In het jaar 1845 introduceert Gustav Kirchhoff (Duitse natuurkundige) een reeks wetten die te maken hebben met stroom en spanning in de elektrische circuits. De wetten van Kirchhoff worden over het algemeen KCL (huidige wet van Kirchhoff) en KVL (spanningswet van Kirchhoffs) genoemd. De KVL stelt dat de algebraïsche som van de spanning op het knooppunt in een gesloten circuit gelijk is aan nul. De KCL-wet stelt dat, in een gesloten circuit, de binnenkomende stroom bij het knooppunt gelijk is aan de stroom die bij het knooppunt vertrekt. Wanneer we in de tutorial van weerstanden opmerken dat een enkele equivalente weerstand (RT) kan worden gevonden wanneer meerdere weerstanden in serie of parallel zijn geschakeld, worden deze circuits gehoorzaam de wet van Ohm Maar in complex elektrische circuits kunnen we deze wet niet gebruiken om de spanning en stroom te berekenen. Voor dit soort berekeningen kunnen we KVL en KCL gebruiken.
Kirchhoffs wetten
De wetten van Kirchhoff hebben voornamelijk betrekking op spanning en stroom in de elektrische circuits. Deze wetten kunnen worden opgevat als resultaten van de Maxwell-vergelijkingen in de lage frequentielimiet. Ze zijn perfect voor gelijkstroom- en wisselstroomcircuits bij frequenties waarbij de golflengten van elektromagnetische straling erg groot zijn in vergelijking met andere circuits.
De circuitwetten van Kirchhoff
Er zijn verschillende relaties tussen spanningen en stromen van een elektrisch circuit. Deze relaties worden bepaald door de wetten van Kirchhoff, zoals KVL en KCL. Deze wetten worden gebruikt om de impedantie van het complexe netwerk of equivalente elektrische weerstand en de stromen die in de verschillende takken van de n / w stromen te bepalen.
Kirchhoff Huidige wet
De huidige wet van KCL of Kirchhoffs of de eerste wet van Kirchhoff stelt dat de totale stroom in een gesloten circuit, de ingaande stroom bij het knooppunt gelijk is aan de stroom die bij het knooppunt vertrekt of de algebraïsche som van de stroom bij het knooppunt in een elektronisch circuit gelijk is aan nul.
De huidige wet van Kirchhoff
In het bovenstaande diagram worden de stromen aangegeven met a, b, c, d en e. Volgens de KCL-wet zijn de ingaande stromen a, b, c, d en zijn de uittredende stromen e en f met een negatieve waarde. De vergelijking kan worden geschreven als
een + b + c + d = e + f
Over het algemeen verwijst de term knooppunt in een elektrisch circuit naar een knooppunt of verbinding van meerdere componenten of elementen of stroomvoerende banen zoals componenten en kabels. In een gesloten circuit moet de stroom die in of uit een knooppuntstrook loopt, bestaan. Deze wet wordt gebruikt om parallelle circuits te analyseren.
Kirchhoff-spanningswet
De spanningswet van KVL of Kirchhoff of de tweede wet van Kirchhoff stelt dat de algebraïsche som van de spanning in een gesloten circuit gelijk is aan nul of de algebraïsche som van de spanning op het knooppunt gelijk is aan nul.
De spanningswet van Kirchhoff
Deze wet gaat over spanning. Zo wordt het bovenstaande circuit uitgelegd. Een spanningsbron ‘a’ is verbonden met vijf passieve componenten, namelijk b, c, d, e, f met spanningsverschillen erover. Rekenkundig wordt het spanningsverschil tussen deze componenten bij elkaar opgeteld omdat deze componenten in serie zijn geschakeld. Volgens de KVL-wet is de spanning over de passieve componenten in een circuit altijd gelijk en tegengesteld aan de spanningsbron. Daarom is de som van de spanningsverschillen over alle elementen in een circuit altijd nul.
een + b + c + d + e + f = 0
Algemene DC Circuit Theory-termen
Het gemeenschappelijke DC-circuit bestaat uit verschillende theoretische termen
Circuit: Een DC-circuit is een geleidende baan met een gesloten lus waarin een elektrische stroom vloeit
Pad: Een enkele rijstrook wordt gebruikt om de bronnen of elementen met elkaar te verbinden
Knooppunt: Een knooppunt is een verbinding in een circuit waarin meerdere elementen met elkaar zijn verbonden, en wordt aangegeven met een punt.
Afdeling: een tak is een enkele of een verzameling elementen die zijn verbonden tussen twee knooppunten zoals weerstanden of een bron
Lus: Een lus in een circuit is een gesloten pad, waar geen circuitelement of knooppunt meer dan eens wordt ontmoet.
Mesh: Een mesh bevat geen gesloten pad, maar het is een enkele open lus en bevat geen componenten in een mesh.
Voorbeeld van de wetten van Kirchhoff
Door dit circuit te gebruiken, kunnen we de vloeiende stroom in de weerstand 40Ω berekenen
Voorbeeldcircuit voor KVL en KCL
Het bovenstaande circuit bestaat uit twee knooppunten, namelijk A en B, drie takken en twee onafhankelijke lussen.
Pas KCL toe op het bovenstaande circuit, dan kunnen we de volgende vergelijkingen krijgen.
Op knooppunten A en B kunnen we de vergelijkingen krijgen
I1 + I2 = I2 en I2 = I1 + I2
Met behulp van KVL, de vergelijkingen kunnen we de volgende vergelijkingen krijgen
Van lus1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Van loop2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Van loop3: 10-20 = 10I1-20 I2
De vergelijking van I2 kan worden herschreven als
Vergelijking1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Vergelijking 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2
Nu hebben we twee gelijktijdige vergelijkingen die kunnen worden verminderd om de waarden van I1 en I2 te geven
Vervanging van I1 in termen van I2 geeft de waarde van I1 = -0,143 Ampère
Vervanging van I2 in termen van I1 geeft de waarde van I2 = +0,429 Ampère
We kennen de vergelijking van I3 = I1 + I2
De stroomsterkte in weerstand R3 wordt geschreven als -0,143 + 0,429 = 0,286 Amp
De spanning over de weerstand R3 wordt geschreven als: 0,286 x 40 = 11,44 volt
Het teken -ve voor ‘I’ is de richting van de stroom van stroom die aanvankelijk de voorkeur had, was verkeerd. In feite laadt de 20 volt-batterij de 10 volt-batterij op.
Dit gaat allemaal over Kirchoffs wetten , waaronder KVL en KCL. Deze wetten worden gebruikt om de stroom en spanning in een lineair circuit te berekenen, en we kunnen ook lusanalyse gebruiken om de stroom in elke lus te berekenen. Bovendien kunt u bij eventuele vragen met betrekking tot deze wetten uw waardevolle suggesties geven door in de commentaarsectie hieronder te reageren.
Fotocredits:
- De wetten van Kirchhoff door blogspot
- Voorbeeld van de wetten van Kirchoff door elektronica-tutorials
