Kirchhoff'un Kuralları: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Tanıtım:

Tek eşdeğer direncin (RT), tüm bileşenlerden aynı akım değeri akıyorsa, iki veya daha fazla direnç her iki seride birbirine bağlandığında bulunabileceğini biliyoruz. veya her ikisinin kombinasyonları ve bu devrelerin Ohm Yasasına uyması. Ancak bazen köprü veya T ağları gibi karmaşık devrelerde, Şekil (1)'deki gibi devre içinde dolaşan gerilimleri veya akımları bulmak için Ohm Yasasını tek başına kullanamayız.

Bu tür hesaplamalar için devre denklemlerini elde etmemizi sağlayan belirli kurallara ihtiyacımız var ve bunun için Kirchhoff'un Devre Yasasını kullanabiliriz.[1]

Adım 1: Devre Analizinde Ortak Tanım:

Kirchhoff'un kurallarına girmeden önce. İlk olarak Kirchhoff kurallarının uygulanmasında kullanılacak olan devre analizindeki temel şeyleri tanımlayacağız.

1-Devre - bir devre, bir elektrik akımının aktığı kapalı devre iletken bir yoldur.

2-Yol – bağlantı elemanlarının veya kaynaklarının tek satırı.

3-Düğüm – bir düğüm, iki veya daha fazla devre elemanının birbirine bağlandığı veya iki veya daha fazla dal arasında bir bağlantı noktası vererek birleştiği bir devre içindeki bir bağlantı, bağlantı veya terminaldir. Bir düğüm nokta ile gösterilir.

4-Dal – bir dal, iki düğüm arasına bağlanan dirençler veya bir kaynak gibi tek bir bileşen veya bileşen grubudur.

5-Döngü - bir döngü, bir devrede hiçbir devre elemanı veya düğümle birden fazla karşılaşılmayan basit bir kapalı yoldur.

6-Mesh – bir ağ, başka yollar içermeyen tek bir kapalı döngü serisi yoldur. Bir ağın içinde ilmek yoktur.

Adım 2: Kirchhoff'un İki Kuralı:

1845'te Alman fizikçi Gustav Kirchhoff, elektrik devrelerinde akım ve enerjinin korunumu ile ilgili bir çift veya bir dizi kural veya yasa geliştirdi. Bu iki kural genel olarak Kirchhoff'un Devre Yasaları olarak bilinir ve Kirchhoff'un kapalı bir devre etrafında akan akımla ilgili yasalarından biri olan Kirchhoff'un Gerilim Yasası (KCL), diğer yasa ise kapalı bir devrede bulunan voltaj kaynakları ile ilgilidir, Kirchhoff'un Gerilim Yasası, (KVL).

Adım 3: Kirchhoff Kurallarını Uygulamak:

Bu devreyi hem KCL hem de KVL'yi aşağıdaki gibi uygulamak için kullanacağız:

1-Devreyi birkaç döngüye ayırın.

2-KCL kullanarak akımların yönünü ayarlayın. 2 akımın yönünü istediğiniz gibi ayarlayın, ardından bunları kullanarak üçüncü akımın yönünü şekil(4)'teki gibi alın.

Kirchhoff'un Mevcut Yasasını kullanarak, KCLAt düğümü A: I1 + I2 = I3

B düğümünde: I3 = I1 + I2 Kirchhoff'un Gerilim Yasasını kullanarak, KVL

denklemler şu şekilde verilir: Döngü 1 şu şekilde verilir: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10(I1) + 40(I3)

Döngü 2 şu şekilde verilir: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20(I2)+ 40(I3)

Döngü 3 şu şekilde verilir: 10 – 20 = 10(I1) – 20(I2)

I3, I1 + I2'nin toplamı olduğu için denklemleri şu şekilde yeniden yazabiliriz; Denk. No 1: 10 = 10I1 + 40(I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Denk. No 2: 20 = 20I2 + 40(I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Artık bize I1 ve I2 değerlerini verecek şekilde indirgenebilecek iki “Eşzamanlı Denklem”imiz var.

I1'in değeri -0.143 Amper olarak I2'nin I1 cinsinden ikamesi bize I2'nin değerini +0.429 Amper olarak verir

Olarak: I3 = I1 + I2 R3 direncinden geçen akım: I3= -0.143 + 0.429 = 0.286 Amper

ve direnç R3 üzerindeki voltaj şu şekilde verilir: 0.286 x 40 = 11.44 volt

I1 için negatif işaret, başlangıçta seçilen akım akışının yönünün yanlış olduğu, ancak yine de geçerli olduğu anlamına gelir. Aslında, 20v pil 10v pili şarj ediyor.[2]

Adım 4: KiCAD Devre Şeması:

Kicad'ı açma adımları:

Adım 5: Kicad'da Devre Çizimi Adımları:

Adım 6: Devrenin Multisim Simülasyonu:

Not:

Kirchhoff kuralı hem AC hem de DC devreleri için uygulanabilir, burada AC durumunda direnç sadece omik direnci değil kapasitör ve bobini de içerecektir.

7. Adım: Referans:

[1]https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/dcp_4.html

[2]https://www.britannica.com/science/Kirchhoffs-rules