Hukum Arus Kirchhoff dan Hukum Voltan Kirchhoff
Terdapat beberapa hubungan mudah antara arus dan voltan bagi cabang-cabang berbeza dalam satu litar elektrik. Hubungan-hubungan ini ditentukan oleh beberapa undang-undang asas yang dikenali sebagai Undang-undang Kirchhoff atau lebih khusus lagi Undang-undang Arus dan Voltan Kirchhoff. Undang-undang-undang ini sangat membantu dalam menentukan rintangan elektrik setara elektrik atau impedans (dalam kes AC) bagi rangkaian kompleks dan arus yang mengalir dalam cabang-cabang berbeza dalam rangkaian. Undang-undang-undang ini pertama kali diterbitkan oleh Guatov Robert Kirchhoff dan oleh itu undang-undang-undang ini juga dirujuk sebagai Undang-undang Kirchhoff.
Undang-undang Arus Kirchhoff
Dalam litar elektrik, arus mengalir secara rasional sebagai kuantiti elektrik.
Kerana aliran arus dianggap sebagai aliran kuantiti, pada mana-mana titik dalam litar, jumlah arus yang memasuki adalah tepat sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik tersebut. Titik tersebut boleh dipertimbangkan di mana-mana dalam litar.
Anggap titik tersebut berada pada konduktor di mana arus mengalir, maka arus yang sama melalui titik tersebut, yang boleh dikatakan arus yang memasuki titik, akan meninggalkan titik tersebut. Seperti yang kita katakan, titik tersebut boleh berada di mana-mana dalam litar, jadi ia juga boleh menjadi titik persimpangan dalam litar.
Oleh itu, jumlah kuantiti arus yang memasuki titik persimpangan harus tepat sama dengan jumlah kuantiti arus yang meninggalkan titik tersebut. Ini adalah perkara asas tentang aliran arus dan dengan keberuntungan, Undang-undang Arus Kirchhoff mengatakan hal yang sama. Undang-undang ini juga dikenali sebagai Undang-undang Pertama Kirchhoff dan undang-undang ini menyatakan bahawa, pada mana-mana titik persimpangan dalam litar elektrik, penjumlahan semua arus cabang adalah sifar. Jika kita menganggap semua arus yang memasuki persimpangan sebagai arus positif, maka konvensi semua arus cabang yang meninggalkan persimpangan adalah negatif. Sekarang jika kita menambah semua arus bertanda positif dan negatif ini, tentunya, kita akan mendapatkan hasil sifar.
Bentuk matematik Undang-undang Arus Kirchhoff adalah seperti berikut,
Kita mempunyai persimpangan di mana n bilangan cabang bertemu bersama.
Misalkan,
Arus dalam cabang 1, 2, 3 …. m memasuki persimpangan.
Manakala arus dalam cabang
keluar dari persimpangan.
Jadi, arus dalam cabang 1, 2, 3 …. m mungkin dianggap sebagai positif mengikut konvensi umum dan serupa dengan itu, arus dalam cabang
mungkin dianggap sebagai negatif.
Oleh itu, semua arus cabang berkenaan dengan persimpangan tersebut adalah –
Sekarang, penjumlahan semua arus pada persimpangan adalah-
Ini adalah sifar mengikut Undang-undang Arus Kirchhoff.
Oleh itu,
Bentuk matematik Undang-undang Pertama Kirchhoff adalah ∑ I = 0 pada mana-mana persimpangan dalam rangkaian elektrik.
Pembentangan Video Undang-undang Arus Kirchhoff – Teori Asas
Undang-undang Voltan Kirchhoff
Undang-undang ini berkaitan dengan jatuh voltan pada cabang-cabang berbeza dalam litar elektrik. Fikirkan satu titik pada gelung tertutup dalam litar elektrik. Jika seseorang pergi ke titik lain pada gelung yang sama, dia mungkin akan menemui bahawa potensial pada titik kedua tersebut mungkin berbeza daripada titik pertama. Jika dia terus pergi ke titik yang berbeza dalam gelung, dia mungkin akan menemui potensial yang berbeza pada lokasi baru tersebut. Jika dia terus pergi sepanjang gelung tertutup tersebut, akhirnya dia akan sampai ke titik awal di mana perjalanan bermula. Itu bermaksud, dia kembali ke titik potensial yang sama selepas melalui tahap voltan yang berbeza. Ini boleh dikatakan secara alternatif bahawa jumlah kenaikan voltan dan jatuh voltan sepanjang gelung tertutup adalah sama. Itulah yang dinyatakan oleh Undang-undang Voltan Kirchhoff. Undang-undang ini secara alternatif dikenali sebagai Undang-undang Kedua Kirchhoff.
Jika kita menganggap gelung tertutup secara konvensional, jika kita menganggap semua kenaikan voltan sepanjang gelung sebagai positif, maka semua jatuh voltan sepanjang gelung harus dianggap sebagai negatif. Penjumlahan semua voltan ini dalam gelung tertutup adalah sifar. Misalkan n bilangan elemen yang saling terhubung membentuk gelung tertutup. Di antara elemen-elemen litar ini, m bilangan elemen adalah sumber voltan dan n – m bilangan elemen menjatuhkan voltan seperti resistor.
Voltan sumber-sumber tersebut adalah
Dan jatuh voltan merentasi resistor masing-masing,
Seperti yang disebut, kenaikan voltan secara konvensional dianggap sebagai positif, dan jatuh voltan dianggap sebagai negatif, voltan sepanjang gelung tertutup adalah –
Sekarang mengikut Undang-undang Voltan Kirchhoff, penjumlahan semua voltan ini menghasilkan sifar.
Oleh itu, mengikut
