Drugie prawo Kirchhoffa
Zasugerowano, aby zintegrować tę sekcję z artykułem Pierwsze prawo Kirchhoffa .
|
Drugie prawo Kirchhoffa – zwane również prawem napięciowym, dotyczy bilansu napięć w zamkniętym obwodzie elektrycznym prądu stałego. Zostało ono sformułowane przez niemieckiego fizyka Gustava Kirchhoffa. Prawo to jest oparte na założeniu, że opisywany nim obwód nie znajduje się w zmiennym polu magnetycznym (w przypadku obwodów znajdujących się w zmiennym polu magnetycznym zastosowanie ma prawo Faradaya).
Treść[edytuj | edytuj kod]
Najczęściej prawo to jest formułowane w postaci:
W zamkniętym obwodzie suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie[1]
Przy czym obwód ten może być elementem większej sieci. Wówczas nosi on nazwę oczka sieci. Prawo to zapisane równaniem ma postać
gdzie:
- – SEM -tego źródła napięcia,
- – spadek napięcia na -tym elemencie oczka.
Dla oporów omowych
gdzie jest natężeniem prądu płynącego przez opornik o oporze
Zarówno spadki napięcia, jak i siły elektromotoryczne mogą przybierać wartości ujemne i dodatnie. Ich znak ustala się według następujących reguł:
- ustala się kierunek obiegu obwodu (np. zgodnie z ruchem wskazówek zegara),
- gdy kierunek prądu płynącego przez element obwodu jest zgodny z wyznaczonym kierunkiem obiegu, to spadek napięcia jest dodatni (w przypadku niezgodności – ujemny),
- gdy SEM jest spolaryzowana zgodnie z kierunkiem obiegu, jej wartość jest dodatnia, w przeciwnym przypadku – ujemna.
Prawo to można wywieść z faktu, że krążenie wektora pola elektrycznego po zamkniętym konturze ma wartość 0, jeżeli kontur ten zawarty jest w obwodzie prądu stałego przy braku zmian pola magnetycznego przepływającego przez ten obwód, czyli
Traktując spadek napięcia jako jego ujemny przyrost, można II prawo Kirchhoffa sformułować następująco
Suma spadków napięcia w obwodzie zamkniętym jest równa zeru[2]
Przykład[edytuj | edytuj kod]
Dla przykładowego obwodu zamkniętego (pokazanego na rysunku obok) z prawa napięciowego wynikają następujące własności:
- gdzie rezystancja zastępcza
Widać stąd, że w przypadku nierozgałęzionego obwodu II prawo Kirchhoffa redukuje się do prawa Ohma.
Zobacz też[edytuj | edytuj kod]
- pierwsze prawo Kirchhoffa
- prawo Gaussa
- prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya
- równania Maxwella
- zasada zachowania energii
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- B. Jaworski, A. Dietłaf, L. Miłkowska: Kurs fizyki. Elektryczność i magnetyzm. Warszawa: PWN, 1984.
- Jay Orear: Fizyka. T. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1998. ISBN 83-204-2451-8.
|