Закон кирхгофа определение: Закон Киргофа. 1 и 2 закон Кирхгофа. Определение, формула — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Первый закон кирхгофа — определение термина

Термин и определение

1) алгебраическая сумма токов в узле (узловой точке) равна нулю; 2) сумма втекающих в узел токов равна сумме вытекающих из узла токов.

Научные статьи на тему «Первый закон Кирхгофа»

Метод применения законов Кирхгофа Токи и напряжения в любой электрической цепи подчиняются законам Кирхгофа…
Первый закон Кирхгофа можно представить в виде алгебраической суммы всех токов, которые сходятся в одном…
Число независимых уравнений $N_1$, которые могут быть составлены по первому закону Кирхгофа, должны соответствовать…
Метод узловых потенциалов базируется на первом законе Кирхгофа….
Они должны удовлетворять первому закону Кирхгофа.

Статья от экспертов

Первый закон Кирхгофа заключается в том, что он применим практически ко всем сетям и актуален для многих систем.

Согласно тарифу первого закона, сумма токов на узел равна сумме токов. Этот же закон объясняет в статье широкое использование электроэнергии в системе распределения электроэнергии. Источник питания в значительной степени зависит от напряжения и тока. Учитывая, что напряжение не изменяется во время процесса распределения, сети распределяются в процессе распределения.

Научный журнал

Creative Commons

и второму законам Кирхгофа

….
Первый закон Кирхгофа звучит следующим образом: алгебраическая сумма токов в ветвях цепи, которые сходятся…
Составляется система уравнений согласно первому закону Кирхгофа, количество которых на единицу меньше…
Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла А будет выглядеть следующим образом: $I1+I2+I3 = 0$ Уравнения…
уравнение, составленное по первому закону Кирхгофа: $0,245-I2-0,5=0$ $I2 = 0,245+0,5 = 0,745A$ Проверка

Статья от экспертов

В статье сформулирован закон управления системой ЦЗС и представлен метод построения математических моделей систем ЦЗС в линейно-узловой форме.

Установившееся распределение потоков жидкости в трубопроводной сети моделируется системой уравнений, описывающей первый и второй законы Кирхгофа в узловой форме.

Научный журнал

Creative Commons

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

📝 Напиши термин
✍️ Выбери определение из предложенных или загрузи свое

🤝 Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины, с помощью удобных и приятных карточек

Формулировка и физический смысл закона утечки энергии в пределах замкнутой цепи

В 1845 г. Густав Кирхгоф, физик из Германии, вывел два правила, позволяющих рассматривать соответствия между разностью потенциалов и силой тока на участках электроцепи. Их ещё называют законами, но это скорее условия, которые позволяют составить систему уравнений. Решая подобные уравнения, рассчитывают любую самую сложную электрическую цепь.

Густав Роберт Кирхгоф – немецкий физик

Формулировка правил

Каждое правило Кирхгофа обладает универсальными свойствами. Как первое, так и второе, хоть и не относятся к фундаментальным законам, но твёрдо обоснованы.

Внимание! Правила Кирхгофа одинаково применимы к цепям любого рода тока.

Определения

Прежде, чем рассматривать простые принципы и смысл решения СУ (систем уравнений), нужно определиться с применяемыми формулировками. В типологии цепей пользуются следующими понятиями:

ветвь;
узел;
контур.

Всё это – элементы электрической цепи (ЭЦ).

Элементы ЭЦ

Часть электроцепи, через которую проходит электричество одной и той же величины, называется ветвью. Место, в котором соединяются три и более ветви, именуют узлом. Обычно на схемах узлы обозначаются крупными точками. Контуром называется путь, по которому протекает электрический ток, проходя через несколько участков ЭЦ, включающих в себя узлы и ветви.

Важно! Ток (I), выходя из одной точки контура и единожды проходя по разветвлениям и узлам, должен обязательно вернуться в начало. Контур – это замкнутая цепь.

Узлы и ветви, подлежащие изучаемому в определённый момент контуру, могут входить в состав других контуров: являться общими для нескольких замкнутых ЭЦ одновременно.

