Định luật Kirchhoff 1 và 2 là 2 định luật quan trọng được áp dụng rộng rãi trong việc giải các bài tập giải tích hoặc vật lý học! Hai định luật căn bản và quan trọng đối với những ai muốn tìm hiểu về điện!
Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ nét hơn về 2 định luật cường độ dòng điện và điện thế: Định luật Kirchhoff 1 (định luật nút) và định luật Kirchhoff 2 (định luật vòng kín)!
Mục lục
Nhà vật lý học Kirchhoff
Định luật Kirchhoff là hai phương trình mô tả mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong mạch điện. Hai định luật này được Gustav Kirchhoff xây dựng vào năm 1845.
Gustav Robert Kirchhoff (12 tháng 3 năm 1824 – 17 tháng 10 năm 1887) là một nhà vật lý người Đức đã có những đóng góp cơ bản về các khái niệm trong mạch điện, phổ học, và sự phát nhiệt của vật đen. Ông đặt ra khái niệm bức xạ nhiệt vào năm 1862, hai công trình về mạch điện và bức xạ nhiệt mang tên “Định luật Kirchhoff”. Giải thưởng Bunsen-Kirchhoff cho phổ học được đặt theo tên ông và cộng sự, Robert Bunsen.
Tóm tắt 1 số thông tin chi tiết về nhà Vật lý học thiên tài Kirchhoff:
| Ngày sinh | 12 tháng 3 năm 1824 Tại Königsberg, Đông Prussia |  Nhà vật lý học Gustav Robert Kirchhoff |
| Ngày mất | 17 tháng 10 năm 1887 (63 tuổi) Ông mất tại Berlin, Đức | |
| Quốc tịch | Đức | |
| Học vấn | Tiến sĩ | |
| Công trình | Định luật mạch Kirchhoff Định luật – Kirchhoff cho bức xạ nhiệt Định luật – Kirchhoff cho Phổ học | |
| Giải thưởng | Huy chương Rumford Huy chương Matteucci | |
| Sự nghiệp | Ngành: Nhà vật lý Nơi công tác: Đại học Berlin, Đại học Breslau, Đại học Heidelberg Người hướng dẫn luận án tiến sĩ: Franz Ernst Neumann Các nghiên cứu sinh nổi tiếng: Max Noether, Ernst Schröder |
Trích nguồn: Wikipedia
Định luật Kirchhoff 1
Phát biểu định luật
Định luật Kirchhoff 1 về cường độ dòng điện (định luật nút): Tổng đại số dòng điện tại 1 nút bằng 0 hay tại bất kỳ nút (ngã rẽ) nào trong một mạch điện, thì tổng cường độ dòng điện chạy đến nút phải bằng tổng cường độ dòng điện từ nút chạy đi.
Công thức
Công thức định luật Kirchhoff 1
Trong đó: n là tổng số các nhánh với dòng điện chạy vào nút hay từ nút ra.
Ví dụ
Ví dụ 1
Cho mạch điện hình bên dưới:
Xét tại nút A: Dòng điện nhánh vào: I1, I2, I3
Theo định luật Kirchhoff 1 ta có: I1 + I2 + I3 = 0
Ví dụ 1 định luật – Kirchhoff 1
Ví dụ 2
Cho mạch điện hình bên dưới:
Xét tại nút A:
- Dòng điện nhánh vào nút A: I1, I3
- Dòng điện nhánh ra khỏi nút A: I2, I4
Theo định luật Kirchhoff 1 ta có: I1 + I3 = I2 + I4
Ví dụ 2 định luật – Kirchhoff 1
Nếu ta qui ước dòng điện đi vào nút A mang dấu cộng (+), thì dòng điện đi ra nút A mang dấu trừ (-) hoặc ngược lại.
Định luật Kirchhoff 2
Phát biểu định luật
Định luật Kirchhoff 2 về điện thế (định luật vòng kín): Tổng đại số điện áp của các phần tử trong 1 vòng kín bất kỳ thì bằng 0.
Công thức
Công thức định luật Kirchhoff 2
Trong đó: n là tổng số các điện áp được đo
Ví dụ
Ví dụ 1
Cho mạch điện như hình:
Ví dụ 1 định luật Kirchhoff 2
Xét vòng 1 (a,b,c,a) theo định luật – Kirchhoff 2 ta có:
Uab + Ubc + Uca = 0
Xét vòng 2 (a,d,b,a) theo định luật – Kirchhoff 2 ta có:
Uad + Udb + Uba = 0
Ví dụ kết hợp 2 định luật
Ví dụ 1
Cho mạch điện như hình phía dưới, dùng các định luật cơ bản tìm dòng điện qua các nhánh I1, I2 và I3?
Ví dụ kết hợp định luật Kirchhoff 1 và 2
Giải
Tại nút a: theo định luật – Kirchhoff 1 ta có:
I1 – I2 – I3 = 0 (1)
Giả sử ta xét vòng kín l1 (a, b, c, a) theo định luật – Kirchhoff 2 ta có:
Uca + Uab + Ubc = 0
I1R1 + I2 R2 + (- E1) = 0 (2)
Khảo sát vòng kín l2 (a, d, b, a) theo định luật – Kirchhoff 2 ta có:
Uad + Udb + Uba = 0
I3R3 + E2 + (- I2R2) = 0 (3)
Từ 3 phương trình (1), (2), (3) ta có hệ phương trình 3 ẩn I1, I2, I3:
I1 – I2 – I3 = 0
I1R1 + I2 R2 + (- E1) = 0
I3R3 + E2 + (- I2R2) = 0
Giải hệ 3 phương trình 3 ẩn ta tìm được dòng điện qua các nhánh I1, I2 và I3.
Ví dụ 2
Cho mạch điện như hình phía dưới, dùng các định luật cơ bản tìm dòng điện I và điện trở R?
Ví dụ 2 kết hợp định luật Kirchhoff
Giải
Áp dụng định luật K2 vòng (A,E,A) ta có:
2.8 + 8 – 6 – I1 .6 = 0
I1 = 18 / 6 = 3 (A)
Áp dụng định luật K1 tại A ta có: I 3 = I 1 + I 2 = 3 + 2 = 5A
Áp dụng định luật K 2 tại vòng (B,E,A,B) ta có: I4 .11 – I2.8 – I3.4 = 8V
I4 .11 – 2.8 – 5.4 = 8V => I4 = 44 / 11 = 4 (A)
Áp dụng định luật K1 tại B: I5 = I 4 +I 3 = 4+5= 9A
Áp dụng định luật K1 tại C: I = 16 – I 5 = 16 – 9 = 7A
Áp dụng định luật K 2 theo vòng (C,B,E,C): I4.11 – I.R = 2
4.11 – 7.R = 2
R = (44 – 2) / 7 = 6 (Ohm)
Kiến thức tham khảo
Bài viết tham khảo: Định luật Ohm toàn mạch
Chuyên mục tham khảo: Vật lý học
Nguồn tham khảo: KHS247
Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!
Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!
