Законы Кирхгофа

Содержание

Слайд 2

При последовательном соединении через все элементы протекает один ток

При последовательном соединении через все элементы протекает один ток

Слайд 3

Ветви, присоединенные к одной паре узлов называют параллельными.

Ветви, присоединенные
к одной паре узлов
называют параллельными.

Слайд 4

Параллельные ветви находятся под общим напряжением

Параллельные ветви находятся под общим напряжением

Слайд 5

Схема N=4 – число узлов М=6 – число ветвей

Схема

N=4 – число узлов

М=6 – число ветвей

Слайд 6

Законы Кирхгофа Кирхгоф (Kirchhoff) Густав Роберт 1824-1887г. немецкий физик, член Берлинской

Законы Кирхгофа

Кирхгоф (Kirchhoff) Густав Роберт
1824-1887г.
немецкий физик, член Берлинской АН,
член-корреспондент

Петербургской АН.

В возрасте двадцати одного года, сформулировал основные законы для расчета токов и напряжений в электрических цепях

Слайд 7

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле равняется нулю (токи,

Первый закон Кирхгофа:
алгебраическая сумма токов в узле равняется нулю (токи,

вытекающие из узла, считаются положительными, а втекающие – отрицательными):

Физический смысл этого закона прост: если бы он не выполнялся, в узле непрерывно накапливался бы электрический заряд, а этого никогда не происходит.

Слайд 8

Например:

Например:

Слайд 9

Второй закон Кирхгофа: в контуре алгебраическая сумма падений напряжения на пассивных

Второй закон Кирхгофа:
в контуре алгебраическая сумма падений напряжения на пассивных

элементах равна алгебраической сумме ЭДС и напряжений на зажимах источников тока.

с “+” берутся все слагаемые, положительное направление которых совпадает с выбранным обходом контура:

Слайд 10

Например:

Например:

Слайд 11

Е R I с «+» учитывается потенциал узла из которого ток

Е

R

I

с «+» учитывается потенциал узла из которого ток вытекает; с «-»

- в который ток втекает;
перед ЭДС ставим «+», если стрелка источника направлена по току, и «-», если в противоположную сторону

+

-

Слайд 12

1. Метод законов Кирхгофа Решение системы уравнений, составленных по законам Кирхгофа,

1. Метод законов Кирхгофа

Решение системы уравнений, составленных по законам Кирхгофа, позволяет

определить все токи и напряжения в рассматриваемой
цепи
Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

В матричной форме матрица коэффициентов перед неизвестными величинами; матрица источников

В матричной форме

матрица коэффициентов перед неизвестными величинами;

матрица источников

Слайд 16

В матричной форме Решение системы:

В матричной форме

Решение системы:

Слайд 17

Метод контурных токов Основан на решении уравнений, составленных по второму закону

Метод контурных токов

Основан на решении уравнений, составленных по второму закону

Кирхгофа и позволяет уменьшить порядок системы уравнений

Контурный ток – это ток, текущий в независимом контуре.
Число уравнений равно числу независимых контуров: M-N+1

Слайд 18

Слайд 19

Алгоритм составления уравнений Контурный ток рассматриваемого контура умножается на сумму сопротивлений

Алгоритм составления уравнений

Контурный ток рассматриваемого контура умножается на сумму сопротивлений этого

контура.
2. К этому произведению дописываются произведения всех соседних контурных токов на общие сопротивления (c “+” если контурные токи обтекают общее сопротивление в одном направлении).
3. В правой части уравнения записывается алгебраическая сумма ЭДС контура (с “+”, если направление ЭДС совпадает с направлением контурного тока.
Слайд 20

Важно!!! Для контура с источником тока уравнение не составляется, так как

Важно!!!
Для контура с источником тока
уравнение не составляется, так как контурный ток

будет равен току источника тока, через источник тока должен проходить только один контурный ток.
Слайд 21

Порядок расчета Обозначаются токи ветвей Выбираются контурные токи Составляется система уравнений

Порядок расчета

Обозначаются токи ветвей
Выбираются контурные токи
Составляется система уравнений по алгоритму
Находятся контурные

токи
Через контурные токи находятся реальные токи схемы
Слайд 22

Пример 1: Нужно выбрать контурных тока

Пример 1:

Нужно выбрать

контурных тока

Слайд 23

Решаем систему, находим контурные токи, затем находим реальные токи ветвей:

Решаем систему, находим контурные токи, затем находим реальные токи ветвей:

Слайд 24

3. Метод двух узлов применяется для цепей, имеющих только два узла

3. Метод двух узлов

применяется для цепей, имеющих только два узла (например,

узел 1 и узел 2).
Слайд 25

1. Вычисляется межузловое напряжение, направленное от узла 1 к узлу 2:

1. Вычисляется межузловое напряжение, направленное от узла 1 к узлу 2:


– алгебраическая сумма отношений ЭДС ветвей к сопротивлениям этих ветвей (с «+», если стрелка ЭДС не совпадает с U12);

– алгебраическая сумма токов источников тока (с «+», если его направление не совпадает с U12 );

Порядок расчета

Слайд 26

– сумма проводимостей всех ветвей, соединяющих узлы 1 и 2. 2.

– сумма проводимостей всех ветвей, соединяющих узлы 1 и 2.

2.

Вычисляются токи ветвей по закону Ома:

«+», если направление тока Ik в k-ой ветви совпадает с направлением U12 и Ek;

Rk – сопротивление k-ой ветви.