1845 년 독일 물리학 자 구스타프 키르 치프 (Gustav Kirchhoff)는 전기 공학의 중심이 된 두 가지 법률을 처음으로 설명했다. Kirchhoff의 정션 법으로도 알려진 Kirchhoff의 현재 법률 및 Kirchhoff의 첫 번째 법칙은 3 개 이상의 지휘자가 만나는 지점 인 교차점을 통과 할 때 전류가 분배되는 방식을 정의합니다. 다른 방법으로, Kirchhoff의 법칙은 전기 네트워크에 노드를 남기는 모든 전류의 합이 항상 0과 같습니다.
이 법칙은 실생활에서 매우 유용합니다. 전기 회로 루프에서 접합점과 전압을 통해 흐르는 전류 값의 관계를 설명하기 때문입니다. 그들은 지구상에서 지속적으로 사용되는 주택 및 기업 전체뿐만 아니라 수십억 개의 전기 기기 및 장치에서 전류가 어떻게 흐르는 지 설명합니다.
Kirchhoff의 법칙 :기본
구체적으로, 법률은 다음과 같습니다.
모든 정션으로의 전류의 대수 합은 0입니다.
전류는 도체를 통한 전자의 흐름이기 때문에 접합부에 쌓일 수 없으므로 전류가 보존된다는 것을 의미합니다. 접합의 잘 알려진 예 :접합 상자를 상상하십시오. 이 상자는 대부분의 주택에 설치되어 있습니다. 그들은 집의 모든 전기가 흐르아야하는 배선을 포함하는 상자입니다.
계산을 수행 할 때, 접합부로 유입되는 전류는 일반적으로 반대 부호를 갖습니다. Kirchhoff의 현재 법칙을 다음과 같이 언급 할 수도 있습니다.
정션으로의 전류 합은 정션에서 전류의 합계와 같습니다..
두 가지 법을 더 구체적으로 분류 할 수 있습니다.
Kirchhoff의 현재 법률
그림에는 4 개의 도체 (와이어)의 접합이 표시됩니다. 전류 v 2 및 v 3 v 동안 접합부로 흘러 들어갑니다 1 및 v 4 그것에서 흘러 나옵니다. 이 예에서 Kirchhoff의 정션 규칙은 다음 방정식을 산출합니다.
v 2 + V 3 = v 1 + V 4
Kirchhoff의 전압 법칙
Kirchhoff의 전압 법칙은 전기 회로의 루프 또는 폐쇄 된 전도 경로 내에서 전기 전압의 분포를 설명합니다. Kirchhoff의 전압 법칙은 다음과 같습니다.
전압의 대수 합 (모든 루프의 전위) 차이는 0과 같아야합니다.
전압 차이에는 전자기 차이에는 전자기장 (EMF) 및 저항기, 전원 (예 :배터리) 또는 장치 (램프, 텔레비전 및 블렌더)와 같은 저항 요소가 포함됩니다. 회로의 개별 루프 주위에서 진행할 때 전압 상승 및 떨어지는 것으로 묘사하십시오.
Kirchhoff의 전압 법칙은 전기 회로 내의 정전기 필드가 보수적 인 힘 필드이기 때문에 발생합니다. 전압은 시스템의 전기 에너지를 나타내므로이를 에너지 보존의 특정 사례로 생각하십시오. 루프를 돌아 다니면서 시작점에 도착하면 시작 시점과 동일한 잠재력이 있으므로 루프를 따라 증가하고 감소하면 총 0의 전체 변화를 위해 취소해야합니다. 그렇지 않다면, 시작/종말점의 잠재력은 두 가지 다른 값을 가질 것입니다.
Kirchhoff의 전압 법률의 긍정적 및 부정적인 징후
전압 규칙을 사용하려면 일부 부호 규칙이 필요합니다.이 규칙은 현재 규칙에 따라 반드시 명확하지 않습니다. 루프를 따라 이동하려면 방향 (시계 방향 또는 시계 반대 방향)을 선택하십시오. EMF (전원)에서 양수에서 네거티브 (+ to-)로 이동할 때 전압이 떨어지므로 값은 음수입니다. 음수에서 양수 (- ~ +)로 이동하면 전압이 증가하므로 값은 양수입니다.
Kirchhoff의 전압 법칙을 적용하기 위해 회로 주위를 여행 할 때는 항상 같은 방향 (시계 방향 또는 반 시계 방향)으로 가야하는지 확인하여 주어진 요소가 전압의 증가 또는 감소를 나타내는 지 여부를 결정하십시오. 뛰어 다니기 시작하면 다른 방향으로 움직이면 방정식이 잘못됩니다.
저항을 가로 질러 전압 변화는 공식에 의해 결정됩니다.
i*r
여기서 i 전류의 값과 r 입니다 저항의 저항입니다. 전류와 같은 방향으로 교차하면 전압이 줄어들므로 그 값은 음수입니다. 전류 맞은 편의 방향으로 저항을 가로 질러 전압 값이 양수이므로 증가하고 있습니다.
Kirchhoff의 전압 법률 적용
Kirchhoff의 법률에 대한 가장 기본적인 응용 프로그램은 전기 회로와 관련이 있습니다. 중학교 물리학에서 회로의 전기가 한 번의 연속 방향으로 흐르아야한다는 것을 기억할 수 있습니다. 예를 들어, 라이트 스위치를 뒤집는 경우 회로를 파괴하여 빛을 끄는 것입니다. 스위치를 다시 뒤집으면 회로를 다시 참여시키고 조명이 다시 켜집니다.
또는 집이나 크리스마스 트리에 빛을 묶는 것을 생각해보십시오. 전구가 하나만 날아 가면 전체 조명이 꺼집니다. 이것은 깨진 빛에 멈추는 전기가 갈 곳이 없기 때문입니다. 라이트 스위치를 끄고 회로를 파괴하는 것과 동일합니다. Kirchhoff의 법칙과 관련하여 이것의 다른 측면은 교차점으로 들어가서 흐르는 모든 전기의 합이 0이어야한다는 것입니다. 접합으로 들어가는 전기 (및 회로 주위에 흐르는)는 들어가는 전기도 나오기 때문에 0과 같아야합니다.
따라서 다음에 정션 상자에서 작업하거나 전기 기술자를 관찰하거나 전기 휴가 조명을 묶거나 TV 나 컴퓨터를 켜거나 끄는 경우 Kirchhoff는 먼저 모든 것이 어떻게 작동하는지 설명하여 전기 시대를 안내합니다.
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