Первое правило

Первая закономерность Кирхгофа звучит так: «Сумма всех токов в узлах ЭЦ равна нулю». Если придать направление токам, текущим сквозь пересечения проводников, имеющих общий контакт (узел), то можно промаркировать стрелками, указывающими на узел, втекающие токи. Стрелками, имеющими направленность от узла, удобно отмечать вытекающие токи:

I1 + I2 – I3 – I4 – I5 = 0

Изображение направления движения электричества

Условно считая, что входящие I имеют плюсовой знак, а выходящие – минусовой, можно перефразировать утверждение. Согласно закону сохранения заряда, алгебраические суммы входящих в узел и выходящих из него I по значению равны.

Первый закон

Убедиться в истинности первого правила можно, собрав смешанную схему включения резисторов, в качестве нагрузки, для источника питания U = 3 В.

Включенные в ветви амперметры позволяют визуально зафиксировать значения токов, входящих и выходящих из первого узла. Их алгебраическая сумма (учитывая знаки) будет равна нулю.

Схема цепи с установкой амперметров

Второе правило

Его называют правилом напряжений, оно утверждает, что сумма всех E (ЭДС), входящих в контур, равняется сумме падений напряжений на резистивных элементах, при условии, что контур замкнутый:

ΣE = ΣI*R.

Например, для цепи с элементом питания и резистором напряжение на резисторе U = I*R будет равно ЭДС батарейки. По второму определению Кирхгофа выражение будет иметь вид:

E = I*R.

Схема с одной ЭДС и одним резистором

По аналогии, если количество резисторов увеличить, то падение напряжения на них распределится так, что в сумме они сравняются со значением ЭДС источника питания:

E = I*R1 + I*R2 + I*R.

Включение одной ЭДС и трёх резисторов одного номинала

Объяснение было бы не полным, если не рассмотреть схему с несколькими ЭДС, входящими в контур. В этом случае выражать равенство следует следующим образом:

E1 + E2 = I*R1 + I*R2 + I*R3.

К сведению. При подключении нескольких источников в один контур необходимо соблюдать полярность, выполняя последовательное соединение плюса одного источника с минусом другого, таким образом, значения ЭДС будут суммироваться.

Включение двух источников в контур

Особенности составления уравнений для расчёта токов и напряжений [ править | править код ]

Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов. Это правило может применяться и для других физических явлений (к примеру, система трубопроводов жидкости или газа с насосами), где выполняется закон сохранения частиц среды и потока этих частиц.

Если цепь содержит m ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве m i > , то она описывается m − m i − ( p − 1 )
-(p-1)> уравнениями напряжений.
Читать также: Как проверить аккумулятор на замыкание мультиметром

Правила Кирхгофа, записанные для p − 1 узлов или m − ( p − 1 ) контуров цепи, дают полную систему линейных уравнений, которая позволяет найти все токи и все напряжения.
Перед тем, как составить уравнения, нужно произвольно выбрать:

положительные направления токов в ветвях и обозначить их на схеме, при этом не обязательно следить, чтобы в узле направления токов были и втекающими, и вытекающими, окончательное решение системы уравнений всё равно даст правильные знаки токов узла;
положительные направления обхода контуров для составления уравнений по второму закону, с целью единообразия рекомендуется для всех контуров положительные направления обхода выбирать одинаковыми (напр. : по часовой стрелке).

См. также: Портал:Физика

Если направление тока совпадает с направлением обхода контура (которое выбирается произвольно), падение напряжения считается положительным, в противном случае — отрицательным.
При записи линейно независимых уравнений по второму правилу Кирхгофа стремятся, чтобы в каждый новый контур, для которого составляют уравнение, входила хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущие контуры, для которых уже записаны уравнения по второму закону (достаточное, но не необходимое условие
).
В сложных непланарных графах электрических цепей человеку трудно увидеть независимые контуры и узлы, каждый независимый контур (узел) при составлении системы уравнений порождает ещё 1 линейное уравнение в определяющей задачу системе линейных уравнений. Подсчёт количества независимых контуров и их явное указание в конкретном графе развит в теории графов.

