Kirchhoffův zákon v elektrotechnice

Ve výpočtech elektrické obvody střídání a přímý proud Vedle slavné formulace Ohm platí také zákon Kirchhoff. Osoba, jejíž práce je spojena s elektrotechnikou, musí v polovině noci bez váhání dát žádné definice pro každý ze dvou zákonů. Často je to nutné nejen pro výpočty, ale spíše pro pochopení probíhajících procesů.

Ve vzdáleném 1845 německý fyzik Gustav Kirchhoff na základě Maxwellových prací (zachování náboje a vlastností elektrostatické pole) má dvě pravidla, která vám umožňují uvést vztah mezi proudem a napětím v uzavřeném elektrickém obvodu. Díky tomu bylo možné vyřešit prakticky všechny úlohy spojené s elektřinou. Kirchhoffův zákon, používaný k výpočtu lineárního elektrického obvodu, umožňuje získat klasický systém lineárních rovnic, které berou v úvahu napětí a proudy, které se stanou známými po vyřešení problému.

Znění předpokládá použití výrazů elektrický "obrys, uzel a větve". Větev je jakákoli oboustranná část řetězce, libovolný segment řetězu. Obrys je systém smyčkovitých větví, to jest tím, že spustíte myšlenkový pohyb z libovolného bodu v libovolné větvi, skončíte na místě, kde začalo hnutí. Čistěji větve nazývají "smyčkou", i když to není zcela správné. Uzel je bod, ve kterém se setkávají dvě nebo více poboček.

1 Kirchhoffův zákon je velmi jednoduchý. Vychází ze základního práva zachování poplatků. První zákon Kirchhoff říká: součet proudů (algebraické), proudící podél větví do jednoho uzlu, je nulový. To znamená, že I1 + I2 + I3 = 0. Pro výpočty se má za to, že hodnota proudů proudících do uzlu má znaménko "+" a výsledný ";". Rozšířená vzorec tedy má formu I1 + I2 - I3 = 0. Jinými slovy: množství proudu proudícího do uzlu se rovná množství vytečení. Tento zákon Kirchhoff je velmi důležitý pro pochopení principů provozu elektrických zařízení. Vysvětluje například, proč při připojování vinutí elektromotoru podle "hvězdicového" nebo "trojúhelníkového" schématu neexistuje mezifáze zkrat.

2 Kirchhoffův zákon se obvykle používá k výpočtu uzavřené smyčky s určitým počtem větví. Je to přímo souvisí s třetím zákonem Maxwella (stálé magnetické pole). Pravidlo uvádí, že algebraický součet stresu na každé větvi obrysu se rovná součtu hodnot emf pro všechny větve vypočteného obrysu. Je zřejmé, že při absenci zdrojů elektrické energie (EMF) v uzavřeném okruhu bude celkový pokles napětí také nulový. V jednodušším jazyce je energie zdroje převedena pouze na spotřebitele a při návratu má tendenci k původní hodnotě. Použití tohoto zákona má řadu vlastností, jako v případě prvního.

Skládání obvod rovnice, se předpokládá, že číselná hodnota elektromotorické síly má kladné znaménko, pokud je přijatý směr je nejprve obtoku (obvykle ve směru hodinových ručiček) se shoduje s jeho směru, a negativní, pokud směry jsou opačné. Totéž platí pro odpor: když se směr proudu je stejný jako vybrané obtoku, potom pokles napětí na něj je přiřazen znak "+". Například E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Výsledkem přechodu všech větví, které vstupují do obrysu, je systém lineární rovnice, rozhodování, které je možné naučit všechny proudy větví (a uzlů). Výsledné vztahy jsou řešeny metodou obrysového proudu.

Je obtížné přeceňovat význam Kirchhoffových zákonů pro elektrotechniku. Jednoduchost psaných vzorců a jejich řešení metodami klasické algebry byly důvodem pro jejich široké využití.