مثير للإعجاب

قوانين Kirchhoff للتيار والجهد

قوانين Kirchhoff للتيار والجهد

في عام 1845 ، وصف الفيزيائي الألماني غوستاف كيرشوف أولاً قانونين أصبحا أساسيين للهندسة الكهربائية. يحدد قانون كيرشوف الحالي ، والمعروف أيضًا باسم قانون مفصل كيرشوف ، وقانون كيرشوف الأول ، الطريقة التي يتم بها توزيع التيار الكهربائي عندما يعبر عبر نقطة تقاطع - نقطة التقاء ثلاثة أو أكثر من الموصلات. بعبارة أخرى ، تنص قوانين كيرشوف على أن مجموع جميع التيارات التي تترك عقدة في شبكة كهربائية يساوي دائمًا الصفر.

هذه القوانين مفيدة للغاية في الحياة الحقيقية لأنها تصف العلاقة بين قيم التيارات التي تتدفق عبر نقطة الوصلات والفولتية في حلقة الدائرة الكهربائية. يصفون كيفية تدفق التيار الكهربائي في جميع المليارات من الأجهزة والأجهزة الكهربائية ، وكذلك في جميع أنحاء المنازل والشركات ، التي يتم استخدامها بشكل مستمر على الأرض.

قوانين كيرشوف: الأساسيات

على وجه التحديد ، تنص القوانين على:

مجموع جبري للتيار في أي تقاطع هو صفر.

بما أن التيار هو تدفق الإلكترونات عبر موصل ، فإنه لا يمكن أن يتراكم عند مفترق طرق ، مما يعني أن التيار محفوظ: ما يحدث يجب أن يخرج. تصور مثالًا معروفًا لأحد الوصلات: مربع الوصلات. يتم تثبيت هذه الصناديق في معظم المنازل. إنها الصناديق التي تحتوي على الأسلاك التي يجب من خلالها تدفق جميع الكهرباء في المنزل.

عند إجراء العمليات الحسابية ، يكون للتيار الجاري داخل وخارج التقاطع علامات عكسية. يمكنك أيضًا تحديد قانون Kirchhoff الحالي كما يلي:

مجموع التيار إلى تقاطع يساوي مجموع التيار خارج التقاطع.

يمكنك مزيد من تفصيل القانونين بشكل أكثر تحديدا.

قانون كيرشوف الحالي

في الصورة ، يتم عرض تقاطع أربعة الموصلات (الأسلاك). التيارات الخامس2 و الخامس3 تتدفق في تقاطع ، في حين الخامس1 و الخامس4 تتدفق منه. في هذا المثال ، تعطي قاعدة تقاطع Kirchhoff المعادلة التالية:

الخامس2 + الخامس3 = الخامس1 + الخامس4

قانون الجهد كيرشوف

يصف قانون الجهد الخاص بـ Kirchhoff توزيع الجهد الكهربائي داخل حلقة أو مسار توصيل مغلق لدائرة كهربائية. ينص قانون الجهد Kirchhoff على ما يلي:

يجب أن يساوي مجموع جبري للاختلافات الجهد (المحتملة) في أي حلقة صفر.

تشمل فروق الجهد تلك المرتبطة بالمجالات الكهرومغناطيسية (EMFs) والعناصر المقاومة ، مثل المقاومات ، ومصادر الطاقة (البطاريات ، على سبيل المثال) أو مصابيح الأجهزة ، وأجهزة التلفزيون ، والخلاطات الموصولة بالدائرة. صور هذا الجهد الكهربي يرتفع وينخفض ​​أثناء المتابعة حول أي من الحلقات الفردية في الدائرة.

قانون كيرتشوف للجهد يأتي لأن المجال الكهروستاتيكي داخل الدائرة الكهربائية هو حقل قوة محافظ. يمثل الجهد الطاقة الكهربائية في النظام ، لذلك فكر في الأمر كحالة محددة لحفظ الطاقة. أثناء تجولك في حلقة ما ، عند وصولك إلى نقطة البداية يكون لها نفس الإمكانات التي كانت عليها عند بدء التشغيل ، لذا فإن أي زيادة أو نقصان على طول الحلقة يجب أن تلغي لإحداث تغيير إجمالي قدره صفر. إذا لم يفعلوا ، فإن الإمكانات في نقطة البداية / النهاية لها قيمتان مختلفتان.

العلامات الإيجابية والسلبية في قانون الجهد Kirchhoff

يتطلب استخدام قاعدة الجهد بعض اصطلاحات اللافتات ، والتي ليست بالضرورة واضحة مثل تلك الموجودة في القاعدة الحالية. اختر اتجاهًا (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) للذهاب على طول الحلقة. عند السفر من الموجب إلى السالب (+ إلى -) في EMF (مصدر الطاقة) ، ينخفض ​​الجهد الكهربائي ، وبالتالي تكون القيمة سالبة. عند الانتقال من السالب إلى الموجب (- إلى +) ، يرتفع الجهد الكهربائي ، وبالتالي تكون القيمة موجبة.

تذكر أنه عند السفر حول الدائرة لتطبيق قانون الجهد الخاص بـ Kirchhoff ، تأكد من أنك تسير دائمًا في نفس الاتجاه (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) لتحديد ما إذا كان عنصر معين يمثل زيادة أو نقصان في الجهد. إذا بدأت القفز ، تتحرك في اتجاهات مختلفة ، فلن تكون المعادلة صحيحة.

عند عبور المقاوم ، يتم تحديد تغيير الجهد بواسطة الصيغة:

I * R

أين أنا هي قيمة الحالية و R هي مقاومة المقاوم. يعني التقاطع في نفس اتجاه التيار أن الجهد الكهربي ينخفض ​​، لذلك تكون قيمته سالبة. عند عبور المقاوم في الاتجاه المعاكس للتيار ، تكون قيمة الجهد موجبة ، لذلك تزداد.

تطبيق قانون الجهد كيرشوف

تتعلق التطبيقات الأساسية لقوانين Kirchhoff بالدارات الكهربائية. قد تتذكر من فيزياء المدارس المتوسطة أن الكهرباء في الدائرة يجب أن تتدفق في اتجاه واحد مستمر. إذا قلبت مفتاح إضاءة ، على سبيل المثال ، فأنت تقطع الدائرة ، وبالتالي تقوم بإيقاف تشغيل الضوء. بمجرد قلب المفتاح مرة أخرى ، تعيد تنشيط الدائرة ، وتعاود الأنوار.

أو فكر في الأوتار الوترية على منزلك أو شجرة عيد الميلاد. إذا انفجرت لمبة ضوء واحدة فقط ، فإن سلسلة الأنوار بأكملها تنطفئ. وذلك لأن الكهرباء ، التي توقفت بسبب الضوء المكسور ، ليس لها مكان تذهب إليه. إنه نفس إيقاف تشغيل مفتاح الإضاءة وكسر الدائرة. الجانب الآخر من هذا فيما يتعلق بقوانين كيرشوف هو أن مجموع كل الكهرباء التي تدخل وتخرج من مفترق الطرق يجب أن تكون صفرا. يجب أن تساوي الكهرباء التي تدخل في التقاطع (والتي تتدفق حول الدائرة) صفر لأن الكهرباء التي تدخل يجب أن تخرج.

لذلك ، في المرة القادمة التي تعمل فيها على صندوق الوصلات أو تلاحظ وجود عامل كهربائي ، أو تضيء أضواء العطلات الكهربائية ، أو تشغل أو توقف تشغيل التلفزيون أو الكمبيوتر ، تذكر أن Kirchhoff وصف أولاً كيف يعمل كل شيء ، وبالتالي الدخول في عصر كهرباء.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos