- •Краткая теория
- •Поляризация света (определения)
- •Сахариметрия
- •[Править] Применения закона Кирхгофа [править] в астрофизике
- •[Править] Основные свойства теплового излучения
- •[Править] Основные понятия и характеристики теплового излучения
- •Формулировка
- •[Править] Первый закон
- •[Править] Второй закон
- •[Править] Особенности составления уравнений для расчёта токов
- •[Править] о значении для электротехники
- •[Править] Закон излучения
- •Закон смещения Вина
Формулировка
Для формулировки законов Кирхгофа, вэлектрической цепивыделяютсяузлы — точки соединения трёх и более проводников и контуры — замкнутые пути из проводников. При этом каждый проводникможет входить в несколько контуров.
В этом случае законы формулируются следующим образом.
[Править] Первый закон
Первый закон Кирхгофа (Закон токов Кирхгофа, ЗТК) гласит, что алгебраическая сумматоковв любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):
Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержитp узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.
[Править] Второй закон
Второй закон Кирхгофа (Закон напряжений Кирхгофа, ЗНК) гласит, что алгебраическая суммападенийнапряженийпо любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической суммеЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:
для постоянных напряжений
для переменных напряжений
Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве, то она описываетсяуравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, являетсязакон Омадля этой цепи.
Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.
Пример
На этом рисунке для каждого проводника обозначен протекающий по нему ток (буквой «I») и напряжение между соединяемыми им узлами (буквой «U»)
Например, для приведённой на рисунке цепи, в соответствии с первым законом выполняются следующие соотношения:
Обратите внимание, что для каждого узла должно быть выбрано положительное направление, например здесь, токи, втекающие в узел, считаются положительными, а вытекающие — отрицательными.
В соответствии со вторым законом, справедливы соотношения:
[Править] Особенности составления уравнений для расчёта токов
Законы Кирхгофа, записанные для узлов иконтуров цепи, дают полную систему линейных уравнений, которая позволяет найти все токи и напряжения.
Перед тем, как составить уравнения, нужно произвольно выбрать:
положительные направления токов в ветвях и обозначить их на схеме;
положительные направления обхода контуров для составления уравнений по второму закону.
С целью единообразия рекомендуется для всех контуров положительные направления обхода выбирать одинаковыми (напр.: по часовой стрелке)
Если направление тока совпадает с направлением обхода контура (которое выбирается произвольно), перепад напряжения считается положительным, в противном случае — отрицательным.
При записи линейно независимых уравнений по второму закону, стремятся, чтобы в каждый новый контур, для которого составляют уравнение, входила хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущие контуры, для которых уже записаны уравнения по второму закону (достаточное, но не необходимое условие)