Legea lui Kirchhoff în inginerie electrică

În calcule circuite electrice alternând și curent continuu Pe lângă celebra formulă a lui Ohm, se aplică și legea lui Kirchhoff. O persoană a cărei activitate este legată de ingineria electrică trebuie, chiar și în timpul nopții, să nu dea nici o definiție pentru fiecare din cele două legi fără ezitare. Adesea acest lucru nu este necesar atât de mult pentru a efectua calcule, ci mai degrabă pentru a înțelege procesele care au loc.

În anul 1845, fizicianul german Gustav Kirchhoff, pe baza lucrărilor lui Maxwell (conservarea încărcăturii și a proprietăților camp electrostatic) a formulat două reguli care vă permit să indicați relația dintre curent și tensiune într-un circuit electric închis. Datorită acestui fapt, a fost posibilă rezolvarea practică a oricăror sarcini aplicate legate de electricitate. Legea lui Kirchhoff, folosită pentru a calcula un circuit electric liniar, face posibilă obținerea unui sistem clasic de ecuații liniare care să țină cont de tensiunile și curenții care devin cunoscuți după rezolvarea problemei ridicate.

Formularea presupune utilizarea termenilor electrici "contur, nod și ramură". O ramură este o parte cu două laturi a unui lanț, un segment arbitrar al lanțului. Un contur este un sistem de ramificații cu buclă, adică prin inițierea unei mișcări mentale de la un punct arbitrar de-a lungul oricărei ramuri, ajungeți în locul unde a început mișcarea. Mai clar ramurile numesc "looped", deși acest lucru nu este complet corect. Un nod este un punct la care se întâlnesc două sau mai multe ramuri.

1 Legea lui Kirchhoff este foarte simplă. Se bazează pe legea fundamentală a conservării taxelor. Prima lege a lui Kirchhoff spune: suma curenților (algebrici), care curge de-a lungul ramurilor la un singur nod, este zero. Aceasta este, I1 + I2 + I3 = 0. Pentru calcule, se consideră că valoarea curenților care circulă în nod are semnul "+", iar rezultatul ";". Prin urmare, formula extinsă ia forma I1 + I2 - I3 = 0. Cu alte cuvinte: cantitatea de curent care curge în nod este egală cu cantitatea de curgere. Această lege Kirchhoff este foarte importantă pentru înțelegerea principiilor de funcționare a echipamentelor electrice. De exemplu, el explică de ce, atunci când se conectează înfășurările unui motor electric conform schemei "stea" sau "triunghi", nu există interfață scurtcircuit.

2 Legea lui Kirchhoff este de obicei folosită pentru a calcula o buclă închisă cu un anumit număr de ramuri. Ea este direct legată de legea lui Maxwell a treia (un câmp magnetic constant). Regula afirmă că suma algebrică a picăturilor de stres pe fiecare ramură a conturului este egală cu suma valorilor emf pentru toate ramurile conturului calculat. Este evident că, în absența surselor de energie electrică (CEM) în circuitul închis, scăderea totală a tensiunii va fi de asemenea zero. Într-un limbaj mai simplu, energia sursei este convertită doar la consumatori, iar atunci când se întoarce, ea tinde la valoarea inițială. Folosirea acestei legi are o serie de trăsături, ca în cazul celor dintâi.

Compunerea ecuația de circuit, se presupune că valoarea numerică a forței electromotoare are un semn pozitiv atunci când direcția este primit inițial circuitul de by-pass (în mod normal în sens orar) coincide cu direcția și negativă dacă direcțiile sunt opuse. Același lucru este valabil și pentru rezistențe: dacă direcția curentă este aceeași cu cea a bypass-ului selectat, atunci scădere de tensiune pe el i se atribuie semnul "+". De exemplu, E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Ca urmare a trecerii tuturor ramurilor care intră în contur, un sistem ecuații liniare, hotărând care, este posibil să învățăm toate curenții ramurilor (și nodurilor). Relațiile rezultate sunt rezolvate folosind metoda curentului de contur.

Este greu să supraestimați importanța legilor lui Kirchhoff pentru ingineria electrică. Simplitatea formulelor de scriere și soluția lor folosind metodele de algebră clasică au fost motivul pentru utilizarea lor largă.