Ligji i Kirchhoff në elektroteknologji

Në llogaritjen e qarqeve elektrike të rrymës alternative dhe të drejtpërdrejtë, përveç formulës së njohur Ohm, zbatohet edhe ligji Kirchhoff. Një person, puna e të cilit është e lidhur me inxhinieri elektrike, madje edhe në mes të natës, pa hezitim, për të dhënë përkufizime për secilin nga dy ligjet. Shpesh kjo është e nevojshme jo aq shumë për të kryer llogaritjet, por për të kuptuar proceset që po ndodhin.

Në 1845 të largët, fizikanti gjerman Gustav Kirchhoff formuloi dy rregulla mbi bazën e punimeve të Maksuellit (ruajtjen e ngarkesës dhe pronat e fushës elektrostatike) , duke lejuar të tregonte marrëdhënien midis rrymës dhe tensionit në një qark elektrik të mbyllur. Falë kësaj, u bë e mundur të zgjidheshin praktikisht çdo detyrë të aplikuar lidhur me energjinë elektrike. Ligji i Kirchhoff, i përdorur për të llogaritur qarkun elektrik linear, bën të mundur marrjen e një sistemi klasik të ekuacioneve lineare që marrin parasysh tensione dhe rryma që bëhen të njohura pas zgjidhjes së problemit.

Formulimi merr përdorimin e termave elektrike "kontur, nyjë dhe degë". Një degë është çdo seksion i dyanshëm i një zinxhiri, një segment arbitrar i zinxhirit. Kontura është një sistem i degëve looped, që është, duke filluar një lëvizje mendore nga një pikë arbitrare përgjatë çdo dege, ju përfundoni në vendin ku filloi lëvizja. Më qartë degët e quajnë "looped", edhe pse kjo nuk është plotësisht e saktë. Një nyje është një pikë në të cilën takohen dy ose më shumë degë.

1 Ligji i Kirchhoff është shumë i thjeshtë. Ajo bazohet në ligjin themelor të ruajtjes së akuzës. Ligji i parë i Kirchhoff thotë: shuma e rrymave (algjebrike), që rrjedh përgjatë degëve në një nyje të vetme, është zero. Kjo është, I1 + I2 + I3 = 0. Për llogaritjet konsiderohet se vlera e rrymave që rrjedhin në nyjë ka shenjën "+", dhe rezultatin "-". Prandaj formula e zgjatur merr formën I1 + I2 - I3 = 0. Me fjalë të tjera: sasia e rrymës që rrjedh në nyjen është e barabartë me sasinë e rrjedhjes. Ky ligj Kirchhoff është shumë i rëndësishëm për të kuptuar parimet e operimit të pajisjeve elektrike. Për shembull, ai shpjegon pse, kur lidhni mbështjelljet e një motor elektrik sipas skemës "yll" ose "trekëndësh", nuk ka qark të shkurtër ndërfetar.

2 Ligji i Kirchhoff zakonisht përdoret për të llogaritur një lak të mbyllur me një numër të caktuar degësh. Ajo lidhet drejtpërdrejt me ligjin e tretë të Maksuellit (një fushë magnetike e pandryshueshme). Rregulli thotë se shuma algjebrike e stresit bie në secilën prej degëve të konturit është e barabartë me shumën e vlerave të emf për të gjitha degët e konturit të llogaritur. Është e qartë se në mungesë të burimeve të energjisë elektrike (EMF) në qarkun e mbyllur, rënia totale e tensionit do të jetë gjithashtu zero. Në një gjuhë më të thjeshtë, energjia e burimit është konvertuar vetëm tek konsumatorët, dhe kur kthehet, ajo tenton vlerën e saj origjinale. Përdorimi i këtij ligji ka një numër karakteristikash, siç është rasti i parë.

Ndërtimi i ekuacionit të qarkut, konsiderohet se vlera numerike e EMF ka një shenjë pozitive nëse drejtimi fillimisht i pranuar i shmangies (zakonisht clockwise) përkon me drejtimin e tij, dhe negative nëse drejtimet janë të kundërta. E njëjta vlen edhe për resistors: nëse drejtimi aktual është i njëjtë si për bypass zgjedhur, atëherë shenjë "+" është caktuar në rënie të tensionit në të. Për shembull, E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Si rezultat i kalimit të të gjitha degëve që hyjnë në kontur, përpilohet një sistem ekuacionesh lineare, duke vendosur se cila, është e mundur të zbulohen të gjitha rrymat e degëve (dhe nyjave). Marrëdhëniet që rezultojnë zgjidhen duke përdorur metodën aktuale të konturit.

Është e vështirë të mbivlerësohet rëndësia e ligjeve të Kirchhoff për inxhinieri elektrike. Thjeshtësia e formulave të shkrimit dhe zgjidhja e tyre me ndihmën e metodave të algjebrës klasike ishin arsyeja për përdorimin e tyre të gjerë.