Правило Кирхгофа для чайников
Представьте себе, что у вас есть электрическая цепь с батареей, лампочкой и проводами. Электрический ток течет по этой цепи, подобно воде, текущей через трубу.
Первое правило Кирхгофа (ППК)
В любой точке соединения в цепи (узел) сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла.
Это похоже на уравнение баланса. Сколько воды втекает в трубу, должно быть равно количеству воды, вытекающей из нее.
Второе правило Кирхгофа (ВПК)
В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма падений напряжения равна алгебраической сумме ЭДС в контуре.
Представьте, что вы идете по кругу по цепи. Если вы сложите все падения напряжения (на батарее, лампочке и проводах), полученная сумма будет равна сумме ЭДС в цепи.
Как использовать правила Кирхгофа
Чтобы использовать правила Кирхгофа, сделайте следующее:
1. Определите узлы и контуры:
* Узлы — это точки, в которых соединяются компоненты цепи.
* Контуры — это замкнутые пути в цепи.
2. Выберите произвольные направления для токов и ЭДС:
* Для каждого контура выберите произвольное направление тока.
* Для каждой ЭДС выберите произвольное направление.
3. Примените ППК:
* Для каждого узла напишите уравнение, в котором сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла.
4. Примените ВПК:
* Для каждого контура напишите уравнение, в котором сумма падений напряжения равна сумме ЭДС.
5. Решите систему уравнений:
* Решите полученную систему уравнений, чтобы найти значения токов и ЭДС.
Пример
Рассмотрим следующую цепь:
[Изображение цепи с батареей, лампочкой и проводами]
Пусть I1 — ток, текущий влево через батарею.
Пусть I2 — ток, текущий через лампочку.
Пусть E — ЭДС батареи.
Пусть V — падение напряжения на лампочке.
ППК для узла A:
«`
I1 — I2 = 0
«`
ВПК для контура 1:
«`
E — V = 0
«`
Решение системы уравнений:
«`
I1 = I2
E = V
«`
Это означает, что ток, протекающий через батарею и лампочку, одинаковый, и напряжение на лампочке равно ЭДС батареи.