Kirchhoffin säännöt: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Johdanto:

Tiedämme, että yksi vastaava vastus (RT) löytyy, kun kaksi tai useampia vastuksia on kytketty yhteen kummassakin sarjassa, jos sama virta -arvo virtaa kaikkien komponenttien läpi., Rinnakkain, jos niillä on sama jännite. tai molempien yhdistelmiä ja että nämä piirit noudattavat Ohmin lakia. Joskus monimutkaisissa piireissä, kuten silta- tai T -verkoissa, emme kuitenkaan voi käyttää pelkästään Ohmin lakia löytääksemme piirissä kiertävät jännitteet tai virrat kuten kuvassa (1).

Tämän tyyppisissä laskelmissa tarvitsemme tiettyjä sääntöjä, joiden avulla voimme saada piiriyhtälöt, ja tätä varten voimme käyttää Kirchhoffin piirilakia. [1]

Vaihe 1: Yleinen määritelmä piirianalyysissä:

Ennen kuin menemme Kirchhoffin sääntöihin. ensin määritellään perusasiat piirianalyysissä, jota käytetään Kirchhoffin sääntöjen soveltamisessa.

1-piiri-piiri on suljetun silmukan johtava polku, jossa virta kulkee.

2-polku-yksi rivi yhdistäviä elementtejä tai lähteitä.

3-solmu-solmu on piirin risteys, liitäntä tai pääte, jossa kaksi tai useampia piirielementtejä on kytketty tai liitetty yhteen, jolloin yhteyspiste on kahden tai useamman haaran välillä. Solmu on merkitty pisteellä.

4-haara-haara on yksittäinen tai ryhmä komponentteja, kuten vastukset tai lähde, jotka on kytketty kahden solmun väliin.

5-silmukka-silmukka on yksinkertainen suljettu polku piirissä, jossa mitään piirielementtiä tai solmua ei kohdata useammin kuin kerran.

6-Mesh-verkko on yksi suljetun silmukan sarjapolku, joka ei sisällä muita polkuja. Silmän sisällä ei ole silmukoita.

Vaihe 2: Kirchhoffin kaksi sääntöä:

Vuonna 1845 saksalainen fyysikko Gustav Kirchhoff kehitti pari sääntöä tai lakia, jotka koskevat virran ja energian säilyttämistä sähköpiireissä. Nämä kaksi sääntöä tunnetaan yleisesti nimellä Kirchhoff's Circuit Laws., (KVL).

Vaihe 3: Kirchhoffin sääntöjen soveltaminen:

Käytämme tätä piiriä sekä KCL: n että KVL: n soveltamiseen seuraavasti:

1-Jaa piiri useisiin silmukoihin.

2-Virran suunnan asettaminen KCL: n avulla. Aseta 2 virran suuntaa haluamallasi tavalla, ja käytä niitä saadaksesi kolmannen suunnan kuvan (4) mukaisesti.

Kirchhoffin nykyistä lakia käyttäen KCLAt -solmu A: I1 + I2 = I3

Solmussa B: I3 = I1 + I2 Kirchhoffin jännitelakia, KVL käyttäen

yhtälöt annetaan seuraavasti: Silmukka 1 annetaan seuraavasti: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Silmukka 2 annetaan seuraavasti: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Silmukka 3 annetaan seuraavasti: 10-20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Koska I3 on I1 + I2: n summa, voimme kirjoittaa yhtälöt uudelleen muotoon; Eq. Ei 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq Nro 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Meillä on nyt kaksi "samanaikaista yhtälöä", joita voidaan pienentää, jotta saadaan I1: n ja I2: n arvot. I1: n korvaaminen I2: n mukaan antaa meille

I1: n arvo -0,143 ampeeria

Kuten: I3 = I1 + I2 Vastuksessa R3 kulkeva virta annetaan seuraavasti: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 ampeeria

ja jännite vastuksen R3 yli annetaan seuraavasti: 0,286 x 40 = 11,44 volttia

Negatiivinen merkki I1 tarkoittaa, että alun perin valittu virran suunta oli väärä, mutta silti pätevä. Itse asiassa 20 voltin akku lataa 10 voltin akkua. [2]

Vaihe 4: KiCAD -piirikaavio:

Kicadin avaamisen vaiheet:

Vaihe 5: Piirustuspiirin vaiheet Kicadissa:

Vaihe 6: Piirin monisimulaatio:

Huomautus:

Kirchhoffin sääntöä voidaan soveltaa sekä vaihtovirta- että tasavirtapiireihin, joissa AC: n tapauksessa vastus sisältää kondensaattorin ja kelan paitsi ohmisen vastuksen.

Vaihe 7: Viite:

[1]

[2]