กฎของ KIRCHHOFF 1 & 2: นักประดิษฐ์ สูตร ปัญหาตัวอย่าง

Kirchhoff เป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ที่ให้บริการด้านวิทยาศาสตร์ไฟฟ้า เขามีชื่อเสียงในเรื่องกฎของ Kirchhoff I และ II มันถูกค้นพบโดยบุคคลที่มีชื่อเต็มว่า Gustav Robert Kirchhoff นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน

กฎข้อนี้เป็นกฎหมายหนึ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีหน้าที่วิเคราะห์กระแสและแรงดันไฟในวงจร แนะนำโดย Kirchhoff เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2388 ประกอบด้วยกฎหมายสองฉบับ

กุสตาฟ โรเบิร์ต เคิร์ชฮอฟฟ์

ชื่อเต็มของเขาคือ Gustav Robert Kirchhoff เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันที่เกิดเมื่อวันที่ 12 มีนาคม พ.ศ. 2367 ในเมือง Konigsberg ปรัสเซีย เขาเสียชีวิตเมื่อวันที่ 17 ตุลาคม พ.ศ. 2430 อายุ 63 ปีในกรุงเบอร์ลินประเทศเยอรมนี

แม่ของ Kirchhoff คือ Johanna Henriette Wittke ในขณะที่พ่อของเขาคือ Friedrich Kirchhoff ซึ่งเป็นทนายความ Kirchhoff แต่งงานกับ Clara Richelot ในปี 1847 พวกเขามีลูกชายสามคนและลูกสาวสองคน

หลังจากที่ Richelot เสียชีวิตในปี 2412 Kirchhoff แต่งงานกับ Luise Brommel ในปี 1872 Kirchhoff ใช้เวลาส่วนหนึ่งของชีวิตในฐานะศาสตราจารย์และศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ มีส่วนร่วมในสูตรกฎหมายวงจรสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าในปี 1845

นอกจากนี้ Kirchhoff ยังมีส่วนช่วยในการค้นพบกฎของการแผ่รังสีความร้อนหรือมักรู้จักกันในชื่อเทอร์โมไดนามิกส์ (1859-1861) และสเปกโทรสโกปี นอกจากนี้ กฎของ Kirchhoff ก็เป็นหนึ่งในผลงานของเขาเช่นกัน

อ่าน: การกำหนดค่าอิเล็กตรอน

กฎของเคอร์ชอฟฟ์ 1

กฎหมายนี้เรียกว่ากฎทางแยกหรือกฎการแตกแขนงซึ่งกฎหมายปฏิบัติตามการอนุรักษ์ประจุ จำเป็นต้องมีวงจรหลายสวิตช์ซึ่งมีจุดแตกแขนงเมื่อกระแสถูกแบ่งออก

เมื่อสถานะเป็นค่าคงที่ จะไม่มีการสะสมของประจุไฟฟ้าที่จุดใดๆ ในวงจร ดังนั้นปริมาณประจุที่เข้าสู่แต่ละจุดจะออกจากจุดนั้นอีกครั้งด้วยปริมาณที่เท่ากัน กฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff ฟังดูเป็นอย่างไร?

"ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดต่อทางแยกหรือโหนดเท่ากับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดนั้น"

พูดง่ายๆ ก็คือ กฎหมายนี้พูดถึงกระแสที่มีอยู่ตรงทางแยกของวงจรปิด พื้นฐานของกฎหมายนี้คือกฎการอนุรักษ์ประจุที่มีเสียง "ประจุที่จุด A เหมือนกับประจุที่จุด B" ในกรณีที่ไม่มีแรงภายนอกกระทำการ

สูตรกฎของเคอร์ชอฟฟ์ 1

ในทางคณิตศาสตร์ กฎข้อที่หนึ่งของ Kircchoff ระบุไว้ดังนี้

ฉัน_{เข้าสู่} = ฉัน_{ออกไป}

กฎข้อที่ 2 ของ Kirchhoff

กฎข้อนี้เรียกอีกอย่างว่ากฎของวงหรือกฎของวงเพราะเดิมความต่างศักย์ที่จุดแตกแขนงสองจุดในวงจรมีค่าคงที่ กฎหมายนี้ยังพิสูจน์การมีอยู่ของกฎการอนุรักษ์พลังงาน

