Kirchhoffs regler: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Introduktion:

Vi ved, at enkeltækvivalent modstand, (RT) kan findes, når to eller flere modstande er forbundet sammen i begge serier, hvis den samme strømværdi strømmer gennem alle komponenterne. Parallelt, hvis de har den samme spænding påført over dem. eller kombinationer af begge, og at disse kredsløb overholder Ohms lov. Nogle gange kan vi imidlertid i komplekse kredsløb som bro- eller T -netværk ikke bare bruge Ohms lov alene til at finde spændinger eller strømme, der cirkulerer inden for kredsløbet som i figur (1).

Til denne type beregninger har vi brug for visse regler, som giver os mulighed for at få kredsløbsligningerne, og til dette kan vi bruge Kirchhoffs kredslov. [1]

Trin 1: Fælles definition i kredsløbsanalyse:

Inden vi går ind på Kirchhoffs regler. vi vil først definere grundlæggende ting i kredsløbsanalyse, som vil blive brugt til at anvende Kirchhoffs regler.

1-kredsløb-et kredsløb er en ledende sti med lukket kredsløb, hvor en elektrisk strøm strømmer.

2-sti-en enkelt linje af forbindelseselementer eller kilder.

3-knude-en knude er et kryds, forbindelse eller terminal i et kredsløb, hvor to eller flere kredsløbselementer er forbundet eller forbundet, hvilket giver et forbindelsespunkt mellem to eller flere grene. En knude er angivet med en prik.

4-gren-en gren er en enkelt eller gruppe af komponenter såsom modstande eller en kilde, der er forbundet mellem to noder.

5-loop-en loop er en simpel lukket sti i et kredsløb, hvor der ikke er stødt på noget kredsløbselement eller node mere end én gang.

6-Mesh-en mesh er en enkelt lukket sløjfe seriesti, der ikke indeholder andre stier. Der er ingen sløjfer inde i et net.

Trin 2: Kirchhoffs to regler:

I 1845 udviklede en tysk fysiker, Gustav Kirchhoff et par eller sæt regler eller love, der omhandler bevarelse af strøm og energi inden for elektriske kredsløb. Disse to regler er almindeligt kendt som Kirchhoff's Circuit Laws med en af Kirchhoffs love, der omhandler strømmen, der flyder rundt om et lukket kredsløb, Kirchhoff's Voltage Law, (KCL), mens den anden lov omhandler spændingskilderne, der er til stede i et lukket kredsløb, Kirchhoff's Voltage Law, (KVL).

Trin 3: Anvendelse af Kirchhoffs regler:

Vi vil bruge dette kredsløb til at anvende både KCL og KVL som følger:

1-Del kredsløbet i flere sløjfer.

2-Indstil strømmens retning ved hjælp af KCL. Indstil 2 strømretninger, som du vil, og brug dem derefter til at få retningen af den tredje som følger i figur (4).

Ved hjælp af Kirchhoffs nuværende lov, KCLAt -knude A: I1 + I2 = I3

På knudepunkt B: I3 = I1 + I2 Brug af Kirchhoffs spændingslov, KVL

ligningerne er givet som: Loop 1 er givet som: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

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

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

Da I3 er summen af I1 + I2, kan vi omskrive ligningerne som; Eq. No 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq. Nej 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Vi har nu to "samtidige ligninger", der kan reduceres for at give os værdierne I1 og I2 Substitution af I1 i form af I2 giver os

værdien af I1 som -0,143 ampere Udskiftning af I2 i form af I1 giver os værdien af I2 som +0,429 ampere

Som: I3 = I1 + I2 Strømmen, der strømmer i modstand R3, er givet som: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 ampere

og spændingen over modstanden R3 er givet som: 0,286 x 40 = 11,44 volt

Det negative tegn for I1 betyder, at retningen af den nuværende strøm, der oprindeligt blev valgt, var forkert, men ikke desto mindre stadig gyldig. Faktisk oplader 20v batteriet 10v batteriet. [2]

Trin 4: KiCAD -skema for kredsløb:

Trin til åbning af kicad:

Trin 5: Trin til tegningskredsløb i Kicad:

Trin 6: Multisim simulering af kredsløb:

Bemærk:

Kirchhoffs regel kan anvendes for både AC- og DC -kredsløb, hvor modstanden i tilfælde af AC vil omfatte kondensator og spole ikke kun ohmsk modstand.

Trin 7: Reference:

[1]

[2]