Здравствуйте, Дорогие друзья! Я помню, что обещал ознакомить Вас с некоторыми схемами включения диодов, но придется немного отложить эту тему. Всё потому, что без знания основных законов освоение материала проблематично. Поэтому в этой статье мы познакомимся с законами Кирхгофа, а также посчитаем несложные схемки.
Итак, законы Кирхгофа, всего их два. Запоминайте. Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, втекающих в узел и вытекающих из узла равна нулю. Разбираемся, смотрим на рисунок 1.
На рисунке 1 мы видим, как ток I втекает в узел, а из него, о чудо, вытекает два тока I1 и I2. По сути, представленную на рисунке цепь можно представить в виде реки, которая разделяется на два русла. Также и с электрическим током: втекающий в узел ток мы обозначаем с плюсом, вытекающие – с минусом. А так как из воздуха ничего не берется и в воздух просто так не уходит, то есть, как говорил Ломоносов «сколько прибыло, столько и убыло», ток втекающий равен сумме вытекающих:
Снесем всё на одну сторону знака «равно»:
Вот так мы и сформулировали Первый закон Кирхгофа. Идем дальше: Второй закон. Он чем-то похож на первый. Алгебраическая сумма падений напряжения на компонентах цепи и отдаваемой в цепь источниками ЭДС равна нулю. Смотрим на рисунок 2.
Из рисунка мы видим, что падение напряжений на нагрузках в сумме равно ЭДС батареи. Как объяснить эти законы с точки зрения закона Ома? Берем схему, изображенную на рисунке 1. Запишем выражения для токов и напряжений:
Пусть ЭДС, отдаваемая источником равна 1,5 Вольтам. Нам нужно определить токи в ветвях цепи. Для этого смотрим на рисунок 3 и запоминаем.
Ага, теперь мы можем преобразовать сопротивления резисторов R2 и R3 в одно сопротивление R23:
Идем дальше. Сопротивления R1 и R23 включены последовательно, а значит и их мы можем преобразовать в одно:
На рисунке 5 мы видим, что вся энергия, которую батарея выдает в цепь потребляется сопротивлением R13, а значит падение напряжения на сопротивлении соответствует ЭДС батареи. Подключаем закон Ома и считаем ток в цепи:
Ура! Первый ток найден. Осталось найти еще два. Если провести снова аналогию с рекой, то найденный ток – это река до разделения. Определимся с падением напряжений на резисторах. Распишем формулу (5) для рисунка 1.
Раскроем скобки:
Первое слагаемое мы уже знаем: это падение напряжения на резисторе R1. Славно, нашли еще одну величину:
Теперь найдем падение напряжения на сопротивлении R23: это второе слагаемое в формуле (7):
Вот так нежданно, негадано мы подтвердили Второй закон Кирхгофа: сумма падений напряжений на резисторах равна 1,5 Вольт, то есть равна ЭДС батареи.
Резисторы R2 и R3 стоят параллельно друг другу, а значит падения напряжений на них одинаковы и равны 0,6 Вольта. Почему так? Представим следующее:
На рисунке 6 мы видим, что потенциал относительно земли 0,6 Вольт, и, если мы уберем один из резисторов, потенциал никуда не денется, он так и останется 0,6 Вольт, потому как он приложен извне. С этим вопросом разобрались. Найдем теперь токи в ветвях цепи:
Вот и Первый закон Кирхгофа мы подтвердили. Так как в сумме разветвленные токи дают общий ток.
Ну чтож, поздравляю. Вы теперь знаете три основных закона: закон Ома, Первый закон Кирхгофа и Второй закон Кирхгофа и с легкостью сможете их вывести.
Надеюсь эта статья была Вам полезна. Я постарался объяснить всё предельно просто с приведением примеров. Спасибо что читаете. Удачи в учебе!