หากประจุ Q ณ จุดใด ๆ มีศักย์ V แสดงว่าพลังงานของประจุนั้นคือ QV ถัดไป เมื่อประจุเคลื่อนผ่านวงจร ประจุที่มีอยู่จะได้รับหรือสูญเสียพลังงานเมื่อผ่านตัวต้านทานแบตเตอรี่หรือองค์ประกอบอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม เมื่อกลับมายังจุดเริ่มต้นอีกครั้ง พลังงานของประจุจะกลับสู่ QV อีกครั้ง กฎข้อที่ 2 ของ Kirchhoff อ่านได้ดังนี้

"ผลรวมของแรงดันไฟฟ้ารอบวงปิดในวงจรมีค่าเท่ากับศูนย์"

กฎข้อที่สองของ Kirchhoff เองมีจุดมุ่งหมายเพื่อวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าที่มีอยู่ในวงจรที่ไม่มีกิ่งก้าน

อ่าน: วงจรไฟฟ้า

สูตรกฎของเคอร์ชอฟฟ์ 2

ในทางคณิตศาสตร์ กฎ II ของ Kirchhoff ระบุไว้ดังนี้

+ IR = 0

นอกจากสูตรแล้ว ยังมีกฎอีกหลายข้อที่คุณควรให้ความสนใจจากกฎหมายนี้ กำหนดทิศทางของลูปในวงจรก่อน จากนั้นใช้จุดต่อไปนี้

• แรงดันตกคร่อม (SIR) จะเป็นบวก (+) หากอยู่ในทิศทางของลูป
• แรงดันตกคร่อม (SIR) จะเป็นลบ (-) หากอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับลูป

• แรงเคลื่อนไฟฟ้า (SE) จะเป็นบวก (+) หากตรงกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟ
• แรงเคลื่อนไฟฟ้า (SE) จะมีเครื่องหมายลบ (-) หากตรงกับขั้วลบของแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า

อ่าน: อิออนบอนด์

ตัวอย่างปัญหากฎหมายของ Kirchhoff

เพื่อให้คุณสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่ากฎของ Kirchhoff I และ II ถูกนำไปใช้ในคำถามแบบจำลองต่างๆ อย่างไร คุณสามารถฝึกฝนและพยายามตอบและทำความเข้าใจการสนทนาของตัวอย่างคำถามต่อไปนี้

1. ตัวอย่างคำถาม 1

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าวงจรมีกระแสไฟแรงดังนี้ กำหนดรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่ถูกต้องของวงจร!

วิธีการแก้:

2. ตัวอย่างคำถาม 2

ให้วงจรต่อไปนี้ซึ่งมีกระแสไฟฟ้า 3 A ไหลจาก X ถึง Y โดยมีความต่างศักย์ระหว่าง X และ Y เป็น 12 ค่าความต้านทานเท่าไหร่?

วิธีการแก้:

3. ตัวอย่างคำถามที่ 3

มีวงจรไฟฟ้าดังนี้ จากกฎข้อที่สองของ Kirchhoff กระแสไฟฟ้าในวงจรมีเท่าไหร่?

วิธีการแก้:

4. ตัวอย่างคำถาม 4

พิจารณาแผนภาพวงจรไฟฟ้าต่อไปนี้ ถ้ามันเป็นที่รู้จัก₁ = 16 โวลต์; ɛ₂ = 8 โวลต์; ɛ₃ = 10 โวลต์; R₁ = 12 โอห์ม; R₂ = 6 โอห์ม; และ R₃ = 6 โอห์ม กระแสไฟฟ้า I เป็นเท่าใด

วิธีการแก้:

คุณเข้าใจคำอธิบายทั้งหมดของกฎของ Kirchhoff ข้างต้นหรือไม่? โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกฎข้อที่สอง อย่าทำผิดพลาดในการกำหนดทิศทางของลูปเพื่อให้คำตอบที่ได้จะไม่ผิด ฝึกสุขอีกแล้วกับคำถามจากแหล่งต่างๆ!