Định luật Kirchhoff dòng điện và điện áp là gì?

Định luật Kirchhoff là gì?

Năm 1845, nhà vật lý người Đức, Christopher Kirchhoff, lần đầu tiên mô tả hai định luật trở thành trọng tâm của kỹ thuật điện. Luật hiện tại của Kirchhoff, còn được gọi là Luật Giao lộ của Kirchhoff và Luật đầu tiên của Kirchhoff, xác định cách thức dòng điện được phân phối khi nó đi qua một ngã ba, điểm mà ba hoặc nhiều dây dẫn gặp nhau. Nói cách khác, Định luật Kirchhoff nói rằng tổng của tất cả các dòng điện rời khỏi một nút trong mạng điện luôn bằng 0, ghi chú Hướng dẫn điện trở .

Những định luật này cực kỳ hữu ích trong cuộc sống thực bởi vì chúng mô tả mối quan hệ của các giá trị của dòng điện chạy qua một điểm nối và điện áp trong một vòng mạch điện, giải thích Rapid Table . Nói cách khác, các quy tắc này mô tả cách dòng điện chạy trong tất cả hàng tỷ thiết bị và thiết bị điện, cũng như khắp các gia đình và doanh nghiệp, được sử dụng liên tục trên Trái đất.

Định luật Kirchhoff: Những điều cơ bản

  • Tổng đại số của dòng điện vào bất kỳ điểm nối nào bằng không.
  • Vì dòng điện là dòng điện tử thông qua một dây dẫn, nó không thể tích tụ tại một điểm nối, có nghĩa là dòng điện được bảo toàn: Những gì đi vào phải đi ra. Bạn có thể nghĩ có lẽ là ví dụ nổi tiếng nhất của một ngã ba: một hộp nối . Những hộp này được lắp đặt trên hầu hết các ngôi nhà: Chúng là những hộp chứa hệ thống dây điện mà qua đó tất cả điện trong nhà phải chảy qua.
  • Khi thực hiện tính toán, dòng điện chạy vào và ra khỏi đường giao nhau thường có các dấu hiệu ngược lại. Bạn cũng có thể nêu Luật hiện hành của Kirchhoff như:
  • Tổng dòng điện vào một điểm nối bằng tổng dòng điện ra khỏi đường giao nhau.
  • Bạn có thể phá vỡ thêm hai luật cụ thể hơn.

Trong hình, một điểm nối của bốn dây dẫn (dây) được hiển thị. Dòng điện i 2 và i 3 đang chảy vào đường giao nhau, trong khi i 1 và i 4 chảy ra khỏi nó. Trong ví dụ này, Quy tắc nối của Kirchhoff đưa ra phương trình sau: i 2 + i 3 = i 1 + i 4

Định luật điện áp của Kirchhoff

Định luật điện áp của Kirchhoff mô tả sự phân phối điện áp trong một vòng dây hoặc đường dẫn dẫn kín của mạch điện. Cụ thể, Luật điện áp của Kirchhoff nói rằng: Tổng đại số của sự khác biệt điện áp (tiềm năng) trong bất kỳ vòng lặp phải bằng không.

Sự khác biệt điện áp bao gồm những thứ liên quan đến trường điện từ (emfs) và các phần tử điện trở, chẳng hạn như điện trở, nguồn điện (ví dụ: pin) hoặc các thiết bị (như đèn, tivi và máy trộn) cắm vào mạch. Nói cách khác, bạn có thể hình dung điều này khi điện áp tăng và giảm khi bạn tiến hành xung quanh bất kỳ vòng lặp riêng lẻ nào trong mạch.

Định luật điện áp của Kirchhoff ra đời vì trường tĩnh điện trong mạch điện là trường lực bảo thủ. Trong thực tế, điện áp đại diện cho năng lượng điện trong hệ thống, vì vậy nó có thể được coi là một trường hợp cụ thể của bảo tồn năng lượng. Khi bạn đi vòng quanh, khi bạn đến điểm bắt đầu có tiềm năng giống như khi bạn bắt đầu, do đó, bất kỳ sự tăng giảm nào dọc theo vòng lặp đều phải hủy bỏ để thay đổi hoàn toàn bằng không. Nếu không, thì tiềm năng ở điểm bắt đầu / kết thúc sẽ có hai giá trị khác nhau.

Dấu hiệu cực âm cực dương trong Định luật điện áp của Kirchhoff

Sử dụng Quy tắc điện áp yêu cầu một số quy ước ký hiệu, không nhất thiết phải rõ ràng như quy tắc hiện hành. Bạn chọn một hướng (theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ) để đi dọc theo vòng lặp.

Khi đi từ dương sang âm (+ đến -) trong một emf (nguồn điện), điện áp giảm, do đó giá trị là âm. Khi đi từ âm sang dương (- đến +) điện áp tăng lên, do đó giá trị là dương.

Hãy nhớ rằng khi đi vòng quanh mạch để áp dụng Định luật điện áp của Kirchhoff, hãy chắc chắn rằng bạn luôn đi cùng hướng (theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ) để xác định xem một phần tử nhất định có biểu thị tăng hay giảm điện áp hay không. Nếu bạn bắt đầu nhảy xung quanh, di chuyển theo các hướng khác nhau, phương trình của bạn sẽ không chính xác.

Khi đi qua một điện trở, sự thay đổi điện áp được xác định theo công thức I * R , trong đó I là giá trị của dòng điện và R là điện trở của điện trở. Giao nhau theo cùng hướng với dòng điện có nghĩa là điện áp đi xuống, vì vậy giá trị của nó là âm. Khi đi qua một điện trở theo hướng ngược với dòng điện, giá trị điện áp là dương (điện áp đang tăng).

Áp dụng Định luật điện áp của Kirchhoff

Các ứng dụng cơ bản nhất cho Định luật Kirchhoff liên quan đến các mạch điện. Bạn có thể nhớ từ vật lý học trung học rằng điện trong mạch phải chạy theo một hướng liên tục. Nếu bạn ngắt mạch mạch bằng cách tắt công tắc đèn, bạn sẽ ngắt mạch, và do đó tắt đèn. Khi bạn bật công tắc, bạn bật lại mạch và đèn bật lại.

Hoặc, nghĩ về việc xâu chuỗi đèn trên nhà hoặc cây Giáng sinh của bạn. Nếu chỉ một bóng đèn phát ra, toàn bộ chuỗi đèn sẽ tắt. Điều này là do điện, dừng lại bởi ánh sáng bị hỏng, không có nơi để đi. Về cơ bản, nó giống như tắt công tắc đèn và ngắt mạch. Khía cạnh khác của vấn đề này liên quan đến Định luật Kirchhoff là tổng của tất cả điện đi vào và chảy ra từ một ngã ba phải bằng 0: Điện đi vào đường giao nhau (và chạy quanh mạch) phải bằng 0 vì điện đi qua trong cũng phải đi ra.

Vì vậy, lần tới khi bạn làm việc trên hộp nối của bạn (hoặc quan sát một thợ điện đang làm như vậy), xâu chuỗi đèn điện ngày lễ, hoặc thậm chí chỉ bật hoặc tắt TV hoặc máy tính của bạn, hãy nhớ rằng Kirchhoff trước tiên mô tả cách tất cả hoạt động, do đó mở ra trong thời đại điện mà thế giới bây giờ rất thích.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker