L’any 1845, Gustav Kirchhoff (físic alemany) introdueix un conjunt de lleis que s’ocupen del corrent i el voltatge dels circuits elèctrics. Les lleis de Kirchhoff s’anomenen generalment KCL (Kirchhoffs Current Law) i KVL (Kirchhoffs Voltage Law). El KVL afirma que la suma algebraica de la tensió del node en un circuit tancat és igual a zero. La llei KCL estableix que, en un circuit tancat, el corrent d’entrada al node és igual al corrent que surt al node. Quan observem al tutorial de resistències que es pot trobar una única resistència equivalent (RT) quan es connecten múltiples resistències en sèrie o paral·leles, aquests circuits obeeix la llei d’Ohm . Però, en complexitat circuits elèctrics , no podem utilitzar aquesta llei per calcular el voltatge i el corrent. Per a aquest tipus de càlculs, podem utilitzar KVL i KCL.
Lleis de Kirchhoff
Les lleis de Kirchhoff tracten principalment de tensió i corrent en els circuits elèctrics. Aquestes lleis es poden entendre com a resultats de les equacions de Maxwell en el límit de freqüència baixa. Són perfectes per a circuits de CC i CA a freqüències on les longituds d’ona de la radiació electromagnètica són molt grans si es compara amb altres circuits.
Lleis del circuit de Kirchhoff
Hi ha diverses relacions entre tensions i corrents d’un circuit elèctric. Aquestes relacions estan determinades per lleis de Kirchhoffs com KVL i KCL. Aquestes lleis s’utilitzen per determinar la impedància de la xarxa complexa o resistència elèctrica equivalent i els corrents que flueixen a les diverses branques del n / w.
Llei actual de Kirchhoff
La llei actual de KCL o Kirchhoffs o la primera llei de Kirchhoffs estableix que el corrent total en un circuit tancat, el corrent d’entrada al node és igual al corrent que surt al node o la suma algebraica del corrent al node d’un circuit electrònic és igual a zero.
La llei actual de Kirchhoff
Al diagrama anterior, els corrents es denoten amb a, b, c, d i e. Segons la llei KCL, els corrents entrants són a, b, c, d i els corrents sortints són e i f amb valor negatiu. L'equació es pot escriure com
a + b + c + d = e + f
Generalment en un circuit elèctric, el terme node fa referència a una unió o connexió de múltiples components o elements o carrils de transport de corrent com components i cables. En un circuit tancat, ha d’existir el flux de corrent que hi hagi dins o fora d’un carril de node. Aquesta llei s’utilitza per analitzar circuits paral·lels.
Llei de tensió de Kirchhoff
La llei de tensió de KVL o Kirchhoff o la segona llei de Kirchhoffs estableixen que, la suma algebraica de la tensió en un circuit tancat és igual a zero o la suma algebraica de la tensió al node és igual a zero.
Llei de tensió de Kirchhoff
Aquesta llei tracta del voltatge. Per exemple, s'explica el circuit anterior. Una font de tensió ‘a’ està connectada amb cinc components passius, és a dir, b, c, d, e, f que tenen diferències de tensió entre ells. Aritmèticament, la diferència de tensió entre aquests components se suma perquè aquests components estan connectats en sèrie. Segons la llei KVL, el voltatge a través dels components passius d’un circuit sempre és igual i oposat a la font de tensió. Per tant, la suma de les diferències de tensió entre tots els elements d’un circuit és sempre nul·la.
a + b + c + d + e + f = 0
Termes comuns de teoria de circuits de CC
El circuit DC comú consta de diversos termes de la teoria
Circuit: Un circuit de corrent continu és un carril conductor de bucle tancat per on circula un corrent elèctric
Camí: S’utilitza un sol carril per connectar les fonts o els elements
Node: Un node és una connexió en un circuit on diversos elements estan connectats entre si i es denota amb un punt.
Sucursal: una branca és una única o col·lecció d'elements que estan connectats entre dos nodes, com ara resistències o una font
Bucle: Un bucle en un circuit és un camí tancat, on cap element de circuit o node es compleix més d'una vegada.
Malla: Una malla no conté cap camí tancat, però és un bucle obert únic i no conté components dins d’una malla.
Exemple de les lleis de Kirchhoff
Utilitzant aquest circuit, podem calcular el corrent de flux a la resistència 40Ω
Circuit d'exemple per a KVL i KCL
El circuit anterior consta de dos nodes, a saber, A i B, tres branques i dos bucles independents.
Apliqueu KCL al circuit anterior i obtenim les equacions següents.
Als nodes A i B podem obtenir les equacions
I1 + I2 = I2 i I2 = I1 + I2
Utilitzant KVL, les equacions podem obtenir les següents equacions
Del bucle1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Del bucle2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Del bucle3: 10-20 = 10I1-20 I2
L'equació de I2 es pot reescriure com
Equació1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Equació 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2
Ara tenim dues equacions simultànies que es poden reduir per donar els valors de I1 i I2
La substitució d’I1 en termes d’I2 dóna el valor d’I1 = -0.143 Amperes
La substitució d’I2 en termes d’I1 dóna el valor d’I2 = +0,429 amperes
Coneixem l’equació de I3 = I1 + I2
El flux de corrent a la resistència R3 s’escriu com -0,143 + 0,429 = 0,286 amperes
La tensió a través de la resistència R3 s’escriu com: 0,286 x 40 = 11,44 volts
El signe –ve per a 'I' és que la direcció del flux de corrent preferida inicialment era incorrecta. De fet, la bateria de 20 volts està carregant la bateria de 10 volts.
Tot es tracta Les lleis de Kirchoff , que inclou KVL i KCL. Aquestes lleis s’utilitzen per calcular el corrent i el voltatge en un circuit lineal i també podem utilitzar l’anàlisi de bucles per calcular el corrent de cada bucle. A més, si teniu cap pregunta sobre aquestes lleis, doneu els vostres valuosos suggeriments fent comentaris a la secció de comentaris següent.
Crèdits fotogràfics:
- Les lleis de Kirchhoff per blogspot
- Exemple de les lleis de Kirchoff per electrònica-tutorials
