Sa artikulong ito sinubukan naming maunawaan ang Batas ng Ohm at Batas ni Kirchhoff sa pamamagitan ng pamantayang mga pormula at paliwanag sa engineering, at sa pamamagitan ng paglalapat ng linear first-order kaugalian na pagkakatulad upang malutas ang mga halimbawa ng mga hanay ng problema.

Ano ang isang Electric Circuit

Ang isang pinakasimpleng circuit ng kuryente sa pangkalahatan ay nasa anyo ng isang serye ng circuit na mayroong mapagkukunan ng enerhiya o input ng electromotive force, tulad ng mula sa isang baterya, o isang DC generator, at isang resistive load na kumokonsumo ng enerhiya na ito, halimbawa ng isang bombilya, tulad ng ipinakita sa ang diagram sa ibaba:

Sumangguni sa diagram, kapag ang switch ay sarado, kasalukuyang Ako dumadaan sa risistor, na nagiging sanhi ng isang boltahe upang makabuo sa buong risistor. Ang kahulugan, kapag sinusukat, ang mga potensyal na pagkakaiba sa dalawang dulo ng resistor ay magpapakita ng iba't ibang mga halaga. Maaari itong kumpirmahing gumagamit ng isang voltmeter.

Mula sa ipinaliwanag sa itaas na sitwasyon ang pamantayan ng batas ng Ohm ay maaaring maibawas bilang:

Ang boltahe na drop ng ER sa isang risistor ay proporsyonal sa instant na kasalukuyang I, at maaaring ipahayag bilang:

ER = RI (Equation # 1)

Sa expression sa itaas, R ay tinukoy bilang ang pare-pareho ng proporsyonalidad at tinatawag na paglaban ng risistor.

Sinusukat namin ang boltahe AY sa Volts, ang paglaban R sa Ohms, at ang kasalukuyang Ako sa mga amperes.

Ipinapaliwanag nito ang batas ng Ohm sa pinaka-pangunahing form nito sa loob ng isang simpleng electric circuit.
Sa mas kumplikadong mga circuit, dalawa pang mahahalagang elemento ang kasama sa anyo ng mga capacitor at inductor.

Ano ang isang Inductor

Ang isang inductor ay maaaring tinukoy bilang isang elemento na sumasalungat sa isang pagbabago sa kasalukuyang, lumilikha ng isang pagkawalang-galaw tulad ng epekto sa daloy ng kuryente, tulad ng isang masa sa mga mekanikal na sistema. Nagbigay ng mga sumusunod na eksperimento para sa mga inductor:

Bumaba ang boltahe ANG sa kabuuan ng isang inductor ay proporsyonal sa madalian na rate ng oras ng pagbabago ng kasalukuyang I. Maaari itong ipahayag bilang:

EL = L dl / dt (Equation # 2)

kung saan ang L ay naging pare-pareho ng proporsyonalidad at tinawag na inductance ng Inductor, at sinusukat sa henrys Ang oras t ay ibinibigay sa mga segundo.

Ano ang isang Capacitor

Ang isang kapasitor ay isang aparato lamang na nag-iimbak ng elektrikal na enerhiya. Pinapayagan kami ng mga eksperimento na makuha ang sumusunod na paliwanag:

Ang pagbagsak ng boltahe sa isang capacitor ay proporsyonal sa instant na electric charge Q sa capacitor, maaari itong ipahayag bilang:

EC = 1 / C x Q (Equation # 3)

kung saan ang C ay tinatawag na bilang ang kapasidad , at sinusukat sa mga farad ang singil Q ay sinusukat sa Coulombs.

Gayunman mula pa Ako (C) = dQ / dt, maaari naming isulat ang equation sa itaas bilang:

Ang halaga ng kasalukuyang Ako (t) maaaring malutas sa isang naibigay na circuit sa pamamagitan ng paglutas ng equation na ginawa ng aplikasyon ng sumusunod na pisikal na batas:

Pag-unawa sa Batas ni Kirchhoff (KVL)

Si Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) ay isang pisisista sa Aleman, ang kanyang mga tanyag na batas ay maaaring maunawaan tulad ng isinalaysay sa ibaba:

Ang Kasalukuyang Batas (KCL) ni Kirchhoff ay nagsasaad na:

Sa anumang punto ng isang circuit ang kabuuan ng mga dumadaloy na alon ay katumbas ng kabuuan ng papalabas na kasalukuyang.

Ang Voltage Law (KVL) ni Kirchhoff ay nagsasaad na:

Ang kabuuan ng algebraic ng lahat ng mga instant na pagbagsak ng boltahe sa paligid ng anumang sarado na loop ay zero, o ang boltahe na humanga sa isang closed loop ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe na patak sa natitirang loop.

Halimbawa # 1: Sumangguni sa diagram ng RL sa ibaba, at sa pamamagitan ng pagsasama sa Equation # 1,2 at boltahe ng Kirchhoff nagagawa naming makuha ang sumusunod na expression:

Equation: 4

Isaalang-alang natin ang kasong ito A na may pare-pareho na puwersang electromotive:

Sa inilarawan sa itaas na equation # 4 kung E = E0 = pare-pareho, maaari naming ihimok ang sumusunod na equation:

Equation: 5

Narito ang huling term na malapit na zero bilang t may kaugaliang magpatuloy sa kawalang-hanggan, tulad nito Ako (t) may kaugaliang sa nililimitahan na halaga E0 / R. Pagkatapos ng sapat na mahabang pagkaantala, makakarating ako sa isang praktikal na pare-pareho, nang hindi nakasalalay sa halaga ng c, na nagpapahiwatig din na ito ay magiging independiyente sa isang paunang kondisyon na maaaring pilitin namin.

Isinasaalang-alang ang paunang kundisyon na, I (0) = 0, nakukuha namin ang:

“mababang pass o high pass filter ”

Equation: 5 *

Kaso B (Periodic Electromotive Force):

Isinasaalang-alang E (t) = Eo sin ωt, pagkatapos sa pamamagitan ng pagkuha ng Equation # 4 sa account ang pangkalahatang solusyon para sa Kaso B ay maaaring nakasulat bilang:
(∝ = R / L)

Ang pagsasama nito sa mga bahagi ay nagbibigay sa amin:

Maaari itong makuha sa karagdagang bilang:
ઠ = arc hanggang ωL / R

Dito ang exponential na term ay may kaugaliang lumapit sa zero habang may kaugaliang maabot ang kawalang-hanggan. Ipinapahiwatig nito na sa sandaling sapat na matagal na tagal ng panahon ang lumipas, ang kasalukuyang I (t) ay nakakakuha ng isang praktikal na maayos na mga oscillation.