Νόμος της Ρεύσης του Kirchhoff και Νόμος της Τάσης του Kirchhoff
Υπάρχουν κάποιες απλές σχέσεις μεταξύ ρευμάτων και τάσεων διαφορετικών κλάδων ενός ηλεκτρικού περιβάλλοντος. Αυτές οι σχέσεις καθορίζονται από κάποιους βασικούς νόμους που γνωστοί ως Κανόνες του Kirchhoff ή πιο συγκεκριμένα Κανόνες του Kirchhoff για το Ρεύμα και την Τάση. Αυτοί οι νόμοι είναι πολύ χρήσιμοι για την καθορισμό της ισοδύναμης ηλεκτρικής αντίστασης ή αντίδρασης (σε περίπτωση CA) ενός περίπλοκου δικτύου και των ρευμάτων που κυκλοφορούν στους διάφορους κλάδους του δικτύου. Αυτοί οι νόμοι πρωτοδιατυπώθηκαν από τον Gustav Robert Kirchhoff και, συνεπώς, αυτοί οι νόμοι είναι επίσης γνωστοί ως Κανόνες του Kirchhoff.
Κανόνας του Kirchhoff για το Ρεύμα
Σε ένα ηλεκτρικό περιβάλλον, το ρεύμα ρέει λογικά ως ηλεκτρική ποσότητα.
Αφού η ροή του ρεύματος θεωρείται ως ροή ποσότητας, σε κάθε σημείο του περιβάλλοντος η συνολική ποσότητα ρεύματος που εισέρχεται, είναι ακριβώς ίση με τη συνολική ποσότητα ρεύματος που εξέρχεται από το σημείο. Το σημείο μπορεί να θεωρηθεί οπουδήποτε στο περιβάλλον.
Προσθέτοντας, αν το σημείο είναι σε έναν διαχειριστή μέσα από τον οποίο ρέει το ρεύμα, τότε το ίδιο ρεύμα διασχίζει το σημείο, που μπορεί να ειπωθεί εναλλακτικά ότι το ρεύμα που εισέρχεται στο σημείο, θα εξέρχεται από το σημείο. Όπως είπαμε, το σημείο μπορεί να είναι οπουδήποτε στο περιβάλλον, έτσι μπορεί επίσης να είναι ένα σημείο σύνδεσης στο περιβάλλον.
Επομένως, η συνολική ποσότητα ρεύματος που εισέρχεται στο σημείο σύνδεσης πρέπει να είναι ακριβώς ίση με τη συνολική ποσότητα ρεύματος που εξέρχεται από το σημείο. Αυτό είναι το πολύ βασικό πράγμα για τη ροή του ρεύματος και ευτυχώς, ο Κανόνας του Kirchhoff για το Ρεύμα λέει το ίδιο. Ο νόμος είναι επίσης γνωστός ως Πρώτος Κανόνας του Kirchhoff και αυτός ο νόμος αναφέρει ότι, σε κάθε σημείο σύνδεσης στο ηλεκτρικό περιβάλλον, η άθροιση όλων των ρευμάτων κλάδων είναι μηδέν. Εάν θεωρήσουμε όλα τα ρεύματα που εισέρχονται στη σύνδεση ως θετικά ρεύματα, τότε η σύμβαση όλων των ρευμάτων κλάδων που εξέρχονται από τη σύνδεση είναι αρνητικά. Τώρα, αν προσθέσουμε όλα αυτά τα θετικά και αρνητικά ρεύματα, φυσικά, θα πάρουμε αποτέλεσμα μηδέν.
Η μαθηματική μορφή του Κανόνα του Kirchhoff για το Ρεύμα είναι ως εξής,
Έχουμε ένα σημείο σύνδεσης όπου συναντώνται n αριθμός κλάδων.
Ας θεωρήσουμε,
Τα ρεύματα στους κλάδους 1, 2, 3 …. m εισέρχονται στη σύνδεση.
Ενώ τα ρεύματα στους κλάδους
εξέρχονται από τη σύνδεση.
Έτσι, τα ρεύματα στους κλάδους 1, 2, 3 …. m μπορούν να θεωρηθούν ως θετικά σύμφωνα με τη γενική σύμβαση και, ομοίως, τα ρεύματα στους κλάδους
μπορούν να θεωρηθούν ως αρνητικά.
Επομένως, όλα τα ρεύματα κλάδων σε σχέση με την εν λόγω σύνδεση είναι –
Τώρα, η άθροιση όλων των ρευμάτων στη σύνδεση είναι-
Αυτό είναι ίσο με μηδέν σύμφωνα με τον Κανόνα του Kirchhoff για το Ρεύμα.
Επομένως,
Η μαθηματική μορφή του Πρώτου Κανόνα του Kirchhoff είναι ∑ I = 0 σε κάθε σημείο σύνδεσης του ηλεκτρικού δικτύου.
Βίντεο Παρουσίαση του Κανόνα του Kirchhoff για το Ρεύμα – Βασική Θεωρία
Κανόνας του Kirchhoff για την Τάση
Αυτός ο νόμος ασχολείται με τις πτώσεις τάσης σε διάφορους κλάδους ενός ηλεκτρικού περιβάλλοντος. Σκεφτείτε ένα σημείο σε ένα κλειστό κύκλο σε ένα ηλεκτρικό περιβάλλον. Αν κάποιος πάει σε οποιοδήποτε άλλο σημείο στον ίδιο κύκλο, θα βρει ότι η δυναμική σε αυτό το δεύτερο σημείο μπορεί να είναι διαφορετική από το πρώτο σημείο. Αν συνεχίσει να πηγαίνει σε κάποιο άλλο σημείο στον κύκλο, θα βρει κάποια διαφορετική δυναμική σε αυτό το νέο σημείο. Αν συνεχίσει να πηγαίνει περαιτέρω στον κλειστό κύκλο, τελικά θα φτάσει στο αρχικό σημείο από το οποίο ξεκίνησε. Αυτό σημαίνει ότι
