Kirchhofo dėsnis

Pirmasis Kirchhofo dėsnis taikomas grandinės išsišakojimo mazgams. Kadangi krūviai mazguose nesikaupia, į mazgą sutekančių srovių algebrinė suma lygi nuliui:

Į mazgą įtekančios srovės laikomos teigiamomis, o iš mazgo ištekančios - neigiamomis.

Uždavinys su pirmu kirchhofo dėsniu:

Duota:
I1 = 6A
I2 = 3.5A
IB =  20A
IB = Bendra srovė

Rasti: I3

Sprendimas:
IB - I1 - I2 - I3 = 0
I3 = IB - I1 - I2
I3 = 20A - 6A - 3.4A
I3 = 10.5 A

Ats.: 10.5A


Antrasis Kirchhofo dėsnis taikomas bet kuriam šakotinės grandinės uždarajam kontūrui. Sąlyginai nurodžius atskirose grandinės dalyse srovės kryptį, pasirenkama teigiama kontūro apėjimo kryptis, t. y. srovės ir elektrovaros ta kryptimi teigiamos. Apeinant uždarą kontūrą ratu, potencialų skirtumas, algebrinė srovės stiprių ir varžų sandaugų atskirose uždarojo kontūro dalyse suma yra lygi tame kontūre esančių elektros šaltinių elektrovarų algebrinei sumai.

Kirchhofo įtampos taisyklė

Kirchhofo įtampos taisyklė:
ΣE = ΣU = Σ(I*R)

EVJ = V1 + V2 +V3

12V = 2V + 4V + 6V

Arba:

ΣE -Σ(I*R) = 0

EVJ - V1 - V2 - V3 = 0

12V - 2V - 4 V -6 V = 0V

EVJ kryptis pagal laikrodžio rodyklę laikoma teigiama, prieš laikrodžio rodyklę neigiama.

Srovių kryptys laikomas pagal laikrodžio rodyklę +, prieš laikrodžio rodykle - .

Kiekviename uždarame elektrinės grandinės kontūre visų EVJ algebrinė suma yra lygi įtampų kritimui visuose nuosekliai įjungtose į tą kontūrą rezistorių algebrinei sumai.

Užduotis su antru Kirchhofo dėsniu.
Apskaičiuokite srovę grandinėje, jei AVJ = 60V, o akumuliatoriaus baterija 40V, kiekvieno šaltinio vidinė varža 0.5Ω, o imtuvo varža 4Ω.

Duota:
Uavj = 60V
Ub = 40V
Ra = 4Ω
Ravj=0.5Ω
Rbat = 0.5Ω
Ubat - Baterijos įtampa.
Rbat  - Baterijos varža.
Rb - bendras varža.

Rasti: I

Sprendimas:
U = Uavj + Ubat = 60V + 40V = 100V
I = U/Rb = 100 V / 4Ω + 0.5Ω + 0.5Ω  = 20A

Ats:.20A

Nuolatinės energijos šaltiniai

Nuolatinės srovės šaltinio EVJ kryptis nurodoma iš (-) į (+).

Akumuliatorius

Generatorius
Ri -inkaro varža

Nuolatines ir kintamos srovės generatoriai

Fotoelementas

Kad elektros grandine tekėtų elektros srovė būtinos 2 sąlygos:

1. Nagrinėjamoje erdvėje yra laisvųjų krūvininkų;
2. Turi būti elektrinis laukas, kuris veikia laisvuosius krūvius ir juos verčia kryptingai judėti.

Tekant elektros srovei atsiranda

• Šiluminis veikimas: laidininkai įšyla.
• Dinaminis veikimas: gali kisti medžiagų dinaminė sudėtis.
• Magnetinis veikimas: sukuriamas magnetinis laukas aplink laidininką

1. Rūšies laidininkai: metalai
2. Rūšies laidininkai: druskos, rūgštys, šarmai

Omo dėsnis grandinės daliai

Uab = I * R ( 1 Voltas =  1 Amperas *  1 Omas)

Elektrinės grandinės parametrai: nuolatinio šaltinio įtampa, srovė ir varža, bei galia.

