Kirchhoffs regler: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Introduktion:

Vi vet att ett enda ekvivalent motstånd, (RT) kan hittas när två eller flera motstånd är anslutna ihop i båda serierna om samma strömvärde flyter genom alla komponenter., Parallellt om de har samma spänning över dem. eller kombinationer av båda, och att dessa kretsar följer Ohms lag. Ibland i komplexa kretsar som bro- eller T -nät kan vi emellertid inte bara använda Ohms lag ensam för att hitta spänningar eller strömmar som cirkulerar i kretsen som i figur (1).

För denna typ av beräkningar behöver vi vissa regler som gör att vi kan få kretsekvationerna och för detta kan vi använda Kirchhoffs kretslag. [1]

Steg 1: Vanlig definition i kretsanalys:

Innan vi går in på Kirchhoffs regler. vi kommer först att definiera grundläggande saker i kretsanalyser som kommer att användas för att tillämpa Kirchhoffs regler.

1-krets-en krets är en ledningsbana med sluten slinga där en elektrisk ström flödar.

2-Path-en enda rad anslutande element eller källor.

3-nod-en nod är en förbindelse, anslutning eller terminal i en krets där två eller flera kretselement är anslutna eller sammanfogade och ger en anslutningspunkt mellan två eller flera grenar. En nod indikeras med en prick.

4-gren-en gren är en enda eller grupp av komponenter som motstånd eller en källa som är anslutna mellan två noder.

5-loop-en slinga är en enkel stängd väg i en krets där inget kretselement eller nod träffas mer än en gång.

6-Mesh-ett nät är en enda serie med slutna slingor som inte innehåller några andra sökvägar. Det finns inga öglor inuti ett nät.

Steg 2: Kirchhoffs två regler:

År 1845 utvecklade en tysk fysiker Gustav Kirchhoff ett par eller en uppsättning regler eller lagar som handlar om bevarande av ström och energi i elektriska kretsar. Dessa två regler är allmänt kända som Kirchhoffs kretslagar med en av Kirchhoffs lagar som behandlar strömmen som flyter runt en sluten krets, Kirchhoffs spänningslag, (KCL) medan den andra lagen behandlar spänningskällorna som finns i en sluten krets, Kirchhoffs spänningslag, (KVL).

Steg 3: Tillämpa Kirchhoffs regler:

Vi kommer att använda denna krets för att tillämpa både KCL och KVL enligt följande:

1-Dela kretsen i flera slingor.

2-Ställ in strömmarnas riktning med KCL. Ställ in 2 strömmar som du vill, använd sedan dem för att få riktningen för den tredje enligt följande i figur (4).

Med Kirchhoffs nuvarande lag, KCLAt -nod A: I1 + I2 = I3

Vid nod B: I3 = I1 + I2 Med Kirchhoffs spänningslag, KVL

ekvationerna ges som: Loop 1 ges som: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Loop 2 ges som: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Loop 3 ges som: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Eftersom I3 är summan av I1 + I2 kan vi skriva om ekvationerna som; Ekv. Nr 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 ekv. No 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Vi har nu två”samtidiga ekvationer” som kan reduceras för att ge oss värdena för I1 och I2 Byte av I1 i termer av I2 ger oss

värdet av I1 som -0,143 ampere Ersättning av I2 i termer av I1 ger oss värdet av I2 som +0,429 ampere

Som: I3 = I1 + I2 Strömmen som flödar i motståndet R3 ges som: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 A

och spänningen över motståndet R3 ges som: 0,286 x 40 = 11,44 volt

Det negativa tecknet för I1 innebär att riktningen för det strömflöde som ursprungligen valdes var fel, men ändå giltig. Faktum är att 20V -batteriet laddar 10V -batteriet. [2]

Steg 4: KiCAD -kretsschema:

Steg för att öppna kicad:

Steg 5: Steg för ritningskrets i Kicad:

Steg 6: Multisim -simulering av krets:

Notera:

Kirchhoffs regel kan tillämpas för både AC- och DC -kretsar, om motståndet kommer att inkludera kondensator och spole, inte bara ohmiskt motstånd.

Steg 7: Referens:

[1]

[2]