Расчеты электрических цепей с помощью законов Кирхгофа

Частота вращения: формула

Для выполнения подобных расчётов электрических цепей существует определённый алгоритм, при котором вычисляются токи для каждой ветви и напряжения на выводах всех элементов, включённых в ЭЦ. Для того чтобы рассчитать любую схему, придерживаются следующего порядка:

Разбивают ЭЦ на ветви, контуры и узлы.
Стрелками намечают предполагаемые направления движения I в ветвях. Произвольно намечают направление, по которому при написании уравнений обходят контур.
Пишут уравнения, применяя первое и второе правило Кирхгофа. При этом учитывают правила знаков, а именно:

«плюс» имеют токи, втекающие в узел, «минус» – токи, вытекающие из узла;
Е (ЭДС) и снижение напряжения на резисторах (R*I) обозначают знаком «плюс», если ток и обход совпадают по направлению, или «минус», если нет.

Решая полученные уравнения, находят нужные величины токов и падения напряжений на резистивных элементах.

Информация. Независимыми узлами называют такие, которые отличаются от других как минимум одной новой веткой. Ветви, содержащие ЭДС именуют активными, без ЭДС – пассивными.

В качестве примера можно рассмотреть схему с двумя ЭДС и рассчитать токи.

Пример схемы для расчёта с двумя E

Произвольно выбирают направление токов и контурного обхода.

Намеченные направления на схеме

Составляются следующие уравнения с применением первого и второго закона Кирхгофа:

I1 – I3 – I4 = 0 – для узла a;
I2 + I4 – I5 = 0 – для узла b;
R1*I1 + R3*I3 = E1 – контур acef;
R4*I4 — R2*I2 – R3*I3 = — E2 – контур abc;
R6*I5 + R5*I5 + R2*I2 = E2 – контур bdc.

Уравнения решаются с помощью методов определителей или подстановки. Также можно использовать онлайн-калькуляторы.

Второе правило Киргхофа

Из третьего уравнения Максвелла вытекает правило Кирхгофа для напряжений. Его ещё называют вторым законом.

Это правило гласит, что в замкнутом контуре, на резистивных элементах, алгебраическая сумма напряжений (включая внутренние), равна сумме ЭДС, присутствующих в этом же замкнутом контуре.

При этом токи и ЭДС, векторы которых совпадают с направлением (выбирается произвольно) обхода контура, считаются положительными, а встречные к обходу токи – отрицательными.

Рис. 4. Иллюстрация второго правила Кирхгофа

Формулы, которые изображены на рисунке применяются в частных случаях для вычисления параметров простых схем.

Формулировки уравнений общего характера:

, где где Lk и Ck – это индуктивности и ёмкости, соответственно.

Линейные уравнения справедливы как для линейных, так и для нелинейных линеаризованных цепей. Они применяются при любом характере временных изменений токов и напряжений, для разных источников ЭДС. При этом законы Кирхгофа справедливы и для магнитных цепей. Это позволяет выполнять вычисления для поиска соответствующие параметров.

Законы Кирхгофа для магнитной цепи

Магнитная цепь (МЦ), как электрическая (ЭЦ), может быть рассчитана по данным правилам. По аналогии цепей можно выделить следующую связь:

магнитный поток – электрический ток;
МДС (магнитодвижущая сила) – ЭДС.

Принцип работы терморегулятора

Первое правило для МЦ – магнитные потоки в узлах в алгебраической сумме дают ноль (ΣΦк= 0). Оно основано на физическом принципе непрерывности Φ.

Второе правило говорит о том, что падения магнитного напряжения (напряжённости) Uм в сомкнутом контуре в алгебраической сумме равны сумме МДС этого контура:

ΣUм = ΣI*ω, где:

I – ток, проходящий по проводнику;
ω – количество витков в обмотке.

