Godine 1845. Gustav Kirchhoff (njemački fizičar) uvodi niz zakona koji se bave strujom i naponom u električnim krugovima. Kirchhoffovi zakoni općenito se nazivaju KCL (Kirchhoffsov trenutni zakon) i KVL (Kirchhoffsov naponski zakon). KVL navodi da je algebarski zbroj napona na čvoru u zatvorenom krugu jednak nuli. Zakon KCL kaže da je u zatvorenom krugu ulazna struja na čvoru jednaka struji koja odlazi na čvor. Kad u tutorialu otpornika primijetimo da se može pronaći jedan ekvivalentni otpor (RT) kada je više otpornika spojeno u seriju ili paralelno, ti krugovi poštujte Ohmov zakon . Ali, složeno električni krugovi , ne možemo koristiti ovaj zakon za izračunavanje napona i struje. Za ove vrste izračuna možemo koristiti KVL i KCL.

Kirchhoffovi zakoni

Kirchhoffovi zakoni uglavnom se bave naponom i strujom u električnim krugovima. Ti se zakoni mogu shvatiti kao rezultati Maxwellovih jednadžbi u granici niske frekvencije. Savršeni su za istosmjerne i izmjenične krugove na frekvencijama gdje su valne duljine elektromagnetskog zračenja vrlo velike u usporedbi s drugim krugovima.

Kirchhoffovi zakoni o krugovima

Postoje različiti odnosi između napona i struja električnog kruga. Te su veze određene Kirchhoffovim zakonima kao što su KVL i KCL. Ti se zakoni koriste za određivanje impedancije složene mreže ili ekvivalentnog električnog otpora i struja koje teku u nekoliko grana n / w.

Kirchhoffov trenutni zakon

KCL ili Kirchhoffsov trenutni zakon ili Kirchhoffsov prvi zakon kaže da je ukupna struja u zatvorenom krugu, ulazna struja na čvoru jednaka struji koja odlazi na čvor ili je algebarski zbroj struje na čvoru u elektroničkom krugu jednak nuli.

Kirchhoffov trenutni zakon

U gornjem dijagramu struje su označene sa a, b, c, d i e. Prema zakonu KCL, ulazne struje su a, b, c, d, a izlazne su e i f s negativnom vrijednošću. Jednadžbu možemo zapisati kao

“koristeći op pojačala kao usporedbe ”

a + b + c + d = e + f

Općenito u električnom krugu, pojam čvor odnosi se na spoj ili spoj više komponenata ili elemenata ili strujne trake poput dijelova i kabela. U zatvorenom krugu mora postojati strujni tok bilo koji unutar ili izvan čvorne trake. Ovaj se zakon koristi za analizu paralelnih krugova.

Kirchhoffov naponski zakon

KVL ili Kirchhoffov zakon napona ili Kirchhoffsov drugi zakon kaže da je algebarski zbroj napona u zatvorenom krugu jednak nuli ili je algebarski zbroj napona na čvoru jednak nuli.

Kirchhoffov zakon o naponu

Ovaj se zakon bavi naponom. Na primjer, objašnjen je gornji sklop. Izvor napona ‘a’ povezan je s pet pasivnih komponenata, naime b, c, d, e, f koje imaju razlike napona na sebi. Aritmetički se razlika napona između ovih komponenti zbraja jer su te komponente povezane u seriju. Prema zakonu KVL, napon na pasivnim komponentama u krugu uvijek je jednak i suprotan izvoru napona. Stoga je zbroj razlika napona svih elemenata u krugu uvijek nula.

a + b + c + d + e + f = 0

Uobičajeni uvjeti teorije istosmjernih krugova

Zajednički istosmjerni krug sastoji se od različitih teorijskih pojmova

Krug: Istosmjerni krug je provodna traka zatvorene petlje u kojoj teče električna struja
Staza: Jedna traka koristi se za povezivanje izvora ili elemenata
Čvor: Čvor je veza u krugu gdje je više elemenata povezano zajedno, a označava se točkom.
Podružnica: grana je pojedinac ili skup elemenata koji su povezani između dva čvora poput otpornika ili izvora
Petlja: Petlja u krugu je zatvorena putanja, gdje niti jedan element ili čvor kruga nije zadovoljen više od jednom.
Mreža: Mreža ne sadrži zatvoreni put, ali to je jedna otvorena petlja i ne sadrži nikakve komponente unutar mreže.

Primjer Kirchhoffovih zakona

Pomoću ovog kruga možemo izračunati protok struje u otporu 40Ω

“najbolji termostat za domaći inkubator ”

Primjer kruga za KVL i KCL

Gornji krug sastoji se od dva čvora, naime A i B, tri grane i dvije neovisne petlje.

Primijenite KCL na gornji krug, tada možemo dobiti sljedeće jednadžbe.

Na čvorovima A i B možemo dobiti jednadžbe

I1 + I2 = I2 i I2 = I1 + I2

Koristeći KVL, jednadžbe možemo dobiti sljedeće jednadžbe

Iz petlje1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Iz petlje2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Iz petlje3: 10-20 = 10I1-20 I2

Jednadžba I2 može se prepisati kao

Jednadžba1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Jednadžba 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Sada imamo dvije istodobne jednadžbe koje se mogu svesti tako da daju vrijednosti I1 i I2

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

Znamo jednadžbu I3 = I1 + I2

Protok struje u otporniku R3 zapisuje se kao -0,143 + 0,429 = 0,286 ampera
Napon na otporu R3 zapisuje se kao: 0,286 x 40 = 11,44 volta

Znak –ve za ‘I’ je smjer protoka struje koji je u početku preferiran bio pogrešan, zapravo, 20-voltna baterija puni 10-voltnu bateriju.

Ovdje se radi o svemu Kirchoffovi zakoni , koji uključuje KVL i KCL. Ti se zakoni koriste za izračunavanje struje i napona u linearnom krugu, a također možemo koristiti analizu petlje za izračunavanje struje u svakoj petlji. Nadalje, bilo kakva pitanja u vezi s ovim zakonima, dajte svoje vrijedne prijedloge komentiranjem u odjeljku za komentare u nastavku.