Míníonn Dlí Voltais Kirchhoff, nó KVL, conas a iompraíonn voltas i lúb dúnta. Deir sé go gcaithfidh an t-ardú voltais iomlán agus an titim voltais iomlán cothromú. Fágann sé seo go bhfuil KVL úsáideach chun luachanna anaithnid a aimsiú, ríomhanna a sheiceáil, agus treo lúb, polaraíocht agus cineálacha ciorcad a thuiscint. Tugann an t-alt seo eolas faoi na codanna seo agus a n-úsáid iarbhír san anailís.
Bunúsacha Dlí Voltais Kirchhoff
Míníonn Dlí Voltais Kirchhoff, nó KVL, conas a ghníomhaíonn voltas i lúb ciorcad dúnta. Tugann sé bealach soiléir chun tuiscint a fháil ar an gcaoi a roinntear voltas de réir mar a ghluaiseann sruth trí chiorcad. Is é an príomhsmaoineamh ná go gcaithfidh gach athrú voltais a chothromú faoin am a fhilleann tú ar an bpointe tosaigh.
Deir KVL gurb é nialas suim ailgéabrach na voltais go léir in aon lúb dúnta. I dtéarmaí níos simplí, caithfidh an voltas iomlán a chuirtear leis sa lúb cothrom leis an voltas iomlán a thiteann trasna an chiorcad. Sin é an fáth go dtugtar riail chothromaíochta voltais ar KVL go minic. Is é an fhoirm chaighdeánach de Dhlí Voltais Kirchhoff:
ΣV = 0
Is féidir é a scríobh freisin mar:
Suim na n-arduithe voltais = Suim na dtiteann voltais
Comharthaí Voltais agus Treo Lúb
Nuair a chuirtear KVL i bhfeidhm, is féidir an lúb a rianú deiseal nó tuathalach. Is cuma leis an rogha chomh fada agus a leantar an treo céanna ar fud na cothromóide. Is é an rud is tábhachtaí ná conas a thrasnaítear gach eilimint. Is ardú voltais é bogadh ón gcríochfort diúltach go dtí an teirminéal dearfach, agus is titim voltais é bogadh ó dhearfach go diúltach. I gcás friotheora, tugann taisteal sa treo céanna leis an sruth titim voltais, agus tugann taisteal i gcoinne an tsrutha ardú voltais. Tagann an chuid is mó de na botúin comhartha KVL ó threo lúb a athrú i lár an bhealaigh nó polaraíocht friotóir a shannadh go neamhsheasmhach.
Rialacha comhartha tapa:
• Diúltach go dearfach = ardú voltais
• Dearfach go diúltach = titim voltais
• Trí fhriotóir: le sruth = titim, i gcoinne srutha = ardú
Dlí Voltais Kirchhoff a Chur i bhFeidhm
Éiríonn Dlí Voltais Kirchhoff i bhfad níos éasca a leanúint i gciorcad simplí ísealvoltais. Tóg solas éigeandála in-athlíonraithe mar shampla. Cuir i gcás go gcumhachtaíonn ceallraí 12 V modúl LED agus friotóir sraithe. Má úsáideann an modúl LED 8 V, caithfidh an 4 V eile a bheith le feiceáil ar fud an fhriotóra, toisc go gcaithfidh an t-ardú voltais iomlán agus an titim voltais iomlán sa lúb cothromú.
12 V − 8 V − 4 V = 0
Má tá an sruth ciorcad 0.5 A, is é an luach frioistí:
R = 4 V / 0.5 A = 8 Ω
Is é seo an chaoi a gcuirtear KVL i bhfeidhm go praiticiúil. Nuair a aithnítear an voltas foinse agus titim amháin aitheanta, is féidir an voltas atá fágtha sa lúb a aimsiú agus a úsáid chun luachanna comhpháirteanna a ríomh nó a sheiceáil an bhfuil an ciorcad ag feidhmiú de ghnáth.
Conas a oibríonn KVL i gcineálacha ciorcad éagsúla
Ciorcaid Sraith
I gciorcad sraithe, is é KVL an ceann is dírí le cur i bhfeidhm toisc nach bhfuil ach lúb dúnta amháin ann. Tá an voltas foinse cothrom le suim na dtiteann voltais ar fud na gcomhpháirteanna go léir sa chosán sin. Má thiteann friotóir amháin 4 V agus titeann ceann eile 8 V, caithfidh an fhoinse 12 V a sholáthar. Fágann sé seo gurb é ciorcaid sraithe an áit is éasca le feiceáil conas a oibríonn KVL i gcleachtas.
Ciorcaid Chomhthreomhara
I gciorcad comhthreomhar, cuirtear KVL i bhfeidhm ar gach lúb a chruthaíonn an fhoinse agus brainse aonair. Cé go scoilteann an sruth idir brainsí, caithfidh an voltas timpeall gach lúb iomlán a chothromú fós. Sin é an fáth go bhfuil an voltas céanna ag gach brainse comhthreomhar leis an bhfoinse, fiú nuair a bhíonn na sruthanna brainse difriúil.
Ciorcaid Il-Lúb
I gciorcaid il-lúb, scríobhtar KVL lúb amháin ag an am. Táirgeann gach lúb a chothromóid féin bunaithe ar an voltas a ardaíonn agus a thiteann feadh an chosáin sin, agus réitítear na cothromóidí le chéile ansin. Seo an áit a n-éiríonn KVL níos úsáidí in anailís chiorcad fíor, toisc go gcuidíonn sé le comhpháirteanna comhroinnte agus luachanna anaithnid iolracha a láimhseáil.
Ag baint úsáide as KVL le Dlí Ohm agus Anailís Mogalra
KVL le Dlí Ohm
Éiríonn KVL i bhfad níos praiticiúla nuair a dhéantar é a chomhcheangal le Dlí Ohm. Chomh luath agus a scríobhtar voltas friotóir mar V = IR, is féidir cothromóid lúb a iompú ina léiriú inréitithe do shruth, voltas, nó friotaíocht. Mar shampla, má sholáthraíonn foinse 12 V dhá fhriotóir sraithe de 2 Ω agus 4 Ω, is é an chothromóid lúb:
12 − 2I − 4I = 0
Tugann réiteach I = 2 A. Ón áit sin, tá na titeann voltais 4 V ar fud an fhriotóra 2 Ω agus 8 V trasna an fhriotóra 4 Ω. Tá sé seo ar cheann de na bealaí is coitianta a úsáidtear KVL i ríomhanna ciorcad bunúsacha.
KVL in Anailís Mogalra
I gciorcaid il-lúb, is minic a chuirtear KVL i bhfeidhm trí anailís mogalra. Scríobhtar cothromóid lúb ar leithligh do gach mogalra, agus cuirtear comhpháirteanna comhroinnte san áireamh sa dá chothromóid bunaithe ar na sruthanna lúb glactha. Tá an modh seo úsáideach go háirithe nuair a bhíonn lúbanna iolracha, friotóirí roinnte, nó níos mó ná foinse amháin ag ciorcad. In ionad an ciorcad iomlán a réiteach ag an am céanna, briseann anailís mogalra é i gcothromóidí lúb is féidir a réiteach le chéile ar bhealach níos eagraithe.
Earráidí Coitianta i bhFeidhm Dlí Voltais Kirchhoff
| Botún | Cad a tharlaíonn |
|---|---|
| Neamhaird a dhéanamh ar Polarity | Éiríonn an chothromóid mícheart fiú má tá na luachanna voltais ceart |
| Treoracha Lúb Measctha | Éiríonn sannadh comhartha neamhréireach |
| Comharthaí Friotóir a Aisiompú | Scríobhtar arduithe agus titim voltais go mícheart |
| Ag caitheamh le freagra diúltach mar theip | D'fhéadfaí toradh ceart a mhíthuiscint |
| Ag caitheamh le KVL mar Sraith-Amháin | Cuirtear an dlí i bhfeidhm ró-chúng |
| Cothromóidí a Scríobh Sula ndéantar an Cuaird a Lipéadú | Bíonn earráidí socraithe níos dóichí |
KVL vs. KCL in Anailís Chuarda
Tá baint ag Dlí Voltais Kirchhoff agus Dlí Reatha Kirchhoff, ach déanann siad cur síos ar chodanna éagsúla d'iompar ciorcad. Baineann KVL le cothromaíocht voltais i lúb dúnta, agus baineann KCL le cothromaíocht reatha ag nód nó acomhal. I go leor ciorcaid, tá gá leis an dá dhlí toisc go gcaithfidh voltas agus sruth a riail chothromaíochta féin a leanúint.