Второй закон Кирхгофа – это по-другому записанная форма закона полного тока.

Внимание! Для магнитных цепей алгоритм составления уравнений тот же самый, как и для ЭЦ. Правила знаков действуют аналогично.

Пример [ править | править код ]

Количество узлов: 3.

p − 1 = 2

Количество ветвей (в замкнутых контурах): 4. Количество ветвей, содержащих источник тока: 0.

m − m i − ( p − 1 ) = 2 -(p-1)=2>

Количество контуров: 2.

Для приведённой на рисунке цепи, в соответствии с первым правилом, выполняются следующие соотношения:

< I 1 − I 2 − I 6 = 0 I 2 − I 4 − I 3 = 0 I_<1>-I_<2>-I_<6>=0\I_<2>-I_<4>-I_<3>=0end>>

Обратите внимание, что для каждого узла должно быть выбрано положительное направление, например, здесь токи, втекающие в узел, считаются положительными, а вытекающие — отрицательными.

Решение полученной линейной системы алгебраических уравнений позволяет определить все токи узлов и ветвей, такой подход к анализу цепи принято называть методом контурных токов

В соответствии со вторым правилом, справедливы соотношения:

< U 2 + U 4 − U 6 = 0 U 3 + U 5 − U 4 = 0 U_<2>+U_<4>-U_<6>=0\U_<3>+U_<5>-U_<4>=0end>>

Полученные системы уравнений полностью описывают анализируемую цепь, и их решения определяют все токи и все напряжения ветвей. Такой подход к анализу цепи принято называть методом узловых потенциалов

Закон излучения Кирхгофа

Когда электромагнитное излучение (ЭИ) падает на тело, то оно частично отражается, частично поглощается, какая-то доля проходит через него. Всё зависит от способности тела поглощать излучения. Чёрное тело (абсолютное) поглощает все попадающие на него световые волны.

Как гласит закон излучения, при определённых температуре и частоте величина, равная отношению излучательных r (ω, T) к поглощательным способностям a (ω, T), у всех тел одинаковая.

Формула имеет вид:

r(ω, T)/ a(ω, T) = f(ω,T),

где:

ω – частота;
T – температура.

Закон Кирхгофа в химии

Когда в ходе химреакции система меняет свою теплоёмкость, вместе с тем меняется и температурный коэффициент возникающего в результате этого процесса теплового эффекта. Применяя уравнение, вытекающее из этого закона, можно рассчитывать тепловые эффекты в любом диапазоне температур. Дифференциальная форма этого уравнения имеет вид:

∆Cp = d∆Q/dT,

где:

∆Cp – температурный коэффициент;
d∆Q – изменение теплового эффекта;
dT – изменение температуры.

Важно! Коэффициент определяет, как изменится тепловой эффект при изменении температуры на 1 К (2730С).

Теорема Кирхгофа для термодинамики

Третье уравнения Максвелла, а также принцип сохранения зарядов позволили Густаву Кирхгофу создать два правила, которые применяются в электротехнике. Имея данные о значениях сопротивлений резисторов и ЭДС источников питания, можно рассчитывать протекающий I или приложенное U для любого элемента цепи.

Закон Кирхгофа Определение и значение

Основные определения
Тест
Примеры

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень сложности слова.

сущ. Физика, Электричество.

закон, согласно которому алгебраическая сумма токов, текущих к любой точке электрической сети, равна нулю.

закон, согласно которому алгебраическая сумма произведений силы тока и сопротивления в проводниках, образующих в сети замкнутый контур, равна алгебраической сумме электродвижущих сил в контуре.

