Законы Кирхгофа

Первый закон

Первый закон Кирхгофа (Закон токов) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю - значения вытекающих токов берутся с обратным знаком.

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p-1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

Второй закон

Второй закон Кирхгофа (Закон напряжений) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:

для постоянных напряжений:

для переменных напряжений:

Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит m ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве mi, то она описывается m-mi-(p-1) уравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.

Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Законы Кирхгофа применяются в работе множества измерительных приборов. Мультиметры проверяют баланс токов и напряжений в цепях, генераторы сигналов используют их для стабилизации выходных параметров, осциллографы визуально подтверждают выполнение законов, а токоизмерительные клещи помогают анализировать распределение токов без разрыва цепи.

Все эти приборы опираются на законы Кирхгофа – они обеспечивают точность измерений, помогают находить неисправности и корректировать работу электронных схем. Без этих фундаментальных принципов современная электротехника и диагностика цепей были бы невозможны.