Kirchhoffova pravila: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Uvod:

Vemo, da je enakovreden upor (RT) mogoče najti, če sta dva ali več uporov povezana v eni ali drugi seriji, če skozi vse komponente teče enaka vrednost toka, vzporedno, če imata na njih enako napetost. ali kombinacijo obeh in da ta vezja spoštujejo Ohmov zakon. Včasih pa v kompleksnih vezjih, kot sta mostovna ali T omrežja, ne moremo preprosto uporabiti samo Ohmovega zakona za iskanje napetosti ali tokov, ki krožijo v vezju, kot je prikazano na sliki (1).

Za te vrste izračunov potrebujemo določena pravila, ki nam omogočajo pridobivanje enačb vezja, za to pa lahko uporabimo Kirchhoffov zakon o vezju. [1]

1. korak: Skupna definicija pri analizi vezja:

Preden gremo v Kirchhoffova pravila. najprej bomo v analizi tokokroga opredelili osnovne stvari, ki bodo uporabljene pri uporabi Kirchhoffovih pravil.

1-vezje-vezje je prevodna pot z zaprto zanko, po kateri teče električni tok.

2-pot-ena vrstica povezovalnih elementov ali virov.

3-vozlišče-vozlišče je stičišče, povezava ali terminal v vezju, kjer sta dva ali več elementov vezja povezana ali združena skupaj, kar daje točko povezave med dvema ali več vejami. Vozlišče je označeno s piko.

4-veja-veja je ena ali skupina komponent, kot so upori ali vir, ki sta povezani med dvema vozliščema.

5-zanka-zanka je preprosta zaprta pot v tokokrogu, v kateri se večkrat ne sreča noben element vezja ali vozlišče.

6-očesna-mreža je ena sama zaporedna pot z zaprto zanko, ki ne vsebuje nobene druge poti. Znotraj očesa ni zank.

2. korak: Kirchhoffova dva pravila:

Leta 1845 je nemški fizik Gustav Kirchhoff razvil par ali niz pravil ali zakonov, ki obravnavajo ohranjanje toka in energije v električnih vezjih. Ta dva pravila sta splošno znana kot Kirchhoffovi zakoni o vezjih z enim od Kirchhoffovih zakonov, ki obravnavajo tok, ki teče okoli zaprtega tokokroga, Kirchhoffov zakon o napetosti, (KCL), medtem ko drugi zakon obravnava vire napetosti v zaprtem krogu, Kirchhoffov zakon napetosti, (KVL).

3. korak: Uporaba Kirchhoffovih pravil:

To vezje bomo uporabili za uporabo KCL in KVL, kot sledi:

1-Razdelite vezje na več zank.

2-S KCL nastavite smer tokov. Nastavite 2 smeri tokov, kot želite, nato pa z njimi določite smer tretjega, kot sledi na sliki (4).

Z uporabo Kirchhoffovega trenutnega zakona vozlišče KCLAt A: I1 + I2 = I3

Na vozlišču B: I3 = I1 + I2 z uporabo Kirchhoffovega zakona napetosti, KVL

enačbe so podane kot: zanka 1 je podana kot: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

Zanka 2 je podana kot: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

Zanka 3 je podana kot: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Ker je I3 vsota I1 + I2, lahko enačbe prepišemo kot; Enačba Št. 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 enačba Št 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Zdaj imamo dve "simultani enačbi", ki ju lahko zmanjšamo, da bi dobili vrednosti I1 in I2. Nadomestitev I1 v smislu I2 nam daje

vrednost I1 kot -0,143 amperov Z zamenjavo I2 v smislu I1 dobimo vrednost I2 kot +0,429 amperov

Kot: I3 = I1 + I2 Tok, ki teče v uporu R3, je podan kot: I3 = -0,143 + 0,429 = 0,286 ampera

napetost na uporu R3 je podana kot: 0,286 x 40 = 11,44 voltov

Negativni znak za I1 pomeni, da je bila smer prvotno izbranega toka napačna, a kljub temu še vedno veljavna. Pravzaprav 20v baterija polni 10v baterijo. [2]

4. korak: Shema KiCAD vezja:

Koraki odpiranja kicada:

5. korak: Koraki risanja vezja v Kicadu:

Korak 6: Večsimska simulacija vezja:

Opomba:

Kirchhoffovo pravilo se lahko uporablja za izmenična in enosmerna vezja, kjer bo v primeru AC odpornost vključevala kondenzator in tuljavo, ne le ohmski upor.

7. korak: Referenca:

[1]

[2]