Kirchhoffi reeglid: 7 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Sissejuhatus:

Me teame, et ühe ekvivalentse takistuse (RT) võib leida, kui kaks või enam takistit on ühendatud mõlemas jadas, kui sama voolu väärtus voolab läbi kõigi komponentide. Paralleelselt, kui neil on sama pinge. või mõlema kombinatsiooni ja et need vooluahelad järgivad Ohmi seadust. Kuid mõnikord ei saa keerulistes vooluahelates, näiteks silla- või T -võrkudes, kasutada lihtsalt Ohmi seadust, et leida vooluahelas ringlevad pinged või voolud, nagu joonisel (1).

Seda tüüpi arvutuste jaoks vajame teatud reegleid, mis võimaldavad meil saada vooluahela võrrandeid ja selleks saame kasutada Kirchhoffi ringraja seadust. [1]

1. etapp: ahela analüüsi üldine määratlus:

Enne kui läheme Kirchhoffi reeglitesse. kõigepealt määratleme vooluahela analüüsis põhiasjad, mida kasutatakse Kirchhoffi reeglite rakendamisel.

1-ahel-ahel on suletud ahelaga juhtiv tee, milles voolab elektrivool.

2-tee-üks rida ühendavaid elemente või allikaid.

3-sõlme-sõlm on ahela ristmik, ühendus või terminal, kus kaks või enam vooluahela elementi on ühendatud või ühendatud, andes ühenduspunkti kahe või enama haru vahel. Sõlme tähistab punkt.

4-haru-haru on üks või komponentide rühm, näiteks takistid või allikas, mis on ühendatud kahe sõlme vahel.

5-silmus-tsükkel on lihtne suletud tee ahelas, kus ühtegi ahela elementi või sõlme ei kohta rohkem kui üks kord.

6-võrgusilm-võrk on üks suletud ahelaga seeriarada, mis ei sisalda muid teid. Võrgu sees pole silmuseid.

Samm: Kirchhoffi kaks reeglit:

Aastal 1845 töötas saksa füüsik Gustav Kirchhoff välja paari reegleid või seadusi, mis käsitlevad voolu ja energia säästmist elektriahelates. Need kaks reeglit on üldtuntud kui Kirchhoffi ringlusseadused, kusjuures üks Kirchhoffi seadustest, mis käsitleb suletud vooluringi ümber voolavat voolu, Kirchhoffi pingeseadus (KCL), teine seadus aga suletud ahelas esinevaid pingeallikaid, Kirchhoffi pingeseadus, (KVL).

Samm: Kirchhoffi reeglite rakendamine:

Kasutame seda vooluringi nii KCL kui ka KVL rakendamiseks järgmiselt:

1-Jagage ahel mitmeks silmuseks.

2-Seadke voolude suund KCL abil. Seadke 2 voolu suunda vastavalt soovile, seejärel kasutage neid kolmanda suuna saamiseks vastavalt joonisele (4).

Kasutades Kirchhoffi kehtivat seadust, KCLAt sõlm A: I1 + I2 = I3

Sõlmes B: I3 = I1 + I2 Kirchhoffi pingeseaduse, KVL abil

võrrandid on antud järgmiselt: Loop 1 on antud: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Silmus 2 antakse järgmiselt: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Silmus 3 antakse järgmiselt: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Kuna I3 on I1 + I2 summa, saame võrrandid ümber kirjutada järgmiselt: Eq. Nr 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 ekv. Nr 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Meil on nüüd kaks “samaaegset võrrandit”, mida saab vähendada, et anda meile väärtused I1 ja I2. I1 asendamine I2 järgi annab meile

I1 väärtus kui -0,143 amprit

Nagu: I3 = I1 + I2 Takisti R3 voolutugevus on antud järgmiselt: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 amprit

ja takisti R3 pinge on antud järgmiselt: 0,286 x 40 = 11,44 volti

I1 negatiivne märk tähendab, et esialgu valitud voolu suund oli vale, kuid siiski kehtiv. Tegelikult laadib 20v aku 10v akut. [2]

4. samm: KiCADi skeem:

Kicadi avamise sammud:

5. samm: vooluringi joonistamise sammud Kicadis:

6. samm: ahela multisimulatsioon:

Märge:

Kirchhoffi reeglit saab rakendada nii vahelduv- kui alalisvooluahelate puhul, kus vahelduvvoolu korral hõlmab takistus kondensaatorit ja mähist mitte ainult oomilist takistust.

7. samm: viide:

[1]

[2]