Законы Кирхгофа, которые касаются тока и напряжения - это два закона, которые действительно полезны, когда вы работаете с электрическими цепями.
Знание их значительно облегчит понимание принципиальных схем, конструирование электроники, ремонт электроники и многого другого.
Хотя эти законы могут показаться сложными - это не так.
Первый закон Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа гласит: весь ток, поступающий в узел, равен всему току, выходящему из узла.
Другими словами можно перефразировать:
«То, что входит, должно выйти»
Согласно 1 закона Кирхгофа получаем: I1=I2+I3
Примеры первого закона Кирхгофа на практике:
- Ток, который "втекает в цель", должен выходить из цепи.
- Ток, который течет в резисторе, должен выходить из резистора.
- Ток, который течет в четыре резистора параллельно, должен выходить из четырех резисторов параллельно.
В схеме выше (рис. 2), вы можете использовать первый закон Кирхгофа, чтобы найти ток через компоненты:
То, что входит в резистор R1, должно из него выйти. И этому току больше некуда идти, кроме как на две ветви со светодиодами. И тот ток, который входит в две ветви со светодиодами, должен выходить из этих двух ветвей.
Итак, вы знаете, что ток через резистор такой же, как суммарный ток двух светодиодов.
И пока светодиоды одного типа, половина тока будет уходить в левый светодиод, а половина в светодиод справа.
Два параллельных светодиода 2 В не влияют на падение напряжения, которое все еще равно 2 В. Теперь вы можете рассчитать ток точно так же, как мы это сделали в приведенном ниже примере со 2 законом Кирхгофа. Затем разделите ток пополам, чтобы получить текущее значение для каждого светодиода.
Когда вы знаете как применять 1 закон Кирхгофа, вы можете многое упростить. Если у вас большая цепь с множеством компонентов, включенных параллельно и последовательно, может быть сложно найти отдельные токи.
Но, может быть, вам это и не нужно?
Иногда достаточно просто знать, что если 500 мА входит в этот участок цепи - 500 мА выйдет из него.
Второй закон Кирхгофа
Второй закон Кирхгофа гласит, что если вы просуммируете все падения напряжения в цепи - вы получите напряжение источника питания.
Когда я узнал об этом впервые, я подумал «ВАУ! НЕУЖЕЛИ ЭТО ТАК?». Но потом это стало очевидным явлением.
ПРИМЕР:
На рисунке 3 ниже у вас есть 9-вольтовая батарея, подключенная к трем резисторам последовательно. Если вы измеряете напряжения на компонентах - сумма их составит 9 вольт.
Vr1 + Vr2 + Vr3 = 9 Вольт
Как это помогает вам понимать и читать принципиальные схемы?
Ну, часто у вас есть компоненты в цепи, которые, как вы знаете, имеют определенное падение напряжения.
Например: светодиод с прямым напряжением 2 В будет иметь падение напряжения 2 В, когда он горит (рисунок 4).
Итак, если у вас есть такой светодиод в цепи с резистором и батарея 9 В питает цепь, вы знаете это:
Резистор будет иметь падение напряжения 7 В (9 В минус 2 В равно 7 В).
Зная падение напряжения на резисторе, давайте посчитаем ток через резистор.
Просто используйте закон Ома:
- Ток = напряжение / сопротивление
- Ток = 7В / 350 Ом
- Ток = 0,02А
Итак, просто зная закон напряжения Кирхгофа, вы можете обнаружить, что ток в цепи составляет 20 мА.
