Kirhofa ķēžu likumi
Elektriskais lādiņš nevar sakrāties vai izzust, tāpēc pie jebkura mezgla ienākošai strāvai ir jāvienājas tieši ar izejošo. Enerģija arī nevar parādīties vai pazust, tāpēc, ja tu saskaiti visus sprieguma ieguvumus un kritumus visu ceļu apkārt jebkurā slēgtā cilpā, tie anulējas līdz nullei.
Formula
ΣI_in = ΣI_out ; ΣΔV = 0
- I_in — ienākošā strāva (A): kopējā strāva, kas plūst mezglā
- I_out — izejošā strāva (A): kopējā strāva, kas plūst ārā no tā paša mezgla
- ΔV — sprieguma izmaiņa (V): ieguvums vai kritums spriegumā pāri vienai cilpas daļai
Izrēķināts piemērs
Vads nes 6 A mezglā, kur tā sadalās divos zaros. Vienā zarā ir 4 A. Cik daudz strāvas plūst caur otru zaru?
- I_in = 6 A
- I_out1 = 4 A
- I_out2 = I_in − I_out1
- I_out2 = 6 A − 4 A
I_out2 = 2 A
Pārbaudi sevi
Mezglā tagad plūst 9 A iekšā, sadaloties divos zaros. Vienā zarā ir 5 A. Kas plūst caur otru zaru?
- Pareizā atbilde: 4 A
- 14 A
- 5 A
Pareizi! Ienākošajām strāvām jāvienājas ar izejošajām: 9 A − 5 A = 4 A.
Ejot visu ceļu apkārt slēgtai cilpai ķēdē, saskaitot katru sprieguma kāpumu un kritumu, kam jāvienājas kopsumma?
- Kopējai strāvai
- Pareizā atbilde: Nullei
- Baterijas spriegumam dubultoti
Tieši tā — enerģija saglabājas, tāpēc visi sprieguma ieguvumi un kritumi apkārt cilpai summējas nullei.
Kur tu to redzi
Tavas mājas vadīšana ir mezglu koks: galvenā padeve sadalās sadales panelī, sadalās atkal katrā istabā, un katrs amperes, kas ieplūst vienā galā, izplūst ārā otrā — nekas nesakrājas. Upe, sazarojoties ap salu, rāda mezgla noteikumu dabā: abi zari nes tieši to straumi, ko vienais kanāls atnesa uz sazarojumu.
Biežākās kļūdas
Klasiskā kļūda ir tā, ka strāva tiek patērēta, tai ejot cauri ierīcēm — lādiņš saglabājas, tāpēc tas, kas ieplūst mezglā, izplūst ārā: 9 A iekšā ar 5 A pa vienu zaru nozīmē tieši 4 A pa otru, ne mazāk. Cilpas noteikums tiek nepareizi lietots savā veidā: ar vairākām komponentēm vienā cilpā baterijas spriegums netiek zaudēts pāri tavai iecienītākai komponentei — ΣΔV = 0 balansē visu ceļu, katru kāpumu pret katru kritumu. Turi abus saglabāšanas taisnus: mezgli saglabā lādiņu, cilpas saglabā enerģiju.
Kā tas savienojas
Oma likums novērtē vienu rezistoru; šie divi likumi grāmatved visu tīklu — un abi ir saglabāšanas likumi no mehānikas ķēdes drānās (ΣI_in = ΣI_out ir lādiņa saglabāšanās, ΣΔV = 0 ir enerģijas saglabāšanās). RC ķēde, tālāk, ir pirmā ķēde, kuras uzvedība mainās, tai darbojoties, un tās atrisināšana prasa abus noteikumus uzreiz.