Tá KVL bunaithe ar chaomhnú fuinnimh, agus tá KCL bunaithe ar chaomhnú muirear. Le chéile, tacaíonn na dlíthe seo leis na rialacha bunúsacha a úsáidtear in anailís chuarda.
| Dlí | Fócas | Bunaithe ar | Úsáidte Ag |
|---|---|---|---|
| KVL | Iarmhéid Voltais | Caomhnú Fuinnimh | Lúb Dúnta |
| KCL | Iarmhéid Reatha | Caomhnú Muirear | Nóid nó Acomhail |
Conclúid
Is riail shoiléir é Dlí Voltais Kirchhoff chun staidéar a dhéanamh ar voltas i gciorcaid dúnta. Taispeánann sé go gcaithfidh an t-ardú agus an titim voltais a chothromú i lúb i gcónaí. Clúdaíonn an t-alt an phríomhriail, treo comharthaí, cineálacha ciorcad, botúin choitianta, agus úsáid KVL le Dlí Ohm, anailís mogalra, fabhtcheartú, agus KCL. Le chéile, míníonn na pointí seo conas a thacaíonn KVL le hanailís chiorcad cruinn, eagraithe faoi choinníollacha ciorcad éagsúla.
Ceisteanna Coitianta [Ceisteanna Coitianta]
Cén fáth gur féidir le cothromóid KVL ceart voltas diúltach nó luach reatha a tháirgeadh fós?
A1. De ghnáth ní chiallaíonn toradh diúltach gur theip ar an ríomh. De ghnáth ciallaíonn sé go raibh an polaraíocht nó an treo reatha os coinne an riocht ciorcad iarbhír, cé go raibh an socrú KVL féin fós bailí.
I gciorcad comhthreomhar, cén fáth go gcomhlíonann gach brainse KVL fiú nuair a bhíonn na sruthanna brainse difriúil?
A2. Toisc go bhfuil KVL bunaithe ar iarmhéid voltais, ní ar iarmhéid reatha. Cruthaíonn gach brainse a lúb dúnta féin leis an bhfoinse, mar sin caithfidh an t-ardú agus an titim voltais iomlán sa lúb sin cothromaíocht a dhéanamh fós, cé nach bhfuil na sruthanna sna brainsí mar an gcéanna.
Cathain nach leor KVL amháin chun ciorcad a réiteach go díreach?
A3. Is minic nach leor KVL ina n-aonar nuair a bhíonn friotóirí sa chiorcad le sruthanna anaithnid nó le cainníochtaí anaithnid iolracha. Sna cásanna sin, éiríonn sé i bhfad níos úsáidí nuair a dhéantar é a chomhcheangal le Dlí Ohm nó le cothromóidí mogalra.
Conas a chuireann anailís mogalra i bhfeidhm KVL nuair a roinneann dhá lúb an friotóir céanna?
A4. In anailís mogalra, faigheann gach lúb a chothromóid KVL féin, agus tá an friotóir roinnte le feiceáil sa dá chothromóid. Scríobhtar a théarma voltais bunaithe ar an difríocht idir na sruthanna lúb glactha, rud a cheadaíonn an dá chothromóid lúb a réiteach le chéile.
Cad is cúis de ghnáth le cothromóid KVL a bheith mícheart fiú nuair a bhíonn an uimhríocht ceart?
A5. Is é an chúis is coitianta ná sannadh comhartha neamhréireach. Tarlaíonn sé seo go minic nuair a dhéantar neamhaird ar pholaracht, nuair a athraítear treo lúb i lár bealaigh, nó nuair a scríobhtar titeann voltas friotóir leis an gcomhartha mícheart.
