Tärkein ero - Ohmin laki vs. Kirchhoffin laki
Sähkön ymmärtämisessä on erittäin tärkeää ymmärtää primitiivisten parametrien, jännitteen ja virran suhde. Tätä suhdetta kuvaava perusperiaate on Ohmin laki. Kirchhoffin laki on toisaalta teoria, joka kuvaa näiden parametrien ominaisuuksia erikseen. Siten keskeinen ero Ohmin lain ja Kirchhoffin lain välillä on se, että Ohmin laki kuvaa jännitteen ja virran suhdetta resistiivisen elementin poikki, kun taas Kirchhoffin laki kuvaa virran ja jännitteen käyttäytymistä piirihaarassa.
SISÄLLYS
1. Yleiskatsaus ja keskeinen ero
2. Mikä on Ohmin laki
3. Mikä on Kirchhoffin laki
4. Vertailu rinnakkain - Ohmin laki vs Kirchhoffin laki taulukkomuodossa
5. Yhteenveto
Mikä on Ohmin laki?
Ohmin laissa todetaan, että johtimen läpi kulkeva virta on verrannollinen sen yli kulkevaan jännitteeseen ja päinvastoin. Tämän periaatteen perusti saksalainen fyysikko Georg Ohm, ja sen antaa
V = IR
Kuva 01: Ohmin laki
Ohmin lakia voidaan verrata veden virtaukseen putkessa. Kahden pään välinen potentiaaliero ajaa veden putken läpi kuin virta, jota ohjaa resistiivisen elementin jännite-ero. Lisäksi pienempi vastus, joka lisää virtaa, vastaa pienempää putken poikkipinta-alaa, joka vähentää veden virtausta.
Mitä tulee yksittäiseen laitteistoon tai elementtipiiriin kokonaisuutena, Ohmin lakia käytetään laskemaan elementin tai piirin koko vastus mitatulla virralla ja jännitteellä. Lasketulla resistanssilla piirin virrankulutus voitaisiin määrittää tai ennustaa, jos vastusarvoa muutetaan millä tahansa keskiarvolla, kuten lämpötilalla.
Ohmin lain monimutkaista muotoa voidaan soveltaa vaihtovirtapiireihin, joissa V ja I ovat monimutkaisia muuttujia. Tällöin R viittaa piirin (Z) impedanssiin. Impedanssi on myös monimutkainen luku, jossa vain reaaliosa vaikuttaa aktiivisen tehohäviöön.
Mikä on Kirchhoffin laki?
Kirchhoffin lain ehdotti saksalainen fyysikko Gustav Kirchhoff. Kirchhoffin lailla on kaksi muotoa: Kirchhoffin nykyinen laki (KCL) ja Kirchhoffin jännitelaki (KVL). KCL ja KVL kuvaavat vastaavasti virran virtauksen ja jännitteen varautumisia.
Kirchhoffin nykyinen laki (KCL)
KCL toteaa, että solmuun saapuva kokonaisvirta (useiden haaroituspiirien yhteyspiste) ja solmusta ulos virtaava kokonaisvirta ovat samat.
Kuva 02: Kirchhoffin nykyinen laki
Kirchhoffin jännitelaki (KVL)
KLV puolestaan toteaa, että suljetun piirin jännitteiden summa on nolla.
Tämä ilmaistaan toisessa muodossa, kun piirin kahden solmun välisten jännitteiden summa on yhtä suuri kuin jokaisen näiden kahden solmun välisen haarapiirin. Se voidaan kuvata kuten seuraavassa kuvassa.
Kuva 03: Kirchhoffin jännitelaki
Tässä,
v 1 + v 2 + v 3 - v 4 = 0
KVL ja KVC ovat erittäin hyödyllisiä piirianalyyseissä. Ohmin lakia on kuitenkin käytettävä yhdessä heidän kanssaan piirin parametrien ratkaisemisessa. Esimerkiksi tällaisesta piirianalyysistä annetaan virtaava luku.
Kun otetaan huomioon solmut A ja B, KCL: ää voidaan käyttää seuraavasti.
Solmulle A; I 1 + I 2 = I 3
Solmulle B; I 1 + I 2 = I 3
Sitten KVL asetetaan suljettuun silmukkaan (1)
V 1 + I 1 R 1 + I 3 R 3 = 0
Sitten KVL asetetaan suljettuun silmukkaan (2)
V 2 + I 2 R 2 + I 3 R 3 = 0
Sitten KVL asetetaan suljettuun silmukkaan (3)
V 1 + I 1 R 1 - I 2 R 2 - V 2 = 0
Ratkaisemalla yllä olevat yhtälöt voidaan löytää mikä tahansa piirin tuntematon parametri. Huomaa, että Ohmin lakia käytetään määritettäessä vastusten jännitteitä.
Mikä on ero Ohmin lain ja Kirchhoffin lain välillä?
Erilainen artikkeli keskellä taulukkoa
Ohmin laki vs. Kirchhoffin laki |
|
| Ohmin laki kuvaa jännitteen ja virran suhdetta resistiivisen elementin yli. | Kirchhoffin laki kuvaa virran ja vastaavasti jännitteen käyttäytymistä piirihaarassa. |
| Laki | |
| Ohmin laissa todetaan, että johtimen jännite on verrannollinen sen läpi kulkevaan virtaan. | KCL toteaa, että solmuun virtaavien virtojen summa on nolla, kun taas KVL ilmoittaa, että suljetun silmukan jännitteiden summa on nolla. |
| Sovellukset | |
| Ohmin lakia voidaan soveltaa yhteen resistiiviseen elementtiin tai resistiivisten piirien joukkoon kokonaisuutena. | KCL ja KVL ovat sovellettavissa piirin resistiivisten elementtien sarjaan. |
Yhteenveto - Ohmin laki vs. Kirchhoffin laki
Ohmin ja Kirchhoffin lait ovat kaksi perustavaa teoriaa sähköpiirianalyysissä. Ne kuvaavat jännitteen ja virran ominaisuuksia ja suhdetta yhdessä johtavassa elementissä ja vastaavasti sähköpiirin haarassa. Vaikka Ohmin lakia voidaan soveltaa resistiiviseen elementtiin, Kirchhoffin lakeja sovelletaan sarjaan elementtejä. Tämä on tärkein ero Ohmin lain ja Kirchhoffin lain välillä. KCL: ää ja KVL: ää käytetään yleensä piirianalyysissä yhdessä Ohmin lain kanssa.
Lataa PDF-versio Ohmin ja Kirchhoffin laista
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainausmerkintöjen mukaan. Lataa PDF-versio täältä Ohm-lain ja Kirchhoffs-lain välinen ero.
