Электроника:Постоянный ток/Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа/Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ): различия между версиями
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
Строка 7: | Строка 7: | ||
== Что такое правило Кирхгофа для силы тока? == | == Что такое правило Кирхгофа для силы тока? == | ||
Правило Кирхгофа для силы тока (мы иногда будем сокращать как ПКТ), гласит, что | [[Правило Кирхгофа для силы тока]] (мы иногда будем сокращать как [[ПКТ]]), гласит, что «алгебраическая сумма всех сил тока, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю». | ||
Это правило описывает то, как электрический поток входит в участок цепи и покидает его. | Это правило описывает то, как электрический поток входит в участок цепи и покидает его. | ||
Строка 17: | Строка 17: | ||
Внимательно взглянем на пример параллельной схемы из предыдущего урока: | Внимательно взглянем на пример параллельной схемы из предыдущего урока: | ||
[[File:Пример простой параллельной схемы_1.jpg|center|frame|Рис. 1. Пример простой параллельной схемы.]] | [[File:Пример простой параллельной схемы_1.jpg|center|frame|'''Рис. 1.''' Пример простой параллельной схемы.|alt=Рис. 1. Пример простой параллельной схемы.]] | ||
Сразу с помощью табличного метода выведем все значения для напряжений и сил тока в этой схеме: | Сразу с помощью табличного метода выведем все значения для напряжений и сил тока в этой схеме: | ||
[[File:Табличным методом определяем все неизвестные значения_2.jpg|center|frame|Рис. 2. Табличным методом определяем все неизвестные значения.]] | [[File:Табличным методом определяем все неизвестные значения_2.jpg|center|frame|'''Рис. 2.''' Табличным методом определяем все неизвестные значения.|alt=Рис. 2. Табличным методом определяем все неизвестные значения.]] | ||
На данный момент мы знаем значение силы тока в каждой ветви и общей силы тока в цепи. Мы знаем, что общая сила тока в параллельной цепи должна равняться сумме сил токов всех ответвлений. Но в этой цепи кроется нечто большее, чем простое суммирование. Внимательно взглянув на силы тока на каждом участке цепи, вдумчивый студент должен заметить кое-что ещё интересное: | На данный момент мы знаем значение силы тока в каждой ветви и общей силы тока в цепи. Мы знаем, что общая сила тока в параллельной цепи должна равняться сумме сил токов всех ответвлений. Но в этой цепи кроется нечто большее, чем простое суммирование. Внимательно взглянув на силы тока на каждом участке цепи, вдумчивый студент должен заметить кое-что ещё интересное: | ||
[[File:Суммы сил тока на каждом участке параллельной цепи_3.jpg|center|frame|Рис. 3. Суммы сил тока на каждом участке параллельной цепи. Внимательно подумайте над этой схемой, прежде чем продолжить чтение.]] | [[File:Суммы сил тока на каждом участке параллельной цепи_3.jpg|center|frame|'''Рис. 3.''' Суммы сил тока на каждом участке параллельной цепи. Внимательно подумайте над этой схемой, прежде чем продолжить чтение.|alt=Рис. 3. Суммы сил тока на каждом участке параллельной цепи. Внимательно подумайте над этой схемой, прежде чем продолжить чтение.]] | ||
== Ток, входящий в узел и выходящий из него == | == Ток, входящий в узел и выходящий из него == | ||
В каждом узле положительной | В каждом узле положительной «шины» (провода 1-2-3-4) у нас есть ток, отделяющийся от основного потока электронов на каждом последующем ответвлении с резистором. В каждом узле отрицательной «шины» (провод 8-7-6-5) потоки тока из каждого ответвления сливаются вместе, формируя на каждом ответвлении с [[резистор]]ом основной поток движущихся электронов. Этот факт достаточно очевиден, если провести аналогию с водопроводной системой, действующей как тройник, с разделением потоков воды по разветвлённым трубам и дальнейшим слиянием в магистральном трубопроводе, когда вода движется в замкнутом цикле от выхода водяного насоса и затем по системе труб возвращается в резервуар, из которого она затем высасывается тем же насосом. | ||
Если мы внимательно рассмотрим на схеме один конкретный узел-тройник, | Если мы внимательно рассмотрим на схеме один конкретный узел-тройник, узел 6, то заметим, что сумма всех сил токов, входящих в узел, равна по величине силе тока, исходящего из узла: | ||
[[File:Точка 6 на схеме – узел-тройник (т.е. в нём сходятся три провода) _4.jpg|center|frame|Рис. 4. Точка 6 на схеме – узел-тройник (т.е. в нём сходятся три провода). Сумма входящих сил тока равна исходящей силе тока.]] | [[File:Точка 6 на схеме – узел-тройник (т.е. в нём сходятся три провода) _4.jpg|center|frame|'''Рис. 4.''' Точка 6 на схеме – узел-тройник (т.е. в нём сходятся три провода). Сумма входящих сил тока равна исходящей силе тока.|alt=Рис. 4. Точка 6 на схеме – узел-тройник (т.е. в нём сходятся три провода). Сумма входящих сил тока равна исходящей силе тока.]] | ||
