กฎวงจรของเคิร์ชฮอฟ

ประจุไฟฟ้ากองรวมหรือหายไปไม่ได้ ที่รอยต่อใดก็ตามกระแสเข้าต้องเท่ากับกระแสออกพอดี พลังงานก็ปรากฏหรือหายไปไม่ได้เช่นกัน ถ้ารวมแรงดันที่ได้กับที่เสียทั้งรอบลูปปิดใด ๆ มันหักลบกันเป็นศูนย์

สูตร

ΣI_in = ΣI_out ; ΣΔV = 0

• I_in — กระแสเข้า (A): กระแสรวมที่ไหลเข้ารอยต่อ
• I_out — กระแสออก (A): กระแสรวมที่ไหลออกจากรอยต่อเดียวกัน
• ΔV — การเปลี่ยนแรงดัน (V): แรงดันที่เพิ่มหรือลดคร่อมส่วนหนึ่งของลูป

ตัวอย่างที่แก้ไข

ลวดหนึ่งพากระแส 6 A เข้ารอยต่อ แล้วแยกเป็นสองกิ่ง กิ่งหนึ่งพา 4 A อีกกิ่งพากระแสเท่าใด

• I_in = 6 A
• I_out1 = 4 A

1. I_out2 = I_in − I_out1
2. I_out2 = 6 A − 4 A

I_out2 = 2 A

ทดสอบความเข้าใจของคุณ

พบเห็นได้ที่ไหน

สายไฟในบ้านของคุณคือต้นไม้แห่งรอยต่อ: ไฟหลักแยกกันที่ตู้เบรกเกอร์ แยกอีกครั้งที่ห้องต่าง ๆ และทุกแอมป์ที่ไหลเข้าทางปลายหนึ่งย่อมไหลกลับออกอีกทางหนึ่ง — ไม่มีอะไรกองสะสม แม่น้ำที่แยกไหลรอบเกาะแสดงกฎรอยต่อให้เห็นในธรรมชาติ: สองกิ่งร่วมกันพาน้ำปริมาณเท่ากับที่ลำน้ำสายเดียวพามาถึงจุดแยกพอดี

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ข้อผิดพลาดคลาสสิกคือคิดว่ากระแสถูกใช้หมดไปเมื่อผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ — ประจุถูกอนุรักษ์ สิ่งที่ไหลเข้ารอยต่อจึงไหลออกเท่ากัน: 9 A เข้า กับ 5 A ลงกิ่งหนึ่ง แปลว่าอีกกิ่งได้ 4 A พอดี ไม่ใช่น้อยกว่า กฎลูปถูกใช้ผิดในแบบของมันเอง: เมื่อมีหลายองค์ประกอบในลูปเดียว แรงดันของแบตเตอรี่ไม่ได้ตกคร่อมองค์ประกอบที่คุณถูกใจ — ΣΔV = 0 ทำสมดุลทั้งการเดินทางรอบลูป ทุกแรงดันที่ได้เทียบกับทุกแรงดันที่เสีย แยกให้ขาดสองการอนุรักษ์นี้: รอยต่ออนุรักษ์ประจุ ลูปอนุรักษ์พลังงาน

เชื่อมโยงอย่างไร

กฎของโอห์มตีราคาตัวต้านทานตัวเดียว ส่วนสองกฎนี้ทำบัญชีให้ทั้งเครือข่าย — และทั้งสองคือกฎการอนุรักษ์จากกลศาสตร์ที่สวมชุดวงจร (ΣI_in = ΣI_out คือการอนุรักษ์ประจุ, ΣΔV = 0 คือการอนุรักษ์พลังงาน) วงจร RC ในลำดับถัดไปคือวงจรแรกที่พฤติกรรมเปลี่ยนไปขณะทำงาน และการแก้มันต้องใช้ทั้งสองกฎพร้อมกัน

ลองการจำลองแบบโต้ตอบ

• แบตเตอรี่ต่ออนุกรม
• หลอดไฟสองดวง (อนุกรม)
• หลอดไฟสองดวง (ขนาน)
• ลัดวงจรหลอดไฟ
• มิเตอร์ต่อถูกต้อง
• มิเตอร์สลับตำแหน่ง (สิ่งที่ไม่ควรทำ)

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง

• การชาร์จตัวเก็บประจุกับค่าคงที่เวลา