キルヒホッフの法則がどのように機能するかについての簡単な説明

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1845年、グスタフキルヒホフ(ドイツの物理学者)は、電気回路の電流と電圧を扱う一連の法則を導入しました。キルヒホッフの法則は、一般にKCL(キルヒホッフ電流法)およびKVL(キルヒホッフ電圧法)と呼ばれます。 KVLは、閉回路のノードの電圧の代数和がゼロに等しいと述べています。 KCLの法則によれば、閉回路では、ノードに入る電流はノードから出る電流に等しくなります。抵抗器のチュートリアルで、複数の抵抗器が直列または並列に接続されている場合に単一の等価抵抗(RT)が見つかることを確認すると、これらの回路は オームの法則に従う 。しかし、複雑に 電気回路 、この法則を使用して電圧と電流を計算することはできません。これらの種類の計算には、KVLとKCLを使用できます。

キルヒホッフの法則

キルヒホッフの法則は、主に電気回路の電圧と電流を扱います。これらの法則は、低周波数限界でのマクスウェル方程式の結果として理解できます。他の回路と比較して電磁放射波長が非常に長い周波数のDCおよびAC回路に最適です。




キルヒホッフ

キルヒホッフの回路法則

電気回路の電圧と電流の間にはさまざまな関係があります。これらの関係は、KVLやKCLなどのキルヒホッフの法則によって決定されます。これらの法則は、複雑なネットワークのインピーダンスまたは同等の電気抵抗と、n / wのいくつかの分岐に流れる電流を決定するために使用されます。



キルヒホッフ現行法

KCLまたはキルヒホッフの電流法則またはキルヒホッフの第1法則は、閉回路の合計電流、ノードに入る電流はノードから出る電流に等しい、または電子回路のノードにある電流の代数和はゼロに等しいと述べています。

キルヒホッフ

キルヒホッフの現行法

上の図では、電流はa、b、c、d、eで表されています。 KCLの法則によれば、流入電流はa、b、c、dであり、流出電流はeとfで負の値です。方程式は次のように書くことができます

a + b + c + d = e + f


一般に電気回路では、ノードという用語は、の接合部または接続を指します。 複数のコンポーネントまたは要素 または、コンポーネントやケーブルなどの通電レーン。閉回路では、ノードレーンに出入りする電流が存在する必要があります。この法則は、並列回路を分析するために使用されます。

キルヒホッフ電圧法

KVLまたはキルヒホッフの電圧法則またはキルヒホッフの第2法則は、閉回路の電圧の代数和がゼロに等しいか、ノードの電圧の代数和がゼロに等しいことを示しています。

キルヒホッフ

キルヒホッフの電圧法則

この法則は電圧を扱います。例えば、上記の回路について説明します。電圧源「a」は、5つの受動部品、つまりb、c、d、e、fに接続されており、それらの間に電圧差があります。算術的には、これらのコンポーネントは直列に接続されているため、これらのコンポーネント間の電圧差は加算されます。 KVLの法則によれば、回路内の受動部品の両端の電圧は常に等しく、電圧源と反対です。したがって、回路内のすべての要素間の電圧差の合計は常にゼロです。

a + b + c + d + e + f = 0

一般的なDC回路理論の用語

一般的なDC回路は、さまざまな理論用語で構成されています。

回路: DC回路は、電流が流れる閉ループの導通レーンです。
道: ソースまたは要素を接続するために単一のレーンが使用されます
ノード: ノードは、複数の要素が相互に接続されている回路内の接続であり、ドットで示されます。
ブランチ: ブランチは、抵抗やソースなどの2つのノード間に接続された単一または要素の集合です。
ループ: 回路内のループは閉じたパスであり、回路要素またはノードが2回以上出会うことはありません。
メッシュ: メッシュには閉じたパスは含まれていませんが、単一の開ループであり、メッシュ内のコンポーネントは含まれていません。

キルヒホッフの法則の例

この回路を使用することにより、抵抗器40Ωに流れる電流を計算できます。

KVLおよびKCLの回路例

KVLおよびKCLの回路例

上記の回路は、2つのノード、つまりAとB、3つのブランチ、および2つの独立したループで構成されています。

上記の回路にKCLを適用すると、次の式が得られます。

ノードAとBで、方程式を得ることができます

I1 + I2 = I2およびI2 = I1 + I2

KVLを使用すると、次の方程式を得ることができます。

ループ1から:10 = R1 X I1 + R2 X I2 = 10I1 + 40I2
loop2から:20 = R2 X I2 + R2 X I3 = 20I2 + 40I3
loop3から:10-20 = 10I1-20 I2

I2の方程式は次のように書き直すことができます。

式1 = 10 = 10I1 + 40(I1 + I2)= 50 I1 + 40 I2
式2 = 20 = 20I2 +40(I1 + I2)= 40 I1 + 60 I2

これで、I1とI2の値を与えるために減らすことができる2つの同時方程式ができました。

I1をI2で置き換えると、I1 = -0.143アンペアの値になります。
I1に関してI2を置き換えると、I2 = + 0.429アンペアの値が得られます。

I3 = I1 + I2の方程式を知っています

抵抗R3の電流の流れは、-0.143 + 0.429 = 0.286アンペアと記述されます。
抵抗R3の両端の電圧は次のように記述されます:0.286 x 40 = 11.44ボルト

「I」の–ve記号は、最初に優先された電流の流れの方向が間違っていたことを示します。実際、20ボルトのバッテリーは10ボルトのバッテリーを充電しています。

これはすべてについてです キルヒホッフの法則 、KVLとKCLが含まれます。これらの法則は、線形回路の電流と電圧を計算するために使用されます。また、ループ解析を使用して、各ループの電流を計算することもできます。さらに、これらの法律に関する質問がある場合は、以下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。

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