Kirchhoff straumalög og Kirchhoff spennulög

Það eru nokkrar einföld tengsl á milli strömun og spennu mismunandi greina af rafkerfi. Þessi tengsl eru skilgreind af nokkrum grunnreglum sem kallaðar eru Kirchhoff reglur eða nánar tiltekið Kirchhoff straum- og spenna reglur. Þessar reglur eru mjög gagnlegar við að reikna jafngild rafsprettu eða óhliðrun (í tilfelli AC) flóknu netkerfi og strauma í mismunandi greinum netkerfisins. Þessar reglur voru fyrst leiddar út af Guatov Robert Kirchhoff og því eru þær einnig kölluðar Kirchhoff reglur.

Kirchhoff straumregla

Í rafkerfi fer straum loglegt eins og rafmætti.
Eftir sem straum er talaður um sem mætti, er heildarstrauminn sem kemur inn í punkt í kerfinu nákvæmlega jafn heildarstrauminum sem fer úr punktinum. Punkturinn getur verið staðsettur hvaða stað sem er í kerfinu.

Ef punkturinn er á leiðara þar sem straum fer, þá fer sama straum yfir punktinn sem má segja að strauminn sem kemur inn í punktinn fer úr honum. Eftir sem punkturinn getur verið hvaða stað sem er í kerfinu, getur hann einnig verið samkomupunktur í kerfinu.

Svo er heildarstrauminn sem kemur inn í samkomupunkt nákvæmlega jafn heildarstrauminum sem fer úr samkomupunkti. Þetta er mikilvægt umferðarskilyrði straums og heldurtil segir Kirchhoff straumregla sama. Reglan er einnig kölluð Kirchhoff fyrsta regla og hún segir að í hvaða samkomupunkti í rafkerfi sé summa allra grenastrauða núll. Ef við tökum allan strauma sem kemur inn í samkomupunkt sem jákvæð straum, þá er venjulegur ritháttur allra grenastrauða sem fara úr samkomupunkti neikvæð. Ef við leggjum saman allar þessar jákvæðar og neikvæðar merktar strauma, munum við sjálfsagt fá niðurstöðu núll.
Stafrænn form Kirchhoff straumreglu er eins og hér fyrir neðan,
Við höfum samkomupunkt þar sem n fjöldi greina mötnast saman.
Látum,

Straumar í greinum 1, 2, 3 …. m koma inn í samkomupunkt.
En straumar í greinumfar ekki úr samkomupunkti.
Svo geta straumar í greinum 1, 2, 3 …. m verið tekin sem jákvæðir eftir venjulegum rithætti og svipaða má segja um strauma í greinumsem geta verið tekin sem neikvæðir.
Svo eru allir grenastrauðar í samkomupunkti –

Nú er summa allra strauða í samkomupunkti –

Þetta er jafnt núlli eftir Kirchhoff straumreglu.
Þannig,
Stafrænn form Kirchhoff fyrsta reglu er ∑ I = 0 í hvaða samkomupunkti sem er í rafnetkerfi.

Myndbandsgrein um Kirchhoff straumreglu – Grunnkenning

Kirchhoff spennuregla

Þessi regla fjallar um spennusleit í mismunandi greinum í rafkerfi. Hugsum okkur punkt á lokuðu hring í rafkerfi. Ef einhver fer til annars punkts á sama hringnum, mun hann finna að potenslinni í þeim öðru punkti getur verið misst ætlaður frá fyrsta punktinum. Ef hann heldur áfram til aðrar staðar í hringnum, getur hann fundið að potenslinni þar væri einhvers konar misst ætlaður. Ef hann fer áfram í hringnum, mun hann lokalega koma aftur til upphafspunktins. Það er að segja, hann kemur aftur til sama potenspunkts eftir að hafa ferðast gegnum mismunandi spennustigi. Það má líka segja að heildar spennuvaxtar og -sleitur í lokuðum hring eru jafn. Það er það sem Kirchhoff spennuregla segir. Þessi regla er einnig kölluð Kirchhoff önnur regla.

Ef við tökum lokuðan hring með venjulegan rithátt, ef við tökum allar spennuvaxtar í hringnum sem jákvæðar, þá ætti allar spennusleitur í hringnum að vera tekar sem neikvæðar. Summan af öllum þessum spennum í lokuðum hring er jöfn núlli. Ef n fjöldi endurtekinn raðbundinna hluta mynda lokuðan hring, og meðal þeirra hluta eru m fjöldi spennusparar og n – m fjöldi hluta sleitu spenna eins og leiðara.
Spennurnar á spararnum eru
Og spennusleitirnar í leiðarana eru samsvarandi,
Eftir sem er sagt að spennuvaxtar eru venjulega tekar sem jákvæðar, og spennusleitur sem neikvæðar, eru spennurnar í lokuðu hringnum –

Nú eftir Kirchhoff spennuregla, er summan af öllum þessum spennum jöfn núlli.