Kirchhoff의 현행법(KCL)

Kirchhoff의 현재 법칙은 무엇입니까?

종종 KCL로 단축되는 Kirchhoff의 전류 법칙에 따르면 "노드에 들어오고 나가는 모든 전류의 대수적 합은 0이어야 합니다."

이 법칙은 전하가 전선의 접합점 또는 노드에 들어오고 나가는 방법을 설명하는 데 사용됩니다.

이 정보를 바탕으로 이제 실제 법률의 예와 그것이 왜 중요한지, 어떻게 파생되었는지 살펴보겠습니다.

병렬 회로 검토

마지막 병렬 예제 회로를 자세히 살펴보겠습니다.

이 회로의 모든 전압 및 전류 값에 대해 해결:

이 시점에서 우리는 각 분기 전류의 값과 회로의 총 전류 값을 알고 있습니다. 우리는 병렬 회로의 총 전류가 분기 전류의 합과 같아야 한다는 것을 알고 있지만 이 회로에는 그 이상으로 진행되는 일이 있습니다. 회로의 각 와이어 접합점(노드)의 전류를 살펴보면 다른 것을 볼 수 있어야 합니다.

노드에 들어오고 나가는 전류

양의 "레일"(와이어 1-2-3-4)의 각 노드에서 각 연속 분기 저항으로의 주 흐름을 분할하는 전류가 있습니다. 네거티브 "레일"(와이어 8-7-6-5)의 각 노드에서 전류가 함께 병합되어 각 연속 분기 저항에서 주요 흐름을 형성합니다. 이 사실은 모든 분기 노드가 "T자형" 피팅으로 작동하는 수도관 회로 비유를 생각하면 매우 분명합니다. 물 흐름은 물 펌프의 출력에서 ​​리턴 방향으로 이동할 때 주 배관과 분리되거나 합쳐집니다. 저수지 또는 집수조.

노드 6과 같은 특정 "티" 노드를 자세히 살펴보면 노드에 들어가는 전류가 노드에서 나가는 전류와 크기가 같음을 알 수 있습니다.

상단과 오른쪽에서 노드 6으로 레이블이 지정된 와이어 연결에 들어가는 두 개의 전류가 있습니다. 왼쪽에는 들어오는 두 전류의 합과 크기가 동일한 노드를 나가는 단일 전류가 있습니다. 배관 비유를 참조하려면:배관에 누출이 없는 한 피팅에 유입되는 흐름도 피팅을 빠져나가야 합니다. 이것은 얼마나 많은 흐름이 들어오고 나가는지와 상관없이 모든 노드("피팅")에 적용됩니다. 수학적으로 이 일반적인 관계를 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

Kirchhoff의 현행법

Kirchhoff 씨는 이를 Kirchhoff의 현재 법칙이라고 부르는 약간 다른 형식(수학적으로는 동등하지만)으로 표현하기로 결정했습니다. (KCL):

한 구절로 요약하면 Kirchhoff의 현재 법칙은 다음과 같습니다.

“노드에 들어오고 나가는 모든 전류의 대수적 합은 0이어야 합니다.”

즉, 각 전류에 수학적 기호(극성)를 할당하여 노드에 들어가는(+) 또는 나가는(-) 여부를 나타내면 이들을 함께 추가하여 보장된 총 0에 도달할 수 있습니다.

예제 노드(숫자 6)를 사용하면 해당 전류를 알 수 없는 값으로 사용하는 KCL 방정식을 설정하여 왼쪽에서 나오는 전류의 크기를 결정할 수 있습니다.

5mA 값의 음수(-) 기호는 전류가 종료되고 있음을 알려줍니다. 노드는 2 밀리암페어 및 3 밀리암페어 전류와 달리 모두 양수여야 합니다(따라서 입력 노드). 음수 또는 양수는 현재 진입 또는 퇴장을 나타내는지 여부는 완전히 임의적입니다. 반대 방향에 대해 반대 기호이고 표기법에서 일관성을 유지하는 한 KCL은 작동합니다.

함께 Kirchhoff의 전압 및 전류 법칙은 전기 회로를 분석하는 데 유용한 강력한 도구 쌍입니다. 그것들의 유용성은 나중 장("네트워크 분석")에서 더욱 분명해질 것이지만, 이러한 법칙은 옴의 법칙만큼 모든 부분에서 전자공학 학생이 암기할 가치가 있다고 말하는 것으로 충분합니다.

검토:

<울>

Kirchhoff의 전류 법칙(KCL):"노드에 들어오고 나가는 모든 전류의 대수적 합은 0이어야 합니다."

관련 워크시트:

<울>

키르히호프의 법칙 워크시트