KIRCHHOFF YASALARI NEDİR ?

Kirchhoff yasaları nedir ? Kirchhoff’un kaç tane yasası vardır ? Kirchhoff’un yasaları nasıl çalışır ve bize ne söyler ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Kirchhoff Yasaları Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

KIRCHHOFF YASALARI

Kirchhoff’un Devre Yasası, bir devre etrafındaki gerilimler ve akımlar için bir dizi temel ağ kanunu ve teoremini tanımlayarak karmaşık devre problemlerini çözmemize izin verir.

Dirençler eğitiminde, iki veya daha fazla rezistörün seri, paralel veya her ikisinin kombinasyonunda birbirine bağlandığında tek bir eşdeğer direncin (RT) bulunabileceğini ve bu devrelerin Ohm Yasasına uyduğunu gördük.

Ancak, bazen köprü veya T ağları gibi karmaşık devrelerde, devrenin içinde dolaşan gerilimleri veya akımları bulmak için yalnızca Ohm Yasasını kullanamayız. Bu tür hesaplamalar için devre denklemlerini elde etmemizi sağlayan bazı kurallara ihtiyacımız vardır ve bunun için Kirchhoff’un Devre Yasasını kullanabiliriz.

1845’te bir Alman fizikçi Gustav Kirchhoff, elektrik devrelerinde akım ve enerjinin korunmasını ele alan bir çift ya da kurallar ya da yasalar geliştirdi.

Bu iki kural genel olarak bilinen ;

Kirchhoffs Devresi yasası, kapalı devre etrafında akan akımla ilgili Kirchhoffs Akım Yasası (KCL), diğer yasa ise kapalı devre içinde mevcut olan voltaj ile ilgilidir, Kirchhoff’un Gerilim Yasası (KVL).

Kirchhoffs Birinci Yasası – Akım Yasası, (KCL)

Kirchhoff’un akım yasası veya KCL, “bir birleşim noktası veya düğüme giren toplam akım veya yükün, düğüm içinde hiçbir kayıp olmadığından, ayrılmak için başka bir yere sahip olmadığından düğümü terk eden yüke tam olarak eşit olduğunu” belirtir.

Başka bir deyişle, bir düğüme giren ve çıkan akımların hepsinin cebirsel toplamı sıfıra eşit olmalıdır, I (çıkan) + I (giren) = 0.

Kirchhoff’un bu fikri genellikle Yükün Korunumu olarak bilinir.

Kirchhoff’un Akım Yasası

Burada, I1, I2, I3 düğümüne giren üç akımın hepsi değer bakımından pozitif ve düğüm, I4 ve I5’ten çıkan iki akım değer bakımından negatifdir.O zaman bu, denklemi şu şekilde yeniden yazabileceğimiz anlamına gelir;

I1 + I2 + I3 – I4 – I5 = 0

Bir elektrik devresindeki Düğüm terimi genellikle iki veya daha fazla akım taşıma yolunun veya kablolar ve bileşenler gibi elemanların bağlantı veya birleşimini ifade eder.Ayrıca akımın bir düğümün içine veya dışına akması için kapalı bir devre yolu mevcut olmalıdır. Paralel devreleri analiz ederken Kirchhoff’un şu anki kanununu kullanabiliriz.

Kirchhoffs İkinci Yasası – Gerilim Yasası, (KVL)

Kirchhoffs Gerilim Yasası veya KVL, “herhangi bir kapalı döngü ağında, döngü etrafındaki toplam gerilimin, aynı döngü içindeki tüm gerilim düşüşlerinin toplamına eşit olduğunu” ve sıfıra eşit olduğunu belirtir.

Başka bir deyişle, döngü içindeki tüm gerilimlerin cebirsel toplamı sıfıra eşit olmalıdır. Kirchhoff’un bu fikri Enerjinin Korunumu olarak bilinir.

Kirchhoffs Gerilim Yasası

Looptaki herhangi bir noktadan başlamak, pozitif veya negatif tüm voltaj düşüşlerinin yönünü not ederek aynı yönde devam eder ve aynı başlangıç ​​noktasına geri döner.Aynı yönü saat yönünde veya saat yönünün tersinde tutmak önemlidir, aksi takdirde nihai voltaj toplamı sıfıra eşit olmaz. Seri devreleri analiz ederken Kirchhoff’un gerilim yasasını kullanabiliriz.

Kirchhoffun devre yasasını kullanılarak DC devreleri veya AC devreleri analiz edilirken, analiz edilen devrenin parçalarını tanımlamak için bir dizi tanım ve terminoloji kullanılır: düğüm, yollar, dallar, ilmekler ve ağlar. Bu terimler devre analizinde sıkça kullanılır, bu yüzden onları anlamak önemlidir.

