قواعد كيرشوف: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة:

نعلم أنه يمكن العثور على مقاومة مكافئة واحدة ، (RT) عندما يتم توصيل مقاومين أو أكثر معًا في أي من السلسلتين إذا كانت نفس القيمة الحالية تتدفق عبر جميع المكونات. ، بالتوازي إذا كان لديهم نفس الجهد المطبق عبرهم. أو مزيج من كليهما ، وأن هذه الدوائر تخضع لقانون أوم. ومع ذلك ، في بعض الأحيان في الدوائر المعقدة مثل الجسور أو شبكات T ، لا يمكننا ببساطة استخدام قانون أوم وحده للعثور على الفولتية أو التيارات المتداولة داخل الدائرة كما في الشكل (1).

لهذه الأنواع من الحسابات ، نحتاج إلى قواعد معينة تسمح لنا بالحصول على معادلات الدائرة ولهذا يمكننا استخدام قانون كيرشوف للدائرة. [1]

الخطوة 1: التعريف المشترك في تحليل الدائرة:

قبل أن ندخل في قواعد كيرشوف. سنحدد أولاً الأشياء الأساسية في تحليل الدائرة والتي سيتم استخدامها في تطبيق قواعد Kirchhoff.

1-الدائرة - الدائرة عبارة عن مسار موصل ذو حلقة مغلقة يتدفق فيه تيار كهربائي.

2-المسار - خط واحد لربط العناصر أو المصادر.

3-عقدة - العقدة عبارة عن تقاطع أو اتصال أو محطة طرفية داخل دائرة حيث يتم توصيل عنصرين أو أكثر من عناصر الدائرة أو ربطها معًا مما يعطي نقطة اتصال بين فرعين أو أكثر. يُشار إلى العقدة بنقطة.

4-فرع - الفرع هو مجموعة واحدة أو مجموعة من المكونات مثل المقاومات أو المصدر الذي يتم توصيله بين عقدتين.

5-Loop - الحلقة عبارة عن مسار بسيط مغلق في دائرة لا يتم فيها مواجهة أي عنصر أو عقدة دارة أكثر من مرة.

6-Mesh - الشبكة عبارة عن مسار سلسلة حلقة مغلقة لا تحتوي على أي مسارات أخرى. لا توجد حلقات داخل شبكة.

الخطوة الثانية: قاعدتا كيرشوف:

في عام 1845 ، طور الفيزيائي الألماني جوستاف كيرشوف زوجًا أو مجموعة من القواعد أو القوانين التي تتعامل مع الحفاظ على التيار والطاقة داخل الدوائر الكهربائية. تُعرف هاتان القاعدتان عمومًا باسم قوانين دوائر كيرشوف مع أحد قوانين كيرشوف التي تتعامل مع التيار المتدفق حول دائرة مغلقة ، قانون كيرشوف للجهد ، (KCL) بينما يتعامل القانون الآخر مع مصادر الجهد الموجودة في دائرة مغلقة ، قانون كيرشوف للجهد. ، (KVL).

الخطوة الثالثة: تطبيق قواعد كيرشوف:

سنستخدم هذه الدائرة لتطبيق كل من KCL و KVL على النحو التالي:

1-قسّم الدائرة إلى عدة حلقات.

2-ضبط اتجاه التيارات باستخدام KCL. حدد اتجاهين للتيارين كما تريد ، ثم استخدمهما للحصول على اتجاه التيار الثالث على النحو التالي في الشكل (4).

باستخدام قانون كيرشوف الحالي ، KCLAt العقدة أ: I1 + I2 = I3

في العقدة B: I3 = I1 + I2 باستخدام قانون الجهد Kirchhoff's ، KVL

يتم إعطاء المعادلات على النحو التالي: يتم إعطاء الحلقة 1 على النحو التالي: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

تُعطى الحلقة 2 على النحو التالي: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

تُعطى الحلقة 3 على النحو التالي: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

نظرًا لأن I3 هو مجموع I1 + I2 ، فيمكننا إعادة كتابة المعادلات على النحو التالي ؛ مكافئ. لا 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 مكافئ. لا 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

لدينا الآن "معادلتان متزامنتان" يمكن اختزالهما لتعطينا قيم I1 و I2 ، ويعطينا استبدال I1 بدلالة I2

تعطينا قيمة I1 كـ -0.143 أمبير استبدال I2 من حيث I1 قيمة I2 كـ +0.429 أمبير

على النحو التالي: I3 = I1 + I2 يتم إعطاء التيار المتدفق في المقاوم R3 على النحو التالي: I3 = -0.143 + 0.429 = 0.286 أمبير

والجهد عبر المقاوم R3 معطى على النحو التالي: 0.286 × 40 = 11.44 فولت

تعني الإشارة السالبة لـ I1 أن اتجاه التدفق الحالي الذي تم اختياره في البداية كان خاطئًا ، ولكنه مع ذلك لا يزال صالحًا. في الواقع ، بطارية 20 فولت تشحن بطارية 10 فولت. [2]

الخطوة 4: مخطط KiCAD للدائرة:

خطوات فتح الكيكاد:

الخطوة الخامسة: خطوات رسم الدائرة في كيكاد:

الخطوة 6: محاكاة الدوائر المتعددة:

ملحوظة:

يمكن تطبيق قاعدة كيرشوف على كل من دوائر التيار المتردد والتيار المستمر حيث في حالة التيار المتردد ستشمل المقاومة مكثف وملف وليس فقط مقاومة أوم.

الخطوة 7: المرجع:

[1]

[2]