Im Jahr 1845 führt der deutsche Physiker Gustav Kirchhoff eine Reihe von Gesetzen ein, die sich mit Strom und Spannung in den Stromkreisen befassen. Die Kirchhoffschen Gesetze werden allgemein als KCL (Kirchhoffs Current Law) und KVL (Kirchhoffs Voltage Law) bezeichnet. Die KVL gibt an, dass die algebraische Summe der Spannung am Knoten in einem geschlossenen Stromkreis gleich Null ist. Das KCL-Gesetz besagt, dass in einem geschlossenen Stromkreis der am Knoten eintretende Strom gleich dem am Knoten austretenden Strom ist. Wenn wir im Tutorial von Widerständen beobachten, dass ein einzelner äquivalenter Widerstand (RT) gefunden werden kann, wenn mehrere Widerstände in Reihe oder parallel geschaltet sind, diese Schaltungen gehorche dem Ohmschen Gesetz . Aber im Komplex Stromkreise Wir können dieses Gesetz nicht verwenden, um die Spannung und den Strom zu berechnen. Für diese Art von Berechnungen können wir KVL und KCL verwenden.
Kirchhoffs Gesetze
Kirchhoffs Gesetze regeln hauptsächlich Spannung und Strom in den Stromkreisen. Diese Gesetze können als Ergebnisse der Maxwell-Gleichungen in der Niederfrequenzgrenze verstanden werden. Sie eignen sich perfekt für Gleichstrom- und Wechselstromkreise bei Frequenzen, bei denen die Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung im Vergleich zu anderen Stromkreisen sehr groß sind.
Kirchhoffs Schaltungsgesetze
Es gibt verschiedene Beziehungen zwischen Spannungen und Strömen eines Stromkreises. Diese Beziehungen werden durch Kirchhoffs Gesetze wie KVL und KCL bestimmt. Diese Gesetze werden verwendet, um die Impedanz des komplexen Netzwerks oder den äquivalenten elektrischen Widerstand und die Ströme zu bestimmen, die in den verschiedenen Zweigen des n / w fließen.
Kirchhoff geltendes Recht
KCL- oder Kirchhoffs-Stromgesetz oder Kirchhoffs erstes Gesetz besagt, dass der Gesamtstrom in einem geschlossenen Stromkreis, der am Knoten eintretende Strom gleich dem am Knoten austretenden Strom oder die algebraische Stromsumme am Knoten in einem elektronischen Stromkreis gleich Null ist.
Kirchhoffs aktuelles Gesetz
In dem obigen Diagramm sind die Ströme mit a, b, c, d und e bezeichnet. Nach dem KCL-Gesetz sind die Eintrittsströme a, b, c, d und die Austrittsströme sind e und f mit negativem Wert. Die Gleichung kann geschrieben werden als
a + b + c + d = e + f
Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff Knoten in einem Stromkreis auf eine Verbindung oder Verbindung von mehrere Komponenten oder Elemente oder stromführende Spuren wie Komponenten und Kabel. In einem geschlossenen Stromkreis muss der Stromfluss in oder aus einer Knotenspur vorhanden sein. Dieses Gesetz wird verwendet, um Parallelschaltungen zu analysieren.
Kirchhoff-Spannungsgesetz
KVL oder Kirchhoffs Spannungsgesetz oder Kirchhoffs zweites Gesetz besagt, dass die algebraische Summe der Spannung in einem geschlossenen Stromkreis gleich Null ist oder die algebraische Summe der Spannung am Knoten gleich Null ist.
Kirchhoffs Spannungsgesetz
Dieses Gesetz regelt die Spannung. Zum Beispiel wird die obige Schaltung erklärt. Eine Spannungsquelle 'a' ist mit fünf passiven Komponenten verbunden, nämlich b, c, d, e, f, über die Spannungsunterschiede bestehen. Arithmetisch addiert sich die Spannungsdifferenz zwischen diesen Komponenten, da diese Komponenten in Reihe geschaltet sind. Nach dem KVL-Gesetz ist die Spannung an den passiven Komponenten in einer Schaltung immer gleich und entgegengesetzt zur Spannungsquelle. Daher ist die Summe der Spannungsdifferenzen über alle Elemente in einer Schaltung immer Null.
a + b + c + d + e + f = 0
Allgemeine Begriffe der DC-Schaltungstheorie
Der gemeinsame Gleichstromkreis besteht aus verschiedenen theoretischen Begriffen
Schaltkreis: Ein Gleichstromkreis ist eine leitende Spur mit geschlossenem Regelkreis, in der ein elektrischer Strom fließt
Pfad: Eine einzelne Spur wird verwendet, um die Quellen oder Elemente zu verbinden
Knoten: Ein Knoten ist eine Verbindung in einer Schaltung, in der mehrere Elemente miteinander verbunden sind, und sie ist mit einem Punkt gekennzeichnet.
Ast: Ein Zweig ist ein einzelnes Element oder eine Sammlung von Elementen, die wie Widerstände oder eine Quelle zwischen zwei Knoten verbunden sind
Schleife: Eine Schleife in einer Schaltung ist ein geschlossener Pfad, in dem kein Schaltungselement oder Knoten mehr als einmal getroffen wird.
Gittergewebe: Ein Netz enthält keinen geschlossenen Pfad, sondern eine einzelne offene Schleife und keine Komponenten innerhalb eines Netzes.
Beispiel für Kirchhoffs Gesetze
Mit dieser Schaltung können wir den fließenden Strom im Widerstand 40Ω berechnen
Beispielschaltung für KVL und KCL
Die obige Schaltung besteht aus zwei Knoten, nämlich A und B, drei Zweigen und zwei unabhängigen Schleifen.
Wenden Sie KCL auf die obige Schaltung an, dann können wir die folgenden Gleichungen erhalten.
An den Knoten A und B können wir die Gleichungen erhalten
I1 + I2 = I2 und I2 = I1 + I2
Mit KVL können wir die folgenden Gleichungen erhalten
Aus Schleife 1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Aus Schleife 2: 20 = R2 x I2 + R2 x I3 = 20I2 + 40I3
Aus Schleife 3: 10-20 = 10I1-20 I2
Die Gleichung von I2 kann wie folgt umgeschrieben werden
Gleichung 1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Gleichung 2 = 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2
Jetzt haben wir zwei gleichzeitige Gleichungen, die reduziert werden können, um die Werte von I1 und I2 zu erhalten
Das Ersetzen von I1 durch I2 ergibt den Wert von I1 = -0,143 Ampere
Das Ersetzen von I2 durch I1 ergibt den Wert von I2 = +0,429 Ampere
Wir kennen die Gleichung von I3 = I1 + I2
Der Stromfluss im Widerstand R3 wird als -0,143 + 0,429 = 0,286 Ampere geschrieben
Die Spannung am Widerstand R3 wird wie folgt geschrieben: 0,286 x 40 = 11,44 Volt
Das –ve-Zeichen für „I“ gibt an, in welche Richtung der ursprünglich bevorzugte Stromfluss falsch war. Tatsächlich lädt die 20-Volt-Batterie die 10-Volt-Batterie auf.
Das ist alles über Kirchoffs Gesetze , einschließlich KVL und KCL. Diese Gesetze werden verwendet, um den Strom und die Spannung in einem linearen Schaltkreis zu berechnen, und wir können auch eine Schleifenanalyse verwenden, um den Strom in jeder Schleife zu berechnen. Bei Fragen zu diesen Gesetzen geben Sie bitte Ihre wertvollen Vorschläge, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben.
Bildnachweis:
- Kirchhoffs Gesetze von Blogspot
- Beispiel für Kirchoffs Gesetze von Elektronik-Tutorials
