Kirchhoffi vooluringi seadused
Elektrilaeng ei saa kuhjuda ega kaduda, seega igas sõlmes peab sissevoolav vool täpselt võrduma väljavoolavaga. Energia ei saa tekkida ega kaduda samuti, seega kui sa liidad kõik pinge kasvud ja langused ümber suvalise suletud silmuse, nad tühistuvad nullini.
Valem
ΣI_in = ΣI_out ; ΣΔV = 0
- I_in — sisse vool (A): koguvool, mis voolab sõlme sisse
- I_out — välja vool (A): koguvool, mis voolab samast sõlmest välja
- ΔV — pinge muutus (V): pinge kasv või langus üle ühe silmuse osa
Lahendatud näide
Juhe kannab 6 A sõlme, kus ta jaguneb kaheks haruks. Üks haru kannab 4 A. Kui palju voolu voolab teises harus?
- I_in = 6 A
- I_out1 = 4 A
- I_out2 = I_in − I_out1
- I_out2 = 6 A − 4 A
I_out2 = 2 A
Kontrolli end
Sõlme voolab nüüd 9 A, jagunedes kaheks haruks. Üks haru kannab 5 A. Mis voolab teises harus?
- Õige vastus: 4 A
- 14 A
- 5 A
Õigesti! Sissevoolud peavad võrduma väljavooludega: 9 A − 5 A = 4 A.
Läbides kogu tee ümber suletud silmuse vooluringis, liites kõik pinge tõusud ja langused, missugusele peab kogusumma võrduma?
- Koguvoolule
- Õige vastus: Nullile
- Patarei pingele kahekordistatuna
Täpselt — energia on jääv, seega kõik pinge kasvud ja langused ümber silmuse liituvad nullini.
Kus sa seda näed
Sinu kodu juhtmestik on sõlmede puu: peamine toide jaguneb kaitsmete paneelis, jaguneb uuesti igas toas ja iga amper, kes ühest otsast sisse voolab, voolab teisest välja — miski ei kuhju. Jõgi, kes hargneb saare ümber, näitab sõlmereeglit looduses: kaks haru kannavad täpselt seda voolu, mille üksik kanal hargnemisele tõi.
Tüüpilised vead
Klassikaline viga on, et vool kulub ära, kui ta seadmetest läbib — laeng on jääv, seega mis voolab sõlme sisse, voolab välja: 9 A sisse ja 5 A ühes harus tähendab täpselt 4 A teises, mitte vähem. Silmusreeglit kuritarvitatakse omal viisil: mitme komponendiga silmuses ei lange patarei pinge üle sinu lemmikkomponendi — ΣΔV = 0 tasakaalustab kogu tee, iga tõus iga languse vastu. Hoia kaks jäävust lahus: sõlmed jäävustavad laengut, silmused energiat.
Kuidas see seondub
Ohmi seadus hindab üksiku takisti; need kaks seadust teevad raamatupidamise kogu võrgule — ja mõlemad on jäävusseadused mehaanikast vooluringi riietes (ΣI_in = ΣI_out on laengu jäävus, ΣΔV = 0 on energia jäävus). RC-vooluring, järgmisena, on esimene vooluring, mille käitumine muutub, kui ta jookseb, ja tema lahendamine võtab mõlemad reeglid korraga.