2.3 Kirchoffin säännöt

Johtimien liitoskohdasta täytyy lähteä yhtä suuri varaus kuin siihen saapuu aikayksikössä. Siksi saapuvien sähkövirtojen summa = lähtevien sähkövirtojen summa:

Kirchoffin 1. säntö:

I1 + I2 = I3 + I4

 

Kirchoffin 2. sääntö:

Siis suljetussa virtapiirissä lähdejännitteiden summa = jännitehäviöiden summa.

Tutkimme virtapiirin, joka koostuu paristosta ja ulkoisesta vastuksesta Ru, potentiaalin muutosta virtapiirin eri kohdissa. Todellisuudessa suljettu virtapiiri on selkeyden vuoksi "aukaistu".

Liukunauhan avulla voit muuttaa pariston lähdejännitettä.
Lähdejännitettä kasvattamalla kasvatat virtaa I ja samalla sisäisen vastuksen ja ulkoisen vastuksen aiheuttamia jännitehäviöitä, mutta koko ajan RsI + RuI = E.

Mitä voit todeta potentiaalimuutoksista kiertäessäsi piiriä maattokohdasta alkaen ympäri (eli kuvassa oikeaan reunaan) ?

Huomaat, että

potentiaalimuutosten summa = 0

suljetussa virtapiirissä, mikä on toinen tapa esittää Kirchoffin 2. sääntö.

Noudatamme seuraavia ohjeita soveltaessamme Kirchoffin sääntöjä virtapiiriin:

1) Merkitään virrat ja valitaan niille suunnat

2) Kirjoitetaan Kirchoffin 1. lain mukaiset yhtälöt virroille.

3) Valitaan lähtöpiste ja kiertosuunta virtapiirissä.

4) Lasketaan potentiaalimuutosten summa kierroksella = 0.
Potentiaalimuutos on vastuksen yli kuljettaessa positiivinen, jos kuljetaan virtaa vastaan, muuten negatiivinen.

Esim 1. Määritä pisteiden A , B ja C potentiaalit alla olevassa kytkennässä.

Koska jännitelähteellä on sisäinen resistanssi, on virran kulkiessa jännitelähteen läpi sen napojen välillä on lähdejännitettä pienempi ns. napajännite

U = E - RsI

Esim 2. Pariston sisäisen resistanssin määrittäminen.
Käytämme volttimittaria, jonka sisäinen resistanssi on hyvin suuri (jolloin volttimittarin läpi kulkeva virta on häviävän pieni).

Mittauksessa on kaksi vaihetta:

1) Klikkaa avaa virtapiiri- painiketta. Nyt virta ei kulje ja volttimittari näyttää lähdejännitteen E. Kirjoita se valmiiksi vastaavaan tekstikenttään
2) Sulje virtapiiri, jolloin virta kulkee ja volttimittari näyttää napajännitteen U ja virtamittari virran. Kirjoita ne tekstikenttiinsä.

Paina laske R-painiketta.