Hukum Litar Kirchhoff
Cas elektrik tidak boleh bertimbun atau hilang, jadi pada sebarang simpang arus yang mengalir masuk mesti tepat sama dengan arus yang mengalir keluar. Tenaga juga tidak boleh muncul atau hilang, jadi jika anda menjumlahkan semua kenaikan dan kejatuhan voltan sepenuh jalan sekitar sebarang gelung tertutup, mereka saling meniadakan kepada sifar.
Formula
ΣI_in = ΣI_out ; ΣΔV = 0
- I_in — arus masuk (A): jumlah arus mengalir masuk ke satu simpang
- I_out — arus keluar (A): jumlah arus mengalir keluar daripada simpang yang sama
- ΔV — perubahan voltan (V): satu kenaikan atau kejatuhan voltan merentasi satu bahagian gelung
Contoh penyelesaian
Satu wayar membawa 6 A masuk ke satu simpang, tempat ia berpecah kepada dua cabang. Satu cabang membawa 4 A. Berapa banyak arus mengalir melalui cabang yang satu lagi?
- I_in = 6 A
- I_out1 = 4 A
- I_out2 = I_in − I_out1
- I_out2 = 6 A − 4 A
I_out2 = 2 A
Uji diri anda
Satu simpang kini mempunyai 9 A mengalir masuk, berpecah kepada dua cabang. Satu cabang membawa 5 A. Berapa yang mengalir melalui cabang yang satu lagi?
- Jawapan betul: 4 A
- 14 A
- 5 A
Betul! Arus masuk mesti sama dengan arus keluar: 9 A − 5 A = 4 A.
Mengelilingi sepenuhnya satu gelung tertutup dalam litar, menjumlahkan setiap kenaikan dan kejatuhan voltan, apakah jumlahnya mesti sama?
- Jumlah arus
- Jawapan betul: Sifar
- Voltan bateri digandakan dua kali
Tepat -- tenaga dikekalkan, jadi semua kenaikan dan kejatuhan voltan sekitar gelung menjumlahkan kepada sifar.
Di mana anda melihat ini
Pendawaian rumah anda ialah satu pokok simpang: suapan utama berpecah di panel pemutus, berpecah lagi di setiap bilik, dan setiap amp yang mengalir masuk di satu hujung mengalir keluar semula di hujung satu lagi -- tiada apa bertimbun. Satu sungai yang bercabang sekitar satu pulau menunjukkan peraturan simpang dalam alam: dua cabang itu membawa tepat aliran yang dibawa satu saluran ke cabang itu.
Kesilapan biasa
Kesilapan klasik ialah arus "dihabiskan" ketika melalui peranti -- cas dikekalkan, jadi apa yang mengalir masuk ke satu simpang mengalir keluar: 9 A masuk dengan 5 A ke satu cabang bermakna tepat 4 A ke cabang satu lagi, bukan kurang. Peraturan gelung disalahguna caranya sendiri: dengan beberapa komponen dalam satu gelung, voltan bateri tidak dijatuhkan merentasi komponen kegemaran anda -- ΣΔV = 0 mengimbangi keseluruhan perjalanan, setiap kenaikan lawan setiap kejauhan. Kekalkan dua keabadian itu betul: simpang mengabadian cas, gelung mengabadian tenaga.
Bagaimana ia bersambung
Hukum Ohm memberi harga satu perintang tunggal; kedua-dua hukum ini melakukan pembukubarian bagi keseluruhan rangkaian -- dan kedua-duanya hukum keabadian daripada mekanik dalam pakaian litar (ΣI_in = ΣI_out ialah keabadian cas, ΣΔV = 0 ialah keabadian tenaga). Litar RC, seterusnya, ialah litar pertama yang tingkah lakunya berubah ketika ia berjalan, dan penyelesaiannya mengambil kedua-dua peraturan serentak.