Перше правило Кірхгофа

Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідає рівнянню неперервності.

Друге правило Кірхгофа

Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

Математично друге правило Кірхгофа записується так:

Використання

Послідовне застосування правил Кірхгофа до усіх вузлів й контурів у складній електротехнічній мережі дозволяє скласти повну систему лінійних рівнянь для визначення сил струму на кожній із ділянок.

Для розрахунку перш за все малюють електротехнічну схему й довільним чином позначають стрілками напрями струмів на кожній ділянці. Потім виділяються замкнуті контури й обходяться в одному довільно вибраному напрямку. Якщо стрілка, яка вказує напрям струму направлена проти обходу, то відповідний добуток струму на опір береться зі знаком мінус.

Якщо при обході переходять від від'ємного полюса джерела струму до додатного, то е.р.с. записується з додатним знаком, якщо навпаки, то з від'ємним.

В результаті отримують систему рівнянь, розв'язуючи яку визначають сили струму. Якщо сила струму вийшла від'ємною, то це значить, що напрям струму на даній ділянці вгадали неправильно , хоча це не впливає на правильність результату.

11) Робота електричного поля при переміщенні заряду

Поняття роботи електричного поля при переміщенні заряду вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи:

де  — різниця потенціалів (також уживається термін напруга)

У багатьох завданнях розглядається безперервне перенесення заряду протягом деякого часу між точками із заданою різницею потенціалів , у такому разі формулу для роботи слід переписати таким чином:

де  — сила струму

Потужність електричного струму в колі

Потужність електричного струму для ділянки кола визначається звичайним способом, як похідна від роботи за часом, тобто виразом:

— це найзагальніший вираз для потужності в електричному колі.

З врахуванням закону Ома :

Електричну потужність, що виділяється на опорі можна виразити як через струм: ,

так і через напругу:

Відповідно, робота (виділена теплота) є інтегралом потужності за часом:

Закон Джоуля — Ленца  — кількість теплоти, що виділяється струмом в провіднику, пропорційна силі струму, часу його проходження і падінню напруги.

,

де I — сила струму, R — опір, t — час.

Закон Джоуля-Ленца справедливий у межах застосованості закону Ома.

Закон Джоуля-Ленца в диференційній формі

Візьмемо у провіднику елементарний об'єм . Струм буде протікати і через , тому там виділятиметься теплота:

де  — опір елементарного об'єму

.

З закону Ома . З другого боку,

де

•  — напруженість електричного поля

•  — електропровідність

•  — час

•  — елементарний об'єм.

Введемо поняття елементарної питомої потужності струму — кількості теплоти, що виділяється в одиниці об'єму за одиницю часу

тоді