Yaygın DC Devre Teorisi Terimleri:

• Devre – bir devre, bir elektrik akımının aktığı kapalı bir halka şeklinde , iletken yoldur.

• Yol – tek bir bağlantı elemanı veya kaynağı

• Düğüm – bir düğüm bir birleşim noktasıdır, bir devre içindeki bağlantı veya terminal, iki veya daha fazla devre elemanı birbirine bağlanmış veya iki veya daha fazla dal arasında bir bağlantı noktası vererek birbirine birleştirilmiştir. Bir düğüm nokta ile gösterilir.

• Dal – dirençler veya iki düğüm arasında bağlanmış bir kaynak gibi tek bir bileşen grubudur.

• Döngü – bir döngü, bir devre elemanının veya düğümün bir defadan fazla karşılaşılmadığı bir devrede basit bir kapalı yoldur.

• Kafes – kafes, kapalı bir yolu olmayan tek bir açık döngüdür. Ağın içinde hiçbir bileşen yoktur.

Not ;  Aynı akım değerinin tüm bileşenlerden geçmesi durumunda, bileşenlerin Seri olarak bağlandığı söylenebilir.

Bileşenlerin üzerinde aynı gerilime sahip olmaları durumunda, Paralel olarak birbirine bağlandıkları söylenebilir.

Tipik bir DC Devresi örneğini , resim üzerinde görebilirsiniz.

Kirchhoffun Devresi Yasası Örnek No1

40Ω Direnç, R3’de akan akımı bulunuz.

Devrenin 3 da, 2 düğüm (A ve B) ve 2 bağımsız döngüye sahiptir.

Kirchhoffun Akım Yasası, KCL kullanılarak denklemler şöyle verilmiştir:

A düğümünde: I1 + I2 = I3

B düğümünde: I3 = I1 + I2

Kirchhoffun gerilim yasası, KVL kullanılarak denklemler şöyle verilmiştir:

Loop 1 şu şekilde verilir: 10 = R1 I1 + R3 I3 = 10I1 + 40I3

Döngü 2 şu şekilde verilir: 20 = R2 I2 + R3 I3 = 20I2 + 40I3

Döngü 3 aşağıdaki gibi verilir: 10 – 20 = 10I1 – 20I2

I3, I1 + I2’nin toplamı olduğundan denklemleri şu şekilde yeniden yazabiliriz;

Denk. No 1: 10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2

Denk. No 2: 20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Şimdi bize I1 ve I2 değerlerini vermek için azaltılabilen iki “Eşzamanlı Denklem” e sahibiz

I1’in I2 cinsinden ifade edilmesi bize I1’in -0.143 Amper olarak değerini verir.

I2’nin I1 cinsinden ifade edilmesi bize I2 değerini +0.429 Amper olarak verir.

I3 = I1 + I2

Direnç R3’de akan akım şu şekilde verilir: -0.143 + 0.429 = 0.286 Amper

ve direnç R3’e karşı voltaj aşağıdaki şekilde verilir: 0.286 x 40 = 11.44 volt

I1 için negatif işaret, başlangıçta seçilen akımın akış yönünün yanlış olduğu ancak hiçbir zaman daha az geçerli olmadığı anlamına gelir.

Aslında, 20V batarya 10V bataryayı şarj etmektedir.

Kirchhoffun Devre Kanunlarının Uygulanması

Bu iki yasa, bir devrede bulunan Akım ve Gerilimlerin bulunmasını, yani devrenin “analiz edildiğini” söyler ve Kirchhoff’un Devre Kanunlarını kullanmak için temel prosedür aşağıdaki gibidir:

1. Tüm voltaj ve dirençlerin verildiğini varsayınız. (V1, V2,… R1, R2, vb.)

2. Her dalı bir dal akımıyla etiketleyin. (I1, I2, I3 vb.)

3. Her düğüm için Kirchhoff’un ilk kanun denklemlerini bulun.

4. Kirchhoff’un, devrenin bağımsız döngülerinin her biri için ikinci kanun denklemlerini bulun.

5. Bilinmeyen akımları bulmak için gerektiği gibi Doğrusal eşzamanlı denklemleri kullanın.

Doğrusal bir devre etrafında dolaşan çeşitli gerilimleri ve akımları hesaplamak için Kirchhoffun Devre Yasası’nı kullanmanın yanı sıra, sadece Kirchhoff yasalarını kullanarak gereken matematik miktarını azaltmaya yardımcı olan her bağımsız döngüdeki akımları hesaplamak için döngü analizi de kullanabiliriz.DC devreleri hakkında bir sonraki derste, bunu yapmak için Mesh Akım Analizi’ne bakacağız.

KIRCHHOFF YASALARI SONUÇ :

Bugün Kirchhoff yasaları nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar