Drugie prawo Kirchhoffa

prawo fizyki

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).

Przykładowe oczko obwodu zamkniętego spełniające drugie prawo Kirchhoffa

TreśćEdytuj

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]

PrzykładEdytuj

 
Inny przykład obwodu zamkniętego

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 teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

BibliografiaEdytuj

  • 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.