Сверху и справа у нас два тока, входящие в соединение проводов, обозначенное как | Сверху и справа у нас два тока, входящие в соединение проводов, обозначенное как узел 6. Слева у нас один ток, выходящий из узла, его сила по величине равна сумме сил двух входящих токов. Если снова вспомнить про водопровод: пока в нём нет утечек, весь поток, поступающий в фитинг, должен также в том же объёме и выходить из [[фитинг]]а. Это верно для любого узла, независимо от того, сколько потоков входит и сколько выходит. Математически можно выразить общее соотношение следующим образом: | ||
[[File:Сколько вошло – столько и вышло_5.png|center|frame|Рис. 5. Сколько вошло – столько и вышло.]] | [[File:Сколько вошло – столько и вышло_5.png|center|frame|'''Рис. 5.''' Сколько вошло – столько и вышло.|alt=Рис. 5. Сколько вошло – столько и вышло.]] | ||
== Правило Кирхгофа для силы тока == | == Правило Кирхгофа для силы тока == | ||
Немецкий физик, живший в | Немецкий физик, живший в [[XIX век]]е, [[Густав Кирхгоф]] выразить данное равенство в несколько иной форме (хотя и математически эквивалентной), назвав это [[Правилом Кирхгофа для силы тока]] ([[ПКТ]]): | ||
[[File:Правило Кирхгофа для силы тока_6.png|center|frame|Рис. 6. Правило Кирхгофа для силы тока.]] | [[File:Правило Кирхгофа для силы тока_6.png|center|frame|'''Рис. 6.''' Правило Кирхгофа для силы тока.|alt=Рис. 6. Правило Кирхгофа для силы тока.]] | ||
Если обобщить одной фразой, то можно сформулировать так: | Если обобщить одной фразой, то можно сформулировать так: | ||
Строка 49: | Строка 49: | ||
'''«Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю»''' | '''«Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю»''' | ||
То есть, если мы присвоим каждой силе тока математический знак (полярность), обозначающий, входят ли ток в узел '''(+)''' или выходит из узла '''(-)''', то при сложении вместе, гарантированно получаем в сумме ноль. | То есть, если мы присвоим каждой силе тока математический знак (полярность), обозначающий, входят ли ток в узел '''{{Цвет текста|red|(+)}}''' или выходит из узла '''{{Цвет текста|blue|(-)}}''', то при сложении вместе, гарантированно получаем в сумме ноль. | ||
Взяв наш раннее упоминаемый пример узла ( | Взяв наш раннее упоминаемый пример узла (точка 6), определим величину силы тока, выходящего с левой стороны от узла, установив уравнение [[ПКТ]] с этой силой тока в качестве неизвестного значения: | ||
[[File:Алгебраическая сумма всех токов, входящих в узел 6 или исходящих из него, равна нулю_7.png|center|frame|Рис. 7. Алгебраическая сумма всех токов, входящих в узел 6 или исходящих из него, равна нулю.]] | [[File:Алгебраическая сумма всех токов, входящих в узел 6 или исходящих из него, равна нулю_7.png|center|frame|Рис. 7. Алгебраическая сумма всех токов, входящих в узел 6 или исходящих из него, равна нулю.]] | ||
Отрицательный '''(-)''' знак для получившегося значения | Отрицательный '''{{Цвет текста|blue|(-)}}''' знак для получившегося значения 5 миллиампер говорит нам, что ток выходит из узла, в отличие от токов в 2 и 3 миллиампер, которые оба должны быть положительными (и, следовательно, они входят в узел, а не выходят из него). Независимо от того, обозначает ли отрицательное или положительное значение вход или выход тока, если они являются противоположными знаками для противоположных направлений, и если мы придерживаемся выбранных обозначений, то [[ПКТ]] будет работать. | ||
Вместе оба правила Кирхгофа для напряжения и силы тока представляют собой прекрасную пару инструментов, полезных при анализе электрических цепей. Их полезность станет ещё более очевидной в одной из следующих глав (Глава 10 – «Сетевой анализ»). Однако сейчас достаточно сказать, что эти законы заслуживают того, чтобы их знал каждый, кто изучает электронику. И важность этих правил не меньшая, чем у закона Ома. | Вместе оба правила Кирхгофа для напряжения и силы тока представляют собой прекрасную пару инструментов, полезных при анализе электрических цепей. Их полезность станет ещё более очевидной в одной из следующих глав (Глава 10 – «Сетевой анализ»). Однако сейчас достаточно сказать, что эти законы заслуживают того, чтобы их знал каждый, кто изучает электронику. И важность этих правил не меньшая, чем у [[закона Ома]]. | ||
== Итог== | == Итог== | ||
* Правило Кирхгофа для силы тока (ВПК): «Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю». | * [[Правило Кирхгофа для силы тока]] ([[ВПК]]): «Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю». | ||
=См.также= | =См.также= | ||
Строка 73: | Строка 73: | ||
{{Навигационная таблица/Электроника}} | {{Навигационная таблица/Электроника}} | ||
{{Навигационная таблица/Телепорт}} | {{Навигационная таблица/Телепорт}} | ||
[[Категория:Постоянный ток]] | |||
[[Категория:Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)]] | |||
[[Категория:Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа]] | |||
[[Категория:Теория]] | |||
[[Категория:Теория по электронике]] |
Версия от 19:11, 27 апреля 2022
Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)[1]
Что такое правило Кирхгофа для силы тока?
