca: I3 = I1 + I2 Curentul care curge în rezistorul R3 este dat ca: I3 = -0.143 + 0.429 = 0.286 Amperi

iar tensiunea pe rezistorul R3 este dată ca: 0,286 x 40 = 11,44 volți

Semnul negativ pentru I1 înseamnă că direcția fluxului de curent ales inițial a fost greșită, dar totuși încă valabilă. De fapt, bateria de 20v încarcă bateria de 10v. [2]

Pasul 4: Schema KiCAD a circuitului:

Pașii de deschidere a kicadului:

Pasul 5: Etape ale circuitului de desen în Kicad:

Pasul 6: Simulare multisim a circuitului:

Notă:

Regula lui Kirchhoff poate fi aplicată atât pentru circuitele de curent alternativ, cât și pentru cele de curent continuu, în cazul în care rezistența la curent alternativ va include condensator și bobină, nu numai rezistența ohmică.

Pasul 7: Referință:

[1]

[2]