ملتقى الفيزيائيين العرب - اذا ممكـــــــــــــــــــــــــــــن........!

/
\
/
\
/
\

قوانين كيرشوف

Kirchhoff's Laws

بالرغم من أن قانون أوم يعتبر من أهم القوانين في علوم الكهرباء إلا أنه لايمكن استخدامه لتحليل الدوائر المعقدة.
لذلك قام العالم كيرشوف بوضع قوانينه التي تمكننا من استخدام قانون أوم لحل الدوائر المعقدة.

فما هي إذاً قوانين كيرشوف ؟

القانون الأول هو قانون كيرشوف للتيار

القانون الثاني هو قانون كيرشوف للجهد

والآن لنشرح هذين القانونين بشيء من التفصيل.

قانون كيرشوف للتيار

مجموع التيارات القادمة إلى نقطة معينة (عقدة) يساوي مجموع التيارات الخارجة من نفس العقدة.

لفهم ذلك انظر إلى هذا الشكل

http://us.geocities.com/aammaa911/kirchof01.gif

لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4)
تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة
عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى.

لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي

التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4

أو

التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0

لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب

لاحظ هنا أن التيار 1 هو الوحيد المتجه إلى العقدة بينما هنالك ثلاثة تيارات (تيار 2 ، تيار 3 ، وتيار 4)
تغادر نفس العقدة. أي أنه عندما يدخل التيار 1 إلى العقدة فإنه لايوجد له طريق أخر سوى التوزع والمغادرة عن طريق الفتحات الثلاث الأخرى.

لو ترجمنا هذا إلى معادلة لكتبناها كما يلي

التيار1 = التيار2 + التيار3 + التيار4

أو

التيار1 – التيار2 – التيار3 – التيار4 = 0

لاحظ هنا أننا اعتبرنا التيار الداخل إلى العقدة موجب والتيار المغادر للعقدة سالب

http://us.geocities.com/aammaa911/kirchof02.gif

/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\

قانون كيرشوف للجهد

مجموع الجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر

من هذا القانون يمكننا حساب قيمة التيار في الدائرة.

لو أخذنا هذه الدائرة البسيطة المكونة من بطارية ومقاومتين كما هو موضح بهذا الشكل
وأردنا حساب التيار فيها

http://us.geocities.com/aammaa911/example-loop01.gif

نقوم أولا باختيار اتجاه التيار .لايهم أي اتجاه نختار حيث يمكننا اختيار الإتجاه في الطوق كما نريد.
في هذه الحالة افترضنا عشوائياً أن التيار يسري في اتجاه عقارب الساعة.

كذلك نقوم باختيار الإشارات في المقاومات ولكن كيف ؟ دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه
التيار أولا هو الموجب وطرف المقاومة الآخر هو السالب.

http://us.geocities.com/aammaa911/example-loop02.gif

و الآن إذا تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر في البطارية باتجاه الطرف السالب

http://us.geocities.com/aammaa911/example-loop03.gif

إذا نفترض أن فرق الجهد في البطارية يكون سالباً

أي أن جهد البطارية ج = - 12 فولت

عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم) يدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي:

ج1 = التيار * 5

يستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاً ويساوي:

ج2 = التيار * 10

الآن قانون كيرشوف للجهد يقول بأن مجموع الجهد داخل أي طوق مغلق في الدائرة الكهربائية يساوي صفر

دعنا نطبق ذلك:

-ج + ج1 + ج2 = صفر

أي أن

- 12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر

- 12 + التيار (5 + 10) = صفر

فنجد أن

التيار = 12 / 15 = 0.8 أمبير

ملاحظة: حصلنا هنا على قيمة موجبة للتيار و هذا يعني أننا افترضنا الاتجاه الصحيح لسريان التيار في اتجاه عقارب الساعة

لو حدث أننا اخترنا الإتجاه المعاكس لحصلنا على قيمة سالبة للتيار. لنجرب ذلك بافتراض أن التيار يسري بعكس عقارب الساعة فماذا سيحدث؟

http://us.geocities.com/aammaa911/example-loop05.gif

لو تحركنا في الطوق ابتداءاً ً من البطارية نجد أن التيار يمر في البطارية باتجاه الطرف الموجب كما هو موضح هنا

http://us.geocities.com/aammaa911/example-loop06.gif

إذا نفترض أن فرق الجهد في البطارية يكون موجباً

أي أن جهد البطارية ج = 12 فولت

كما ذكرنا سابقاً دائماً افترض أن طرف المقاومة الذي يصل إليه التيار أولا هو الموجب وطرف المقاومة
الآخر هو السالب. فماذا يحدث عندما يصل التيار إلى المقاومة الأولى (5 أوم). يدخل إليها من الطرف
الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً ويساوي:

ج1 = التيار * 5

يستمر التيار في السريان حتى يصل إلى المقاومة الثانية (10 أوم) ويدخل إليها من الطرف الموجب فيكون فرق الجهد فيها موجباً أيضاً ويساوي:

ج2 = التيار * 10

الآن لو طبقنا قانون كيرشوف للجهد

ج + ج1 + ج2 = صفر

أي أن

12 + (التيار *5) + (التيار * 10) = صفر

12 + التيار (5 + 10) = صفر

فنجد أن

التيار = - 12 / 15 = - 0.8 أمبير

حصلنا على نفس قيمة التيار ولكن بقيمة سالبة مما يعني أن افتراضنا بأن التيار يسري بعكس اتجاه عقارب السعة لم يكن صحيحاً.

http://whatis.techtarget.com/WhatIs/images/kirchhof.gif

/
\
/
\
/
\