Pasitikrinimui:
Omo dėsnio skaičiuoklė - Nuoroda.

Nuolatinės srovės grandinės

DC - Nuolatinė srovė.

DCV - Nuolatinė įtampa

DCA - Nuolatinė srovė.

Nuolatinė srovė yra tokia srovė, kuri nekinta nei dydžiu, nei kryptimi.

Elektros srovės stipris matuojamas amperais [A].

Vienas amperas yra lygus vienam kulonui per sekundę:

Vienas amperas yra apytiksliai 6.2415093×10¹⁸ elementariųjų dalėlių kruvių judantčių tam tikroje riboje per 1 sekundę.

 1A  =  6.28 bilijonų bilijonų elektronų per sekundę, ~6 kvintilojonai elektronų per sekundę.

1C = 1 A * 1 s
1 kulonas yra elektrinio krūvio kiekis, pernešamas 1 ampero stiprio elektros srovės per 1 sekundę.

Arba

1C = 1F * 1V

1 kulonas yra  vieno farado krūvio pertekliaus, įkraunant vienu voltu.

1A = 1000mA = 10^–3 A

1kA = 1000A = 10³ A

1MA =1000000A  = 10⁶A

Pavyzdžiai:
Kišeninio žibintuvėlio lemputė (3,5 V)  - 0,25 A
Žaibas (šimtai megavoltų) - 300 000 A

Srovė matuojama ampermetrais. Ampermetras į grandinę jungiamas nuosekliai, nes ritės varža yra labai maža. 

Kondensatoriai

V – Įtampa tarp plokštelių.

+Q, -Q – plokštelių krūviai.

Formulė:
C = Q/U
Faradai = Kulonai/Įtampos

C - Elektrinė talpa. Matavimo vienetas Faradas. [F] 
Q - Vieno elektrodo krūvis. Matavimo vienetas Kulonas. [C] 
U - Potencialų skirtumas. Matavimo vienetas Voltas. [V]

U⇣ = Q⇣/C
Mažėjant krūviui įtampa krenta, kondensatorius išsikrauna.

C = ⇡Q/⇡U 
Didėjant krūviui, didėja įtampa, todėl C išlieka toks pats.
C - Didinamas keičiant kondensatoriaus fizines charakteristikas, plokštės dydį, atstumą, dielektiką.

Fizinių charakteristikų keitimas pridedant dialektiką. Elektrinis laukas polerizuoja dielektriko molekules.

⇡C = ⇡Q/U Kadangi dalis krūvio išsilygino su dielektriku, prie teigiamos pusės pritraukti neigiami krūviai išsilygino, tarp plokščių pasiskirsto daugiau krūvio.


Nuosekliai sujungti kondensatoriai:

Nuosekliai sujungtų kondensatorių plokščių krūvis Q[C] yra vienodas.
1/Cb = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... 1/Cn
Žinant Cb, galima taikyti C=Q/U formulę.
Cb - bendrai sujungtų kondensatorių talpa.

Nuosekliai sujungtų kondensatorių bendra talpa yra mažesnės už mažiausio kondensatoriaus talpą.

Vb = V1 + V2 +V3
Vb - bendrai sujungtų kondensatorių įtampa, lygi maitinimo šaltinio įtampai.

Lygiagrečiai sujungti kondensatoriai:

Lygiagrečiai sujungtų kondensatorių talpa Q[F] yra bendra suma, o įtampa U[V] vienoda.
Cb = C1 + C2 + C3 + .. Cn
Qb = Q1 + Q2 + Q3 .. + Qn
Qb - bendras kondensatoriaus plokštės krūvis.

Kai žinome ant kondensatoriaus krentančią įtampą galim sužinoti krūvį, su formule Q = UC

Kondensatorių tipai:

Kondensatorių tipai

Simuliacijos:
Kondensatoriaus išsikrovimas
Kondensatoriai sujungti nuosekliai
Kondensatoriai sujungti lygiagrečiai
Kondensatoriai su kintama srove

Nuorodos:

http://www.falstad.com/circuit/e-index.html