Định luật dòng điện Kirchhoff và Định luật điện áp Kirchhoff
Có một số mối quan hệ đơn giản giữa dòng điện và điện áp của các nhánh khác nhau trong mạch điện. Những mối quan hệ này được xác định bởi một số luật cơ bản được gọi là Luật Kirchhoff hoặc cụ thể hơn là Luật Dòng Điện và Điện Áp Kirchhoff. Những luật này rất hữu ích trong việc xác định điện trở tương đương điện trở hoặc trở kháng (trong trường hợp dòng AC) của một mạng phức tạp và dòng điện chảy qua các nhánh khác nhau của mạng. Các luật này được đề xuất lần đầu tiên bởi Gustav Robert Kirchhoff và do đó các luật này cũng được gọi là Luật Kirchhoff.
Luật Dòng Điện Kirchhoff
Trong mạch điện, dòng điện chảy một cách hợp lý như một lượng điện.
Nếu coi dòng điện là lưu lượng của một lượng điện, tại bất kỳ điểm nào trong mạch, tổng dòng điện vào điểm đó chính xác bằng tổng dòng điện ra khỏi điểm đó. Điểm có thể được coi là ở bất kỳ nơi nào trong mạch.
Giả sử điểm nằm trên dây dẫn mà dòng điện đang chảy qua, thì cùng một dòng điện sẽ đi qua điểm đó, có thể nói rằng dòng điện vào điểm đó sẽ rời khỏi điểm đó. Như chúng ta đã nói, điểm có thể ở bất kỳ nơi nào trên mạch, vì vậy nó cũng có thể là điểm nối trong mạch.
Vì vậy, tổng lượng dòng điện vào điểm nối phải chính xác bằng tổng lượng dòng điện ra khỏi điểm nối. Đây là điều cơ bản về dòng điện và may mắn thay, Luật Dòng Điện Kirchhoff cũng nói điều tương tự. Luật này còn được gọi là Luật Thứ Nhất Kirchhoff và luật này nêu rằng, tại bất kỳ điểm nối nào trong mạch điện, tổng của tất cả các dòng điện nhánh là không. Nếu coi tất cả các dòng điện vào điểm nối là dòng điện dương, thì quy ước cho tất cả các dòng điện nhánh ra khỏi điểm nối là âm. Bây giờ nếu cộng tất cả các dòng điện có dấu dương và âm này, hiển nhiên, kết quả sẽ là không.
Hình thức toán học của Luật Dòng Điện Kirchhoff như sau,
Chúng ta có một điểm nối mà n nhánh gặp nhau.
Giả sử,
Dòng điện trong các nhánh 1, 2, 3 …. m đang vào điểm nối.
Còn dòng điện trong các nhánh
đang ra khỏi điểm nối.
Vì vậy, dòng điện trong các nhánh 1, 2, 3 …. m có thể được coi là dương theo quy ước chung và tương tự, dòng điện trong các nhánh
có thể được coi là âm.
Vì vậy, tất cả các dòng điện nhánh đối với điểm nối nói trên là –
Bây giờ, tổng của tất cả các dòng điện tại điểm nối là –
Điều này bằng không theo Luật Dòng Điện Kirchhoff.
Vì vậy,
Hình thức toán học của Luật Thứ Nhất Kirchhoff là ∑ I = 0 tại bất kỳ điểm nối nào của mạng điện.
Video Giới Thiệu về Luật Dòng Điện Kirchhoff – Lý Thuyết Cơ Bản
Luật Điện Áp Kirchhoff
Luật này liên quan đến sự giảm điện áp tại các nhánh khác nhau trong mạch điện. Hãy nghĩ về một điểm trên một vòng kín trong mạch điện. Nếu ai đó đi đến bất kỳ điểm nào khác trên cùng một vòng, họ sẽ thấy rằng điện thế tại điểm thứ hai có thể khác với điểm đầu tiên. Nếu họ tiếp tục đi đến một điểm khác trong vòng, họ có thể thấy một điện thế khác tại vị trí mới. Nếu họ tiếp tục đi dọc theo vòng kín, cuối cùng họ sẽ đến điểm ban đầu mà từ đó hành trình bắt đầu. Điều đó có nghĩa là, họ quay lại điểm có cùng điện thế sau khi đi qua các mức điện áp khác nhau. Có thể nói rằng, tổng tăng điện áp và tổng giảm điện áp dọc theo một vòng kín là bằng nhau. Đó chính là điều mà Luật Điện Áp Kirchhoff nêu. Luật này còn được gọi là Luật Thứ Hai Kirchhoff.
Nếu chúng ta xem xét một vòng kín theo quy ước, nếu chúng ta coi tất cả các sự tăng điện áp dọc theo vòng là dương thì tất cả các sự giảm điện áp dọc theo vòng nên được coi là âm. Tổng của tất cả các điện áp trong một vòng kín bằng không. Giả sử n phần tử kết nối liên tiếp tạo thành một vòng kín. Trong số các phần tử mạch, m phần tử là nguồn điện áp và n – m phần tử giảm điện áp như điện trở.
Điện áp của nguồn là
Và điện áp giảm trên các điện trở tương ứng,
Như đã nói, điện áp tăng theo quy ước được coi là dương, và điện áp giảm được coi là âm, điện áp dọc theo vòng kín là –
Theo Luật Điện Áp Kirchhoff, tổng của tất cả các điện áp này bằng không.
Vì vậy, theo Luật Thứ Hai Kirchhoff, ∑V = 0.
Ứng dụng của Luật Kirchhoff cho Mạch Điện
