Методичні вказівки

Закони Кірхгофа є основними законами електричного ланцюга.

Перший закон Кірхгофа, стосовно вузлів електричного ланцюга, заснований на принципі безперервності електричного струму: алгебраїчна сума струмів, що сходяться і що розходяться у вузлі електричного ланцюга, дорівнює нулю.

Другий закон Кірхгофа застосовується до контурів електричного ланцюга і заснований на принципі потенціальності електричного поля: алгебраїчна сума падінь напруг в усіх гілках кожного замкнутого контуру електричного ланцюга дорівнює алгебраїчній сумі ЕДС джерел енергії, діючих в цьому контурі.

При записі рівнянь згідно закону Кірхгофа необхідно дотримуватися правила знаків для струмів і падінь напруг на елементах ланцюга. Для першого закону достатньо рахувати струми одного якого-небудь напрямку по відношенню до вузла, однакового знаку. Наприклад, всі струми, що йдуть від вузла, рахувати позитивними, а до вузла – негативними.

При використанні другого закону Кірхгофа зазвичай роблять так:

А) Довільно вибирають якийсь напрямок обходу замкнутого контуру і цей напрямок вважають позитивним;

Б) Якщо при обході усередині контуру, ми проходимо джерело ЕДС від негативного полюса до позитивного, то перед значенням ЕДС цього джерела в рівнянні потрібно ставити знак «+», в противному випадку « - »;

В) Перед значенням падіння напруги на ділянці контуру потрібно ставити знак «+», якщо умовно обраний напрямок струму в елементі ланцюга збігається з обраним напрямок обходу контуру, в противному випадку (напрямки протилежні) ставиться « - ».

Принцип суперпозиції (накладення) дозволяє ділити аналіз лінійного ланцюга, в якому діють два і більше джерел енергії , на більш прості варіанти аналізу ланцюга, в якому діє тільки одне джерело.

Принцип суперпозиції полягає в тому, що струм в кожний гілці лінійного ланцюга з декількома джерелами електричної енергії, дорівнює алгебраїчній сумі струмів, які обумовлені в цій гілці кожним з джерел окремо.

У відповідності з принципом суперпозиції струм в кожний гілці електричного лінійного ланцюга може бути представлений:

I_к=G_к1E₁ + G_к2E₂ + …+ G_кnE_к + …+ G_кмE_м = I_к1 + I_к2 +…+ I_кn +…+I_{км ,}

де: Е₁, Е₂ …Е_м – джерела напруг в гілках ланцюга; G_км =1/R_km – взаємна провідність «к» і «м» гілок; G_кn =1/R_kk – вхідна провідність «к»– гілки; I_км – струм в гілці «к», обумовлений джерелом E_м в гілці «м».

Діаграму будують наступним чином:

1. Вибирають напрямок обходу замкнутого контуру, для якого будують потенційну діаграму.

2. Позначають буквами або цифрами точки контуру.

3. Вибирають масштаб для опорів і масштаб для потенціалів.

4. На осі абсцис відкладають точки, що відповідають значенням опорів ділянок контуру в послідовності, відповідній розташуванню їх в схемі.

5. З цих точок відновлюють ординати, рівні потенціалам точок електричного ланцюга.

6. Отримані точки потенціалів з'єднують прямими лініями.

При побудові діаграм зручно внутрішні опори джерел ЕДС представити послідовно включеними з ідеальним джерелом напруги. Зміна потенціалу уздовж опору, обтічного струмом, на діаграмі зображується прямою лінією, тангенс кута нахилу якої до осі абсцис пропорційний силі струму.