חוקי קירכהוף: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מבוא:

אנו יודעים כי ניתן למצוא התנגדות מקבילה יחידה, (RT) כאשר שני נגדים או יותר מחוברים זה לזה בשתי הסדרות אם אותו ערך זרם זורם בין כל הרכיבים., במקביל אם אותו המתח מופעל על פניהם. או שילובים של שניהם, וכי המעגלים הללו מצייתים לחוק אוהם. עם זאת, לפעמים במעגלים מורכבים כגון רשתות גשר או T, איננו יכולים פשוט להשתמש בחוק אוהם לבד כדי למצוא את המתחים או הזרמים המסתובבים בתוך המעגל כמו באיור (1).

לצורך חישובים מסוג זה, אנו זקוקים לכללים מסוימים המאפשרים לנו להשיג את משוואות המעגלים ולשם כך נוכל להשתמש בחוק המעגלים של קירכהוף [1].

שלב 1: הגדרה נפוצה בניתוח מעגלים:

לפני שנכנס לחוקים של קירכהוף. תחילה נגדיר דברים בסיסיים בניתוח מעגלים שישמשו ביישום כללי קירכהוף.

מעגל 1-מעגל הוא מסלול מוליך בלולאה סגורה בו זורם זרם חשמלי.

2-Path-שורה אחת של אלמנטים או מקורות מחברים.

צומת 3-צומת הוא צומת, חיבור או מסוף בתוך מעגל שבו שני אלמנטים של מעגל או יותר מחוברים או מחוברים יחד ונותנים נקודת חיבור בין שני ענפים או יותר. צומת מסומן בנקודה.

4 ענפים-ענף הוא יחידה או קבוצת רכיבים כגון נגדים או מקור המחוברים בין שני צמתים.

5 לולאה-לולאה היא נתיב סגור פשוט במעגל שבו לא נתקלים באלמנט מעגל או בצומת יותר מפעם אחת.

6-Mesh-רשת היא נתיב סדרה אחת של לולאה סגורה שאינו מכיל נתיבים אחרים. אין לולאות בתוך רשת.

שלב 2: שני הכללים של קירכהוף:

בשנת 1845, פיזיקאי גרמני, גוסטב קירכהוף פיתח זוג או מערכת של כללים או חוקים העוסקים בשימור הזרם והאנרגיה בתוך מעגלים חשמליים. שני כללים אלה מכונים בדרך כלל חוקי המעגלים של קירכהוף עם אחד מחוקי קירכהוף העוסקים בזרם הזורם במעגל סגור, חוק המתח של קירכהוף (KCL) ואילו החוק השני עוסק במקורות המתח הקיימים במעגל סגור, חוק המתח של קירכהוף., (KVL).

שלב 3: החלת כללי קירכהוף:

אנו נשתמש במעגל זה ליישום KCL ו- KVL כדלקמן:

1-חלק את המעגל למספר לולאות.

2-הגדר כיוון זרמים באמצעות KCL. הגדר 2 כיוון זרמים כרצונך, ולאחר מכן השתמש בהם כדי לקבל את כיוון השליטה כדלקמן באיור (4).

באמצעות החוק הנוכחי של קירכהוף, צומת KCLAt A: I1 + I2 = I3

בצומת B: I3 = I1 + I2 באמצעות חוק המתח של קירכהוף, KVL

המשוואות ניתנות כ: לולאה 1 ניתנת כ: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

לולאה 2 ניתנת כ: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

לולאה 3 ניתנת כ: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

מכיוון ש- I3 הוא סכום I1 + I2 נוכל לשכתב את המשוואות כ-; שוויון No 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq. No 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

כעת יש לנו שתי "משוואות סימולטניות" שניתן לצמצם כדי לתת לנו את הערכים של I1 ו- I2 החלפה של I1 במונחים של I2 נותן לנו

הערך של I1 כ -0.143 אמפר החלפת I2 במונחים של I1 נותן לנו את הערך של I2 כ +0.429 אמפר

כמו: I3 = I1 + I2 הזרם הזורם בנגד R3 ניתן כ: I3 = -0.143 + 0.429 = 0.286 אמפר

והמתח על פני הנגד R3 ניתן כ: 0.286 x 40 = 11.44 וולט

הסימן השלילי עבור I1 פירושו שכיוון הזרימה הנוכחית שנבחרה בתחילה היה שגוי, אך עם זאת עדיין תקף. למעשה, סוללת 20V טוענת את סוללת 10V. [2]

שלב 4: סכמטי המעגלים של KiCAD:

שלבי פתיחת הקיקאד:

שלב 5: שלבי מעגל הציור בקיקאד:

שלב 6: סימולציה מרובת המעגלים:

הערה:

ניתן ליישם את חוקו של קירכהוף במעגלי AC ו- DC כאחד כאשר במקרה ההתנגדות תכלול קבלים וסליל לא רק התנגדות אומית.

שלב 7: הפניה:

[1]

[2]