Kirchhoffs Strømloven og Kirchhoffs Spændingsloven

Der er nogle simple forhold mellem strømme og spændinger i forskellige grene af et elektrisk kredsløb. Disse forhold er bestemt af nogle grundlæggende love, der kendes som Kirchhoffs love eller mere specifikt Kirchhoffs Strøm- og Spændingslove. Disse love er meget hjælpfulde til at bestemme den ækvivalente elektriske modstand eller impedans (i tilfælde af vekselstrøm) i et komplekst netværk og strømmene, der løber i de forskellige grene af netværket. Disse love blev først udledt af Gustav Robert Kirchhoff, og derfor kaldes disse love også Kirchhoffs Love.

Kirchhoffs Strømlov

I et elektrisk kredsløb flyder strømmen rationelt som en elektrisk størrelse.
Når strømflyden betragtes som en størrelsesflyd, er den totale strøm, der indgår i ethvert punkt i kredsløbet, præcis lig med den totale strøm, der forlader punktet. Punktet kan betragtes hvor som helst i kredsløbet.

Lad os antage, at punktet er på lederen, gennem hvilken strømmen flyder, så samme strøm krydser punktet, hvilket alternativt kan siges, at strømmen, der indgår i punktet, vil forlade punktet. Som vi sagde, kan punktet være hvor som helst i kredsløbet, så det kan også være et forbindelsespunkt i kredsløbet.

Så den totale mængde strøm, der indgår i forbindelsespunktet, skal være præcis lig med den totale mængde strøm, der forlader forbindelsespunktet. Dette er den mest grundlæggende ting om strømflyd, og heldigvis siger Kirchhoffs Strømlov det samme. Loven er også kendt som Kirchhoffs Første Lov, og denne lov siger, at summen af alle grenestrømmer ved ethvert forbindelsespunkt i et elektrisk kredsløb er nul. Hvis vi betragter alle strømme, der indgår i forbindelsen, som positive strømme, er konventionen for alle grenestrømme, der forlader forbindelsen, negative. Nu, hvis vi lægger alle disse positive og negative signerede strømme sammen, vil vi naturligvis få resultatet nul.
Den matematiske form for Kirchhoffs Strømlov er følgende,
Vi har et forbindelsespunkt, hvor n antal grene mødes sammen.
Lad os sige,

Strømme i grene 1, 2, 3 …. m går ind i forbindelsespunktet.
Imens strømme i greneforlader forbindelsespunktet.
Så strømme i grene 1, 2, 3 …. m kan betragtes som positive ifølge den almindelige konvention, og på samme måde kan strømme i grenebetrages som negative.
Heraf er alle grenestrømme i forhold til det pågældende forbindelsespunkt –

Nu er summen af alle strømme i forbindelsespunktet -

Dette er lig med nul ifølge Kirchhoffs Strømlov.
Derfor,
Den matematiske form for Kirchhoffs Første Lov er ∑ I = 0 ved ethvert forbindelsespunkt i et elektrisk netværk.

Video Præsentation af Kirchhoffs Strømlov – Grundlæggende Teori

Kirchhoffs Spændingslov

Denne lov handler om spændingsfald i forskellige grene i et elektrisk kredsløb. Tænk på et punkt på en lukket sløjfe i et elektrisk kredsløb. Hvis nogen går til et andet punkt på samme sløjfe, vil han eller hun finde, at potentialet i det andet punkt kan være anderledes end i det første punkt. Hvis han eller hun fortsætter til et andet punkt i sløjfen, kan han eller hun finde et andet potentiale på den nye placering. Hvis han eller hun fortsætter yderligere langs den lukkede sløjfe, kommer han eller hun sidst tilbage til det initiale punkt, hvor rejsen startede. Det betyder, at han eller hun kommer tilbage til samme potentielle punkt efter at have passerede gennem forskellige spændingsniveauer. Det kan alternativt siges, at netto-spændingsvinding og netto-spændingsfald langs en lukket sløjfe er ens. Det er, hvad Kirchhoffs Spændingslov siger. Denne lov er alternativt kendt som Kirchhoffs Anden Lov.

Hvis vi betragter en lukket sløjfe konventionelt, hvis vi betragter alle spændingsvindinger langs sløjfen som positive, bør alle spændingsfald langs sløjfen betragtes som negative. Summen af alle disse spændinger i en lukket sløjfe er lig med nul. Lad os antage, at n antal forbundne elementer danner en lukket sløjfe. Af disse kredsløbelementer er m antal elementer spændingskilder, og n – m antal elementer falder spænding, som modstandere.
Spændingerne af kilderne er
Og spændingsfald over modstanderne henholdsvis,
Som det er sagt, at spændingsvinding konventionelt betragtes som positiv, og spændingsfald betragtes som negativ, er spændingerne langs den lukkede sløjfe –

Nu ifølge Kirchhoffs Spændingslov, giver summen af alle disse spændinger nul.