Kirchhoffo taisyklės: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Įvadas:

Mes žinome, kad vieną lygiavertį pasipriešinimą (RT) galima rasti, kai du ar daugiau rezistorių yra sujungti į bet kurią seriją, jei ta pati srovės vertė teka per visus komponentus., Lygiagrečiai, jei jie turi tą pačią įtampą. arba abiejų deriniai, ir kad šios grandinės paklūsta Omo įstatymui. Tačiau kartais sudėtingose grandinėse, tokiose kaip tiltų ar T tinklai, mes negalime tiesiog naudoti vien Omo dėsnio, kad surastume grandinėje cirkuliuojančią įtampą ar srovę, kaip parodyta 1 paveiksle.

Tokiems skaičiavimams mums reikia tam tikrų taisyklių, leidžiančių gauti grandinės lygtis, ir tam galime naudoti Kirchhoffo grandinės įstatymą. [1]

1 žingsnis. Bendra grandinės analizės apibrėžtis:

Prieš pereidami prie Kirchhoffo taisyklių. Pirmiausia apibrėžime grandinės analizės pagrindinius dalykus, kurie bus naudojami taikant Kirchhoffo taisykles.

1 grandinė-grandinė yra uždarojo ciklo laidus kelias, kuriuo teka elektros srovė.

2 kelias-viena jungiamųjų elementų ar šaltinių linija.

3 mazgas-mazgas yra jungtis, jungtis arba gnybtas grandinėje, kurioje yra sujungti arba sujungti du ar daugiau grandinės elementų, suteikiančių jungties tašką tarp dviejų ar daugiau šakų. Mazgas žymimas tašku.

4-atšaka-šaka yra atskira arba komponentų grupė, tokia kaip rezistoriai arba šaltinis, sujungti tarp dviejų mazgų.

5-kilpa-kilpa yra paprastas uždaras kelias grandinėje, kuriame su grandinės elementu ar mazgu nesusiduriama daugiau nei vieną kartą.

6 tinklelis-tinklas yra vienas uždaros kilpos serijos kelias, kuriame nėra jokių kitų kelių. Tinklelio viduje nėra kilpų.

2 žingsnis: dvi Kirchhoffo taisyklės:

1845 m. Vokiečių fizikas Gustavas Kirchhoffas sukūrė pora ar taisyklių ar įstatymų rinkinį, skirtą srovės ir energijos išsaugojimui elektros grandinėse. Šios dvi taisyklės yra plačiai žinomos kaip Kirchhoffo grandinės įstatymai, vienas iš Kirchhoffo įstatymų, susijusių su srove, tekančia aplink uždarą grandinę, - Kirchhoffo įtampos įstatymas (KCL), o kitas įstatymas susijęs su įtampos šaltiniais, esančiais uždaroje grandinėje, - Kirchhoffo įtampos įstatymas., (KVL).

3 žingsnis: Kirchhoffo taisyklių taikymas:

Šią grandinę naudosime tiek KCL, tiek KVL:

1-Padalinkite grandinę į kelias kilpas.

2-Nustatykite srovių kryptį naudodami KCL. Nustatykite 2 srovių kryptis, kaip norite, tada naudokite jas, kad gautumėte trečiosios kryptį, kaip parodyta (4 paveiksle).

Naudojant dabartinį Kirchhoffo dėsnį, KCLAt mazgas A: I1 + I2 = I3

B mazge: I3 = I1 + I2 Naudojant Kirchhoffo įtampos dėsnį, KVL

lygtys pateikiamos taip: 1 kilpa pateikiama kaip: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

2 kilpa pateikiama taip: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

3 kilpa pateikiama taip: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Kadangi I3 yra I1 + I2 suma, lygtis galime perrašyti kaip; Ekv. Nr. 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 ekv. Nr. 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Dabar turime dvi „vienalaikes lygtis“, kurias galima sumažinti, kad gautume I1 ir I2 reikšmes. I1 pakeitimas pagal I2 suteikia mums

I1 vertė kaip -0,143 amperų Pakeitus I2 pagal I1, gaunama I2 vertė kaip +0,429 ampero

Kaip: I3 = I1 + I2 Rezistoriuje R3 tekanti srovė pateikiama kaip: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 amperų

o įtampa per rezistorių R3 pateikiama kaip: 0,286 x 40 = 11,44 voltai

Neigiamas I1 ženklas reiškia, kad iš pradžių pasirinkta srovės srauto kryptis buvo neteisinga, tačiau vis tiek galioja. Tiesą sakant, 20 voltų baterija krauna 10 voltų bateriją. [2]

4 žingsnis: „KiCAD“grandinės schema:

„Kicad“atidarymo veiksmai:

5 žingsnis: grandinės piešimo žingsniai „Kicad“:

6 veiksmas: daugialypis grandinės modeliavimas:

Pastaba:

Kirchhoffo taisyklė gali būti taikoma tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės grandinėms, kai kintamosios srovės atveju varža apima ne tik ominę varžą, bet ir kondensatorių bei ritę.

7 žingsnis: nuoroda:

[1]

[2]