Lei de Kirchhoff em engenharia elétrica

Nos cálculos de circuitos elétricos variáveis ​​eAlém da famosa fórmula de Ohm, a lei de Kirchhoff também é aplicada. Uma pessoa cujo trabalho está conectado com engenharia elétrica deve, mesmo no meio da noite, não dar nenhuma definição para cada uma das duas leis sem hesitação. Muitas vezes isso não é necessário tanto para realizar cálculos, mas sim para entender os processos que estão ocorrendo.

No distante 1845, o físico alemão GustavKirchhoff, com base nas obras da Maxwell (conservação de carga e propriedades do campo eletrostático), formulou duas Regras que nos permitem indicar a relação entre a corrente e a tensão em um circuito elétrico fechado. Graças a isso, tornou-se possível resolver praticamente todas as tarefas aplicadas relacionadas à eletricidade. A lei de Kirchhoff, usada para calcular um circuito elétrico linear, permite obter um sistema clássico de equações lineares que leva em consideração as tensões e correntes que se tornam conhecidas após resolver o problema.

A redação implica o uso de termoscontorno, nó e ramo elétrico ". Um ramo é qualquer parte dupla de uma cadeia, um segmento arbitrário da cadeia. Um contorno é um sistema de ramos em loop, ou seja, iniciando um movimento mental a partir de um ponto arbitrário ao longo de qualquer ramo, você acaba no lugar onde o movimento começou. Mais claramente ramificações chamam "looped", embora isso não seja inteiramente correto. Um nó é um ponto no qual duas ou mais filiais se encontram.

1 A lei de Kirchhoff é muito simples. Baseia-se na lei fundamental da conservação da carga. A primeira lei de Kirchhoff diz: a soma das correntes (algébricas), que flui ao longo de ramos para um único nó, é zero. Ou seja, I1 + I2 + I3 = 0. Para os cálculos, considera-se que o valor das correntes que flui para o nó possui o sinal "+" e o resultado "-". Portanto, a fórmula expandida assume a forma I1 + I2 - I3 = 0. Em outras palavras: a quantidade de corrente que flui para o nó é igual à quantidade de fluxo. Esta lei Kirchhoff é muito importante para entender os princípios da operação de equipamentos elétricos. Por exemplo, ele explica por que não há curto-circuito interfacial ao conectar os enrolamentos de um motor elétrico de acordo com o esquema "estrela" ou "triângulo".

2 A lei de Kirchhoff geralmente é usada para calcularloop fechado com um certo número de ramos. Está diretamente relacionado à terceira lei de Maxwell (um campo magnético constante). A regra afirma que a soma algébrica do estresse que cair em cada um dos ramos do contorno é igual à soma dos valores do emf para todos os ramos do contorno calculado. É óbvio que, na ausência de fontes de energia elétrica (EMF) no circuito fechado, a queda de tensão total também será zero. Em uma linguagem mais simples, a energia da fonte só é convertida em consumidores, e ao retorná-la tende ao seu valor original. O uso desta lei tem uma série de características, como no caso do primeiro.

Formando a equação da cadeia, geralmente é assumido queo valor numérico do EMF tem um sinal positivo se a direção inicialmente aceita de atravessar o contorno (geralmente no sentido horário) coincide com sua direção e negativa se as direções forem opostas. O mesmo se aplica às resistências: se a direção atual for a mesma que para a derivação selecionada, o sinal "+" é atribuído à queda de tensão sobre ela. Por exemplo, E1 - E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 + I4R4 ...

Como resultado de atravessar todas as filiais incluídas emContorno, um sistema de equações lineares é compilado, decidindo quais, é possível descobrir todas as correntes dos ramos (e nós). As relações resultantes são resolvidas usando o método atual do contorno.

É difícil superestimar a importância das leis de Kirchhoff para engenharia elétrica. A simplicidade das fórmulas de escrita e sua solução usando os métodos da álgebra clássica foram o motivo de seu amplo uso.