ВИКТОРИНА

ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Происхождение закона Кирхгофа

Впервые записано в 1865–1870 гг.; имени Г. Р. Кирхгофа

Слова рядом Закон Кирхгофа

кирана, кирби, кирби хват, Кирби-Смит, Кирхгоф, закон Кирхгофа, законы Кирхгофа, Кирхнер, Киргиз, Киргизия, Киргиз Степь

Как использовать закон Кирхгофа в приговоре

Если нет решения суда, изменяющего наш закон, мы в порядке.
Невиданные электронные письма Джеба Буша против однополых браков|Джеки Кусинич|9 января 2015|DAILY BEAST
Действие происходит во Франции через семь лет, где доминирует президент-мусульманин, намеревающийся ввести исламские законы.
Зажигательный роман Уэльбека представляет Францию с президентом-мусульманином|Пьер Ассулин|9 января 2015 г. |DAILY BEAST
Несколько дней спустя Буш ответил: «Мы будем соблюдать закон во Флориде».
Невидимые электронные письма Джеба Буша против однополых браков|Джеки Кусинич|9 января 2015|DAILY BEAST
Тем, кто с ним согласен, Буш пообещал, что закон, запрещающий однополые браки, останется в силе.
Невидимые электронные письма Джеба Буша против однополых браков|Джеки Кусинич|9 января, 2015|DAILY BEAST

Однако в Израиле с 1 января вступил в силу новый закон, запрещающий использование моделей с недостаточным весом.
Насколько худой может быть слишком худым? Израиль запрещает модели с недостаточным весом|Кэрри Арнольд|8 января 2015 г.|DAILY BEAST
Мы должны признать, что новый закон практически ничего не делает для облегчения такой ситуации.
Readings in Money and Banking|Chester Arthur Phillips
Кто ищет закона, тот насытится им; и поступающий неправедно найдет в нем соблазн.
Библия, Версия Дуэ-Реймса|Разное
Для Харрисона и его жены не существовало различия между исполнительной и судебной ветвями права.
The Bondboy|George W. (George Washington) Ogden
Мне кажется, что это создание упорядоченной законопослушной личности подразумевает наличие импульсов, которые создают порядок.
Children’s Ways|James Sully
Эти школы стали дочерними университетами, но никогда не сравнялись по значимости с юридическим университетом.
Средневековый разум (Том II из II)|Генри Осборн Тейлор

Закон Кирхгофа — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 1940

Закон Кирхгофа описывает изменение энтальпии реакции при изменении температуры. В общем, энтальпия любого вещества увеличивается с температурой, что означает увеличение как продуктов, так и энтальпий реагентов. Общая энтальпия реакции будет меняться, если прирост энтальпии продуктов и реагентов различен.

Введение

При постоянном давлении теплоемкость равна изменению энтальпии, деленному на изменение температуры.

\[ c_p = \dfrac{\Delta H}{\Delta T} \label{1}\]

Следовательно, если теплоемкости не зависят от температуры, то изменение энтальпии является функцией разности температуры и теплоемкости. Величина, на которую изменяется энтальпия, пропорциональна произведению изменения температуры и изменения теплоемкости продуктов и реагентов. Взвешенная сумма используется для расчета изменения теплоемкости, чтобы учесть соотношение вовлеченных молекул, поскольку все молекулы имеют разную теплоемкость в разных состояниях. 9{T_f} c_{p} dT \label{2}\]

Если теплоемкость не зависит от температуры в диапазоне температур, то уравнение \ref{1} может быть аппроксимировано как

\[ H_{T_f}=H_ {T_i}+ c_{p} (T_{f}-T_{i}) \label{3}\]

$ c_{p} $ — (предполагаемая постоянная) теплоемкость и

$H_{T_{i}}$ и $H_{T_{f}} $ — энтальпия при соответствующих температурах.

Уравнение \ref{3} может быть применено только к небольшим изменениям температуры (<100 K), поскольку при больших изменениях температуры теплоемкость не является постоянной. Существует много биохимических приложений, потому что это позволяет нам предсказывать изменения энтальпии при других температурах, используя стандартные данные по энтальпии.

Авторы и ссылки

Янки Патель (UCD), Костя Маллей (UCD)

Закон Кирхгофа распространяется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и был создан, изменен и/или курирован LibreTexts.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или страница
Лицензия
CC BY-NC-SA
Версия лицензии
4,0
Показать страницу TOC
№ на стр.