Правило Кирхгофа для силы тока (мы иногда будем сокращать как ПКТ), гласит, что «алгебраическая сумма всех сил тока, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю».
Это правило описывает то, как электрический поток входит в участок цепи и покидает его.
Вооружившись этой информацией, посмотрим, как работает данное правило на практическом примере. Также разберёмся почему это важное правило и каким образом можно прийти к его формулировке.
Обзор параллельной цепи
Внимательно взглянем на пример параллельной схемы из предыдущего урока:
Сразу с помощью табличного метода выведем все значения для напряжений и сил тока в этой схеме:
На данный момент мы знаем значение силы тока в каждой ветви и общей силы тока в цепи. Мы знаем, что общая сила тока в параллельной цепи должна равняться сумме сил токов всех ответвлений. Но в этой цепи кроется нечто большее, чем простое суммирование. Внимательно взглянув на силы тока на каждом участке цепи, вдумчивый студент должен заметить кое-что ещё интересное:
Ток, входящий в узел и выходящий из него
В каждом узле положительной «шины» (провода 1-2-3-4) у нас есть ток, отделяющийся от основного потока электронов на каждом последующем ответвлении с резистором. В каждом узле отрицательной «шины» (провод 8-7-6-5) потоки тока из каждого ответвления сливаются вместе, формируя на каждом ответвлении с резистором основной поток движущихся электронов. Этот факт достаточно очевиден, если провести аналогию с водопроводной системой, действующей как тройник, с разделением потоков воды по разветвлённым трубам и дальнейшим слиянием в магистральном трубопроводе, когда вода движется в замкнутом цикле от выхода водяного насоса и затем по системе труб возвращается в резервуар, из которого она затем высасывается тем же насосом.
Если мы внимательно рассмотрим на схеме один конкретный узел-тройник, узел 6, то заметим, что сумма всех сил токов, входящих в узел, равна по величине силе тока, исходящего из узла:
Сверху и справа у нас два тока, входящие в соединение проводов, обозначенное как узел 6. Слева у нас один ток, выходящий из узла, его сила по величине равна сумме сил двух входящих токов. Если снова вспомнить про водопровод: пока в нём нет утечек, весь поток, поступающий в фитинг, должен также в том же объёме и выходить из фитинга. Это верно для любого узла, независимо от того, сколько потоков входит и сколько выходит. Математически можно выразить общее соотношение следующим образом:
Правило Кирхгофа для силы тока
Немецкий физик, живший в XIX веке, Густав Кирхгоф выразить данное равенство в несколько иной форме (хотя и математически эквивалентной), назвав это Правилом Кирхгофа для силы тока (ПКТ):
Если обобщить одной фразой, то можно сформулировать так:
«Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю»
То есть, если мы присвоим каждой силе тока математический знак (полярность), обозначающий, входят ли ток в узел (+) или выходит из узла (-), то при сложении вместе, гарантированно получаем в сумме ноль.
Взяв наш раннее упоминаемый пример узла (точка 6), определим величину силы тока, выходящего с левой стороны от узла, установив уравнение ПКТ с этой силой тока в качестве неизвестного значения:
Отрицательный (-) знак для получившегося значения 5 миллиампер говорит нам, что ток выходит из узла, в отличие от токов в 2 и 3 миллиампер, которые оба должны быть положительными (и, следовательно, они входят в узел, а не выходят из него). Независимо от того, обозначает ли отрицательное или положительное значение вход или выход тока, если они являются противоположными знаками для противоположных направлений, и если мы придерживаемся выбранных обозначений, то ПКТ будет работать.
Вместе оба правила Кирхгофа для напряжения и силы тока представляют собой прекрасную пару инструментов, полезных при анализе электрических цепей. Их полезность станет ещё более очевидной в одной из следующих глав (Глава 10 – «Сетевой анализ»). Однако сейчас достаточно сказать, что эти законы заслуживают того, чтобы их знал каждый, кто изучает электронику. И важность этих правил не меньшая, чем у закона Ома.
Итог
- Правило Кирхгофа для силы тока (ВПК): «Алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна равняться нулю».
См.также
Внешние ссылки
- Электроника
- Перевод:valemak
- Перевод от valemak
- Перевёл valemak
- Проверка:myagkij
- Оформление:myagkij
- Редактирование:myagkij
- Страницы, где используется шаблон "Цвет текста"
- Страницы с шаблоном "Цвет текста"
- Страницы, где используется шаблон "Навигационная таблица/Телепорт"
- Страницы с телепортом
- Постоянный ток
- Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
- Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа
- Теория
- Теория по электронике