II prawo Kirchhoffa

Drugie prawo Kirchhoffa brzmi następująco:

Suma algebraiczna zmian potencjałów w obwodzie zamkniętym jest równa zeru.

Powyższe prawo można zapisać za pomocą następującego wzoru:

lub

Powyższy wzór możemy także przeczytać tak:

Suma wszystkich sił elektromotorycznych i spadków potencjału na oporach w oczku sieci jest równa zeru.

Często prawo to formułuje się także tak:

W obwodzie zamkniętym suma spadków napięć na wszystkich odbiornikach prądu musi być równa sumie napięć na źródłach napięcia.

Prawa Kirchhoffa wykorzystuje się do obliczania napięć i natężeń prądu w rozgałęzionych obwodach elektrycznych. To tak zwane "rozwiązywanie obwodów". Przy ich stosowaniu należy pamiętać o następujących zasadach:

• Warto zaznaczyć zwroty sił elektromotorycznych (od plusa do minusa) i spadki napięć na oporach.
• Zaznaczamy strzałką kierunek przepływu prądu w oczku. Jeśli się okaże po rozwiązaniu równań, że natężenie jest ujemne, to oznacza, że zaznaczono błędnie kierunek przepływu prądu.
• Przy zapisywaniu spadków potencjału obieramy zawsze ten kierunek obchodzenia danego oczka sieci, najlepiej przepływu prądu.
• Zapisujemy tyle równań, ile jest różnych natężeń prądu w sieci. Niektóre równanie mogą się okazać zależne.

Przykład

Dany jest obwód przedstawiony na rysunku.

Dane są także: ε₁, ε₂, R₁, R₂, R₃, a opory wewnętrzne ogniw są pomijalne.

Prawa Kirchhoffa umożliwiają obliczenie natężeń prądów, jakie płyną w oczkach tego obwodu.

Wprowadźmy odpowiednie oznaczenia.

Fioletowymi strzałkami zaznaczono kierunki spadków potencjałów na ogniwie i oporach. Zieloną strzałką zaznaczono kierunki przepływu prądów.

Dla węzła A możemy zapisać I prawo Kirchhoffa:

I₁+I₂=I₃

Zapiszemy teraz II prawo Kirchhoffa dla pierwszego z lewej oczka, zaczynając od ogniwa, idąc w kierunku wskazówek zegara. Jeżeli spadek potencjału jest przeciwny, składnik algebraicznej sumy zapisujemy wówczas ze znakiem minus. Mamy więc:

ε₁-I₃R₂-I₁R₃=0

W oczku z prawej zaczniemy również od ogniwa i pójdziemy w kierunku przepływu prądu.

ε₂-I₂R₁-I₃R₂=0

Otrzymaliśmy układ trzech równań, których rozwiązanie (bardzo żmudne) da nam w wyniku wartości natężeń prądów I₁, I₂, I₃.

Siła elektromotoryczna

Siła elektromotoryczna - SEM, ε, jest to napięcie źródła prądu - jest przyczyną, dla której utrzymywana jest równica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami otwartego obwodu elektrycznego, jest czynnikiem, który powoduje przepływ prądu w obwodzie.

I prawo Kirchhoffa

Suma natężeń prądów wpływających do węzła obwodu elektrycznego jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.

© medianauka.pl, 2021-06-27, ART-4081