Penjelasan Ringkas mengenai Bagaimana Hukum Kirchhoff Berfungsi

Penjelasan Ringkas mengenai Bagaimana Hukum Kirchhoff Berfungsi

Pada tahun 1845, Gustav Kirchhoff (ahli fizik Jerman) memperkenalkan sekumpulan undang-undang yang menangani arus dan voltan dalam litar elektrik. Hukum Kirchhoff umumnya dinamakan sebagai KCL (Kirchhoffs Current Law) dan KVL (Kirchhoffs Voltage Law). KVL menyatakan bahawa jumlah algebra voltan pada nod dalam litar tertutup sama dengan sifar. Undang-undang KCL menyatakan bahawa, dalam litar tertutup, arus masuk di simpul sama dengan arus yang keluar di simpul. Apabila kita melihat dalam tutorial perintang bahawa satu rintangan setara, (RT) dapat dijumpai apabila beberapa perintang dihubungkan secara bersiri atau selari, litar ini patuhi undang-undang Ohm . Tetapi, di kompleks litar elektrik , kita tidak dapat menggunakan undang-undang ini untuk mengira voltan dan arus. Untuk pengiraan seperti ini, kita boleh menggunakan KVL dan KCL.



Undang-undang Kirchhoff

Undang-undang Kirchhoff terutama berkaitan dengan voltan dan arus dalam litar elektrik. Undang-undang ini dapat difahami sebagai hasil persamaan Maxwell dalam had frekuensi rendah. Mereka sesuai untuk litar DC dan AC pada frekuensi di mana panjang gelombang sinaran elektromagnetik sangat besar apabila kita membandingkan dengan litar lain.


Kirchhoff

Undang-undang Litar Kirchhoff





Terdapat pelbagai hubungan antara voltan dan arus litar elektrik. Hubungan ini ditentukan oleh undang-undang Kirchhoffs seperti KVL dan KCL. Undang-undang ini digunakan untuk menentukan impedans rangkaian kompleks atau ketahanan elektrik yang setara dan arus yang mengalir di beberapa cabang n / w.

Undang-undang Semasa Kirchhoff

Undang-undang semasa KCL atau Kirchhoffs atau undang-undang pertama Kirchhoffs menyatakan bahawa arus keseluruhan dalam litar tertutup, arus masuk pada nod sama dengan arus yang meninggalkan pada nod atau jumlah arus algebra pada nod dalam litar elektronik sama dengan sifar.



Kirchhoff

Undang-undang Semasa Kirchhoff

Dalam rajah di atas, arus dilambangkan dengan a, b, c, d dan e. Menurut undang-undang KCL, arus masuk adalah a, b, c, d dan arus keluar adalah e dan f dengan nilai negatif. Persamaan boleh ditulis sebagai

a + b + c + d = e + f


Umumnya dalam litar elektrik, istilah simpul merujuk kepada persimpangan atau sambungan pelbagai komponen atau unsur atau lorong pembawa arus seperti komponen dan kabel. Dalam litar tertutup, aliran arus yang masuk atau keluar dari lorong nod mesti ada. Undang-undang ini digunakan untuk menganalisis litar selari.

Hukum Voltan Kirchhoff

Undang-undang voltan KVL atau Kirchhoff atau undang-undang kedua Kirchhoffs menyatakan bahawa, jumlah algebra voltan dalam litar tertutup sama dengan sifar atau jumlah algebra voltan pada nod sama dengan sifar.

Kirchhoff

Undang-undang Tegangan Kirchhoff

Undang-undang ini berkaitan dengan voltan. Sebagai contoh, litar di atas dijelaskan. Sumber voltan ‘a’ dihubungkan dengan lima komponen pasif, iaitu b, c, d, e, f yang mempunyai perbezaan voltan di antara mereka. Secara aritmetik, perbezaan voltan antara komponen ini bertambah bersama kerana komponen ini dihubungkan secara bersiri. Menurut undang-undang KVL, voltan merentasi komponen pasif dalam litar selalu sama & bertentangan dengan sumber voltan. Oleh itu, jumlah perbezaan voltan di semua elemen dalam litar selalu sifar.

a + b + c + d + e + f = 0

Terma Teori Litar DC yang biasa

Litar DC biasa terdiri daripada pelbagai istilah teori adalah

Litar: Litar DC adalah jalur pengalir gelung tertutup di mana arus elektrik mengalir
Laluan: Jalur tunggal digunakan untuk menghubungkan sumber atau elemen
Node: Node adalah sambungan dalam litar di mana beberapa elemen dihubungkan bersama, dan dilambangkan dengan titik.
Cawangan: cabang adalah satu atau kumpulan unsur yang dihubungkan antara dua nod seperti perintang atau sumber
Gelung: Gelung dalam litar adalah jalan tertutup, di mana tidak ada unsur litar atau nod yang dipenuhi lebih dari satu kali.
Mesh: Mesh tidak mengandungi jalur tertutup, tetapi gelung terbuka tunggal, dan tidak mengandungi komponen di dalam mesh.

Contoh Undang-undang Kirchhoff

Dengan menggunakan litar ini, kita dapat mengira arus yang mengalir dalam perintang 40Ω

Litar Contoh untuk KVL dan KCL

Litar Contoh untuk KVL dan KCL

Litar di atas terdiri daripada dua nod, iaitu A dan B, tiga cabang dan dua gelung bebas.

Terapkan KCL ke litar di atas, maka kita dapat memperoleh persamaan berikut.

Di simpul A dan B kita dapat memperoleh persamaan

I1 + I2 = I2 dan I2 = I1 + I2

Dengan menggunakan KVL, persamaan yang kita dapat memperoleh persamaan berikut

Dari gelung1: 10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
Dari gelung2: 20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
Dari gelung3: 10-20 = 10I1-20 I2

Persamaan I2 boleh menulis semula sebagai

Persamaan1 = 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50 I1 + 40 I2
Persamaan 2 = 20 = 20I2 +40 (I1 + I2) = 40 I1 + 60 I2

Sekarang kita mempunyai dua persamaan serentak yang dapat dikurangkan untuk memberikan nilai I1 dan I2

Penggantian I1 dari segi I2 memberikan nilai I1 = -0.143 Amps
Penggantian I2 dari segi I1 memberikan nilai I2 = +0,429 Amps

Kita tahu persamaan I3 = I1 + I2

Aliran arus dalam perintang R3 ditulis sebagai -0.143 + 0.429 = 0.286 Amps
Voltan merintangi perintang R3 ditulis sebagai: 0,286 x 40 = 11,44 volt

Tanda –ve untuk ‘I’ adalah arah aliran arus yang awalnya disukai adalah salah, Sebenarnya bateri 20 volt sedang mengecas bateri 10 volt.

Ini semua berkaitan Undang-undang Kirchoff , yang merangkumi KVL dan KCL. Undang-undang ini digunakan untuk mengira arus dan voltan dalam litar linier, dan kita juga dapat menggunakan analisis gelung untuk menghitung arus di setiap gelung. Selanjutnya, sebarang pertanyaan mengenai undang-undang ini, sila berikan cadangan berharga anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah.

Kredit Foto: