Введение и значение правил Кирхгофа

Физика > Введение и значение правил Кирхгофа

 

Изучите первый и второй законы Кирхгофа для электрической цепи: описание правил Кирхгофа, два уравнения, работа Ома и Максвелла, схемы электрической цепи.

Законы Кирхгофа – два уравнения, настроенные на сбережение энергии и заряда в контексте электрических цепей.

Задача обучения

• Охарактеризовать связь между законами Кирхгофа, энергией и зарядом в пределах электрических цепей.

Основные пункты

• Кирхгоф пользовался наработками Георга Ома в качестве прочной базы для формирования закон соединения и напряженности в 1845 году. Их можно вывести из уравнений Максвелла, появившихся 16-17 лет спустя.
• Нельзя рассмотреть некоторые замкнутые системы при помощи упрощения их методом суммирования или деления на компоненты. В такие моменты срабатывают законы Кирхгофа.
• Эти законы настроены на сбережение энергии и заряда.

Термины

• Резистор – электрический компонент, передающий ток.
• Электродвижущая сила (ЭДС) – напряжение, формируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея.
• Конденсатор – электрическая составляющая, представленная двумя пластинами, отделенными пустым пространством. Может сберегать определенное количество заряда.

Введение в законы Кирхгофа

Законы Кирхгофа для электрической цепи представляют собою два уравнения, презентованных в 1845 году Густавом Кирхгофом. Они нацелены на сбережение энергии и заряда в пределах электрических цепей.

Интересно, что эти законы можно вывести из уравнений Джеймса Максвелла, но он не публиковал их до 1861-1862-х гг. Полагают, что Кирхгоф отталкивался от наработок Георга Ома.

Правила Кирхгофа несут огромное значение при анализе замкнутых систем. Давайте внимательнее рассмотрим схему электрической сети, расположенную ниже. На ней изображено 5 резисторов, установленных в комбинации последовательных и параллельных подключений. Здесь не получится упростить схему до единого соединения. Но законы Кирхгофа выручают и помогают определить параметры схемы, основываясь на значениях резисторов (R₁, R₂, R₃, r₁ и r₂). Не забывайте, что здесь Е₁ и Е₂ отмечают источники напряжения.

Чтобы вычислить все переменные (потери тока и напряжения в различных резисторах), нужно использовать правила Кирхгофа

Законы не самостоятельны и зависят от определенных условий. Закон напряжения выступает упрощенной формой для закона индукции Фарадея и основывается на мысли, что замкнутый контур лишен флуктуирующего магнитного поля. Так что его можно использовать только как увеличение схемы, где активны переменный ток и магнитное поле.

---