I prawo Kirchhoffa i obwody rozgałęzione

1.I prawo Kirchhoffa

W każdym węźle obwodu suma natężeń prądów wpływających jest równa sumie natężeń prądów wypływających. Wynika to z zasady zachowania ładunku: ładunek nie gromadzi się trwale w punkcie połączenia przewodów.

2.Węzeł obwodu

Miejsce w obwodzie, w którym łączą się co najmniej trzy przewody lub gałęzie. To właśnie dla węzłów zapisuje się I prawo Kirchhoffa, analizując rozdział natężenia prądu.

3.Gałąź obwodu

Część obwodu między dwoma węzłami, przez którą może płynąć prąd. W obwodzie rozgałęzionym różne gałęzie mogą przewodzić różne natężenia prądu.

4.Obwód rozgałęziony

Obwód, w którym istnieje więcej niż jedna droga przepływu prądu. W takich obwodach prąd może dzielić się na kilka gałęzi, a w węzłach obowiązuje I prawo Kirchhoffa.

5.Natężenie prądu

Wielkość fizyczna informująca, jaki ładunek przepływa przez przekrój przewodnika w jednostce czasu. Jednostką jest amper, czyli $1\,\mathrm{A}$. W zadaniach z prawem Kirchhoffa porównuje się natężenia w różnych gałęziach.

6.Zasada zachowania ładunku

Całkowity ładunek elektryczny w układzie izolowanym pozostaje stały. I prawo Kirchhoffa jest zastosowaniem tej zasady do obwodu elektrycznego: ładunek dopływający do węzła równa się ładunkowi odpływającemu.

7.Suma prądów wpływających

To dodawanie natężeń wszystkich prądów skierowanych do węzła. Ta suma musi być taka sama jak suma natężeń prądów opuszczających węzeł.

8.Suma prądów wypływających

To dodawanie natężeń wszystkich prądów skierowanych od węzła. Zgodnie z I prawem Kirchhoffa jest równa sumie prądów wpływających do tego samego węzła.

9.Zapis równania węzłowego

Dla prostego węzła można zapisać np. $I=I_1+I_2$, gdy jeden prąd dopływa do węzła, a dwa z niego wypływają. Taki zapis zależy od przyjętych kierunków przepływu.

10.Kierunek umowny prądu

Umownie przyjmuje się, że prąd płynie od bieguna dodatniego do ujemnego źródła. W analizie obwodu ważna jest konsekwencja w oznaczaniu kierunków, bo od niej zależy poprawny zapis równań.

11.Sieć domowa jako obwód rozgałęziony

Instalacja domowa ma wiele gałęzi, dzięki czemu urządzenia mogą działać niezależnie. Prąd dopływający do miejsca rozgałęzienia rozkłada się między odbiorniki zgodnie z I prawem Kirchhoffa.

12.Przewód uziemiający

Przewód ochronny połączony z ziemią, zwiększający bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elektrycznych. Nie służy do normalnej pracy odbiornika, lecz do ochrony w sytuacji uszkodzenia.

13.Wyłącznik różnicowoprądowy

Element zabezpieczający, który reaguje, gdy prąd wpływający do obwodu i wypływający z niego nie są sobie równe. Taka różnica może oznaczać upływ prądu, groźny dla człowieka lub instalacji.

14.Połączenie równoległe odbiorników

Sposób połączenia, w którym odbiorniki znajdują się w osobnych gałęziach między tymi samymi punktami obwodu. W takim układzie prąd całkowity rozdziela się na prądy gałęziowe.

15.Prąd całkowity

Natężenie prądu dopływającego do miejsca rozgałęzienia lub odpływającego z miejsca połączenia gałęzi. Jest równe sumie natężeń w odpowiednich gałęziach obwodu.

16.Analiza schematu obwodu

Aby zastosować I prawo Kirchhoffa, trzeba wskazać węzły, zaznaczyć kierunki prądów i zapisać równanie bilansu natężeń. To podstawowa metoda rozwiązywania prostych zadań o obwodach rozgałęzionych.