Разбираем «Законы Кирхгофа для электрической цепи»: что важно знать, как применять и на что обратить внимание.
Основное положение
Как правило, сложная электрическая цепь содержит несколько ветвей, в которые включаются свои источники питания. Режим ее работы не может описываться только законом Ома, но это реализовать на основании первого и второго закона Кирхгофа. Эти законы являются следствием закона сохранения энергии. Первому и второму закону Кирхгофа подчиняются все электрические цепи.
Первый закон Кирхгофа устанавливает взаимосвязь между электрическими токами ветвей в цепи. В каждом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов приравнивается нулю:
$ \sum \limits_{K=1}^{m} I_K = 0 $
$m$ - это число ветвей, которые подключены к узлу.
Записывая уравнение по первому закону Кирхгофа электрические токи, что направляются к узлу, указываются со знаком плюс, а те, что направляются от узла – со знаком минус.
Второй закон Кирхгофа устанавливает взаимосвязь между напряжениями на элементах контура. Контур состоит из нескольких ветвей, которые образуют замкнутый путь для нормального протекания электрического тока. Закон сохранения энергии также выполняется для замкнутого контура. В замкнутом контуре любой электрической цепи алгебраическая сумма электродвижущей силы приравнивается алгебраической сумме падений напряжений на всех участках:
$\sum \limits_{K=1}^{n} E_K = \sum \limits_{K=1}^{m} R_K I_K = \sum \limits_{K=1}^{m} U_K$, где:
- $n$ - число источников электродвижущей силы в контуре;
- $m$ - число элементов сопротивления, что находятся в контуре;
- $U_K = R_K I_K$ - напряжение или падение напряжения на каждом элементе контура.
Для того чтобы записать второй закон Кирхгофа, необходимо:
- Условно выбрать положительное направление обходов контурных элементов.
- Отобразить алгебраическую сумму падений напряжений, где с со знаком плюс отображаются падения напряжения (совпадающие с направлением обхода контура), а со знаком минус – падения напряжения, которые не совпадают.
- Отобразить алгебраическую сумму источников электродвижущей силы, в которой с положительным знаком берутся ЭДМ, совпадающие с направлением обхода контура, а с отрицательным знаком – те, которые не совпадают.
При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа следят за тем, чтобы охватывались все ветви схемы электрической цепи: в новый контур, для которого составляется уравнение, должна входить новая ветвь, что не вошла в предыдущие контуры. Условно такие контуры называются независимыми.
Уравнения по второму закону Кирхгофа для контуров электрической цепи можно записать в следующем виде:
- Первый контур: $E = Rl + R_1 l_1 + r_0 l$
- Второй контур: $E = R_1 l_1 + R_2 l_2 = 0$
- Третий контур: $E = Rl + R_2 l_2 + r_0 l$
Электрическая энергия источника питания в действующей цепи трансформируется в другие источники энергии. На участке цепи с сопротивлением $R$в течение определенного времени $t$ при электрическом токе $I$ расходуется электроэнергия. Для постоянного тока формула выглядит следующим образом:
$W = I^2 Rt$
Скорость трансформации электрической энергии в другие виды энергии представляет электрическую мощность:
$ P = \frac {W}{t} = I^2 R = UI$
Заключение
В статье собрано ключевое по теме «Законы Кирхгофа для электрической цепи». Для более глубокого разбора используйте смежные материалы и консультации экспертов.
Частые вопросы
Что важно знать по теме «Законы Кирхгофа для электрической цепи»?
В материале собраны ключевые определения и подходы по теме «Законы Кирхгофа для электрической цепи». Начните с основного раздела, затем перейдите к выводам и примерам.
Какие основные положения раскрыты в статье?
Статья последовательно раскрывает тему «Законы Кирхгофа для электрической цепи»: от базовых понятий до практических примеров. Используйте её как опору для подготовки.
Как использовать материал в учёбе?
Материал пригодится для подготовки к занятиям, написания работ и повторения темы «Законы Кирхгофа для электрической цепи». Сохраните ключевые тезисы и примеры.
Куда обратиться, если остались вопросы?
Если после статьи остались вопросы по теме «Законы Кирхгофа для электрической цепи», задайте их экспертам Учись.RU — мы поможем разобраться.