Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Za izračun problema u elektrotehnici u fizici postoji niz pravila, često koristeći prvi i drugi zakon Kirchhoffa, kao i Ohmov zakon. Njemački znanstvenik Gustav Kirchhoff imao je postignuća ne samo u fizici, već iu kemiji, teoretskoj mehanici, termodinamici. U elektrotehnici koristi uzorak koji je uspostavio za električni krug, iz dva omjera. Kirchhoffovi zakoni (koji se nazivaju i pravila) opisuju raspodjelu struja u čvorovima i padove napona na elementima kruga. Dalje ćemo pokušati jednostavnim jezikom objasniti kako primijeniti Kirchhoffove odnose na rješavanje problema.

Kirchhoffov prvi zakon

Definicija prvog zakona je: " Algebarska zbroj struja koje teku kroz čvor je nula." Možete reći nešto u drugačijoj formi: " Koliko je struja teklo u čvor, ista količina je istekla, što znači da je struja konstantna . "

Lančani čvor je točka spajanja tri ili više grana. Struje su u ovom slučaju raspodijeljene proporcionalno otporima svake grane.

I 1 = I 2 + I 3

Ovaj oblik snimanja vrijedi za DC krugova. Ako za krug izmjenične struje koristimo prvi Kirchhoffov zakon, tada se koriste trenutne vrijednosti napona, označene slovom and i zabilježene u složenom obliku, a metoda izračuna ostaje ista:

Složeni oblik uzima u obzir i aktivne i reaktivne komponente.

Kirchhoffov drugi zakon

Ako prvi opisuje raspodjelu struja u granama, tada je drugi Kirchhoffov zakon: " Zbroj pada napona u krugu jednak je zbroju svih EMF-a". Jednostavnim riječima, formulacija je: "EMF primijenjen na dio kruga će biti raspodijeljen preko elemenata ovog kruga u razmjeru s otporom, tj. pod Ohmovim zakonom. "

Dok za izmjeničnu struju to zvuči ovako: " Zbroj amplituda složenog EMF-a jednak je zbroju složenih padova napona na elementima . "

Z je impedancija ili impedancija, ona uključuje i otpornički dio i reaktivni dio (induktivnost i kapacitivnost), koji ovisi o frekvenciji izmjenične struje (postoji samo aktivni otpor u istosmjernoj struji). Sljedeće su formule za impedanciju i induktivnost kondenzatora:

Ovo je slika koja prikazuje gore navedeno:

zatim:

Metode izračuna za prvi i drugi zakon Kirchhoffa

Prijeđimo na praktičnu primjenu teoretskog materijala. Da bi se znaci pravilno rasporedili u jednadžbe, morate odabrati smjer zaobilaženja kruga. Pogledajte dijagram:

Predlažemo da odaberete smjeru kazaljke na satu i označite je na slici:

Crta s točkicama označava kako slijediti konturu pri crtanju jednadžbi.

Sljedeći korak je izrada jednadžbi prema Kirchhoffovim zakonima. Prvu koristimo drugu. Znakove uređujemo na sljedeći način: ispred elektromotorne sile stavlja se minus, ako je usmjeren suprotno od smjera kazaljke na satu (smjer koji smo odabrali u prethodnom koraku), zatim za EMF u smjeru kazaljke na satu stavimo minus. Za svaku konturu uzimamo u obzir znakove.

Prvo, pogledamo smjer EMF-a, on se podudara s isprekidanom linijom, stavimo E1 plus E2:

Za drugi:

Za treće:

Znakovi za IR (napon) ovise o smjeru strujnih struja. Ovdje je pravilo znakova isto kao u prethodnom slučaju.

IR se piše s pozitivnim predznakom, ako struja teče u smjeru obilaznice kruga. I sa znakom "-", ako struja teče u smjeru obilaznice kruga.

Smjer zaobilaženja konture je konvencionalna vrijednost. Potrebna je samo za postavljanje znakova u jednadžbe, odabire se proizvoljno i ne utječe na ispravnost izračuna. U nekim slučajevima, loše odabrani smjer hodanja može zakomplicirati izračun, ali to nije kritično.

Razmotrite drugi lanac:

Ovdje postoje četiri izvora EMF-a, ali je redoslijed izračuna isti, prvo biramo smjer za sastavljanje jednadžbi.

Sada morate napraviti jednadžbe prema prvom Kirchhoffovom zakonu. Za prvi čvor (na lijevoj strani u dijagramu je slika 1):

I 3 teče u, a I 1, I 4 istječe, otuda i znakovi. Za drugi:

Za treće:

Pitanje: "Postoje četiri čvora, a postoje samo tri jednadžbe, zašto?". Činjenica je da je broj jednadžbi prvog Kirchhoffova pravila jednak:

N jednadžbi = n čvorova -1

tj ima samo 1 manje jednadžbi od čvorova, jer ovo je dovoljno za opisivanje struje u svim granama, savjetujem vam da se još jednom podignete do kruga i provjerite jesu li sve struje zapisane u jednadžbama.

Sada ćemo se osvrnuti na konstrukciju jednadžbi po drugom pravilu. Za primarni krug:

Za drugi krug:

Za treći krug:

Ako zamijenimo vrijednosti stvarnih napona i otpora, onda se ispostavi da su prvi i drugi zakon važeći i ispunjeni. Ovo su jednostavni primjeri, u praksi morate riješiti mnogo opsežnije zadatke.

Zaključak. Glavna stvar u izračunima pomoću prvog i drugog zakona Kirchhoffa je poštivanje pravila sastavljanja jednadžbi, tj. uzeti u obzir smjer strujanja struje i prolaz strujnog kruga za ispravno postavljanje znakova za svaki element kruga.

Kirchhoffovi zakoni za magnetski krug

Izračuni magnetskih krugova također su važni za elektrotehniku, oba zakona su ovdje pronašli svoju primjenu. Suština ostaje ista, ali oblik i veličina mijenjaju se, razmotrimo to pitanje detaljnije. Prvo morate razumjeti koncepte.

Magnetomotorna sila (MDS) određena je proizvodom broja zavoja zavojnice i struje kroz nju:

F = w * I

Magnetski napon je proizvod jakosti magnetskog polja i struje kroz presjek, mjereno u amperima:

U m = H * I

Ili magnetski tok kroz magnetski otpor:

U m = f * R m

L je prosječna dužina presjeka, μ r i μ 0 su relativna i apsolutna magnetska permeabilnost.

Crtanje analogija, pišemo prvi Kirchhoffov zakon za magnetski krug:

To jest, zbroj svih magnetskih tokova kroz čvor je nula. Jeste li primijetili da zvuči gotovo isto kao i za električni krug?

Zatim drugi zakon Kirchhoffa zvuči kao "Zbroj MDS u magnetskom krugu jednak je zbroju U M ­­ ­­ (magnetski stres).

Magnetski je tok:

Za izmjenično magnetsko polje:

To ovisi samo o naponu na namotu, ali ne io parametrima magnetskog kruga.

Primjerice, razmotrite sljedeću konturu:

Zatim za ABCD dobivate sljedeću formulu:

Za konture s zračnim rasponom zadovoljeni su sljedeći odnosi:

Magnetska otpornost:

I otpor zračnog raspora (na desnoj strani jezgre):

Gdje je S središnje područje.

Da biste u potpunosti shvatili materijal i vizualno vidjeli neke od nijansi korištenja pravila, preporučujemo da pročitate predavanja koja se nalaze na videozapisu:

Otkrića Gustava Kirchhoffa značajno su doprinijela razvoju znanosti, osobito elektrotehnike. Uz njihovu pomoć vrlo je jednostavno izračunati bilo koji električni ili magnetski krug, struje u njemu i napon. Nadajmo se da su vam sada jasnije Kirchhoffova pravila za električne i magnetske krugove.

Povezani materijali:

  • Joule-Lenzov zakon
  • Otpor vodiča u odnosu na temperaturu
  • Pravila gimleta jednostavnim riječima

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Baza znanja