С помощью первого и второго законов Кирхгофа, а также закона Ома можно найти параметры схемы любой сложности. Поэтому знание, а самое главное понимание этих трех законов строго обязательно для всех кто занимается электроникой. В этой статье я постараюсь максимально просто объяснить и на простейших схемах показать, как работают законы Кирхгофа. Итак, давайте начнем.
Первый закон Кирхгофа
Итак, Первый закон Кирхгофа говорит нам о том, что сумма токов в любом узле абсолютно любой электрической цепи равна нулю. Или так же говорит, что алгебраическая сумма втекающих токов равна алгебраической сумме вытекающих из узла токов.
Узлом в сети называется такой участок цепи, в котором соединяются три и более проводника. Ток, входящий в узел, обозначается стрелочкой, имеющей направление к узлу, а вытекающий - стрелочкой, имеющей направление от узла
И теперь на основании первого закона Кирхгофа запишем следующее уравнение:
Эта же формула может быть записана следующим образом:
При этом положительные и отрицательные знаки токам присвоены условно и если вы поменяете их с точностью до наоборот, то ничего принципиально не изменится.
Для того, чтобы наглядно увидеть работу Первого закона Кирхгофа, давайте соберем простейшую схему.
В качестве источника питания вы можете выбрать абсолютно любой элемент, начиная от пальчиковой батарейки и заканчивая блоком питания с возможностью регулировки.
Примечание. Не обязательно использовать резисторы с номиналом, который указан на схеме. Вы можете подобрать абсолютно любые, какие есть у вас в наличии.
Итак, согласно 1 закону Кирхгофа у нас должно быть верно, следующее уравнение:
Либо верно:
Для проведения практических измерений нам нужно в место на схеме где указан амперметр подключить, например, мультиметр.
Как мы видим по показаниям мультиметра закон работает.
Второй закон Кирхгофа
С пониманием второго закона у многих радиолюбителей в самом начале пути возникают трудности. Но если объяснить по-простому, то все более чем просто, сейчас докажу.
Итак, определение второго закона Кирхгофа звучит так:
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех пассивных элементах цепи.
Согласитесь, звучит не очень понятно, а вот если сказать проще то:
Сумма ЭДС в замкнутом контуре равна сумме падений напряжений и формула, выражающая этот закон, будет иметь такой вид
Или же
Для понимания давайте разберем самую простую схемку с одним пассивным элементом (резистором) и источником питания в виде пальчиковой батарейки.
Так как у нас резистор один, то падение напряжение на его выводах будет равно величине ЭДС элемента питания (батарейки), то есть 1,5 В = 1,5 В.
Если несколько усложнить схему и добавить к резистору еще один с аналогичным сопротивлением, то в этом случае, то напряжение в 1,5 Вольта поделится пополам на резисторах и будет равно 0,75 В.
Так же произойдет деление напряжения, если мы в цепочку включим третий резистор с одинаковым сопротивлением.
Формула обретет следующий вид:
Давайте для понимания соберем эту схему и произведем измерения.
Как видите, согласно второму закону Кирхгофа, небольшое расхождение в показаниях мультиметра спишем на погрешность прибора (китай как никак).
Кроме одного источника питания в цепи их может быть несколько как, например, в этой схеме
В этом случае у нас два источника питания подключены последовательно встречно, в таком варианте к нашим резисторам будет приложена разность ЭДС, то есть формула обретет следующий вид:
Второй закон Кирхгофа функционирует в цепях независимо от того сколько источников ЭДС и нагрузок будет в схеме. Так же нет принципиальной разницы, где они будут располагаться.
Так же первый и второй законы Кирхгофа одинаково применимы как для постоянного, так и для переменного тока.
Статья оказалась полезна или интересна, тогда ставим лайк и спасибо за уделенное внимание!