Законы Кирхгофа являются универсальными законами. Чаще всего их применяют для определения токов в ветвях сложных цепей с несколькими источниками питания электрической энергии. Чтобы рассчитать электрическую цепь с помощью уравнений Кирхгофа нужно:
а). Определить количество узлов (n) и количество ветвей (m) в электрической цепи.
б). Выбрать направления обхода элементарных контуров и направления токов.
в). Записать (n-1) уравнений по первому закону Кирхгофа и m-(n-1) уравнений по второму закону Кирхгофа.
г). Решив систему уравнений записанных по первому и второму законам Кирхгофа, найти все неизвестные токи.
Первый закон Кирхгофа:
Алгебраическая сумма токов в узле равна 0.
+I1 -I2
-I3
Тапографичекая структура эл.цепи:
Любая цепь имеет: узел, ветвь, контур
Узел – место соединения трех и более ветвей
Ветвь – участок цепи от узла до узла, с послед. соед. элементов, через которые протекает один и тот же ток, сколько ветвей, столько и токов в цепи.
Контур – замкнутый участок цепи
Второй закон Кирхгофа:
Алгеброическая сумма ЭДС в замкнутом контуре равна алгеброической суммме напряжении в этом контуре.
Чтобы записать вт.з-н К. нужно ввести направление обхода контура и показать его дуговой стрелкой в центре контура.
Если направления ЭДС и тока совпадают с направлением обхода контура, то они имеют знак + и наоборот.
МЕТОД НАЛОЖЕНИЯ
Метод наложения применяют для цепи, имеющей несколько источников питания. Метод наложения позволяет найти токи в ветвях без составления и решения системы уравнений, а непосредственно по закону Ома.
Чтобы рассчитать цепь методом наложения нужно:
а) В исследуемой электрической цепи удалить все источники питания, оставив их внутренние сопротивления, кроме одного, и определить все токи. Такую схему называют расчетной, а токи в ней – частичными.
б) Определить частичные токи во всех расчетных схемах (число расчетных схем равно числу источников, действующих в исследуемой электрической цепи).
в) Определить результирующий ток в каждой ветви исследуемой схемы как алгебраическую сумму частичных токов от всех источников питания.
Например, найдем токи в исследуемой схеме, зная частичные токи в расчетных схемах по формулам:
МЕТОД КОНТУРНЫХ ТОКОВ
Этот метод позволяет упростить расчеты. Условный ток, протекающий через все элемента контура, называют контурным током (Ik).Чтобы рассчитать цепь методом контурных токов, нужно:
а) В каждом элементарном контуре ввести контурный ток. Направление обхода контура совпадает с направлением контурного тока.
б) Для каждого контурного тока записать второй закон Кирхгофа. Решить систему уравнений и найти все контурные токи.
в) Зная контурные токи, найти истинные токи, учитывая, что во внешних ветвях истинные токи равны контурным, протекающим в них, а в смежных ветвях истинные токи равны алгебраической сумме контурных токов, протекающих в них.
Например, для рисунка 2 имеем:
E1=I1k(R1+R3)-I2kR3
-E2=I2k(R2+R3)-I1kR3
I1k=I1; I2k=I2; I1k-I2k=I3