Avainero – Ohmin laki vs Kirchhoffin laki
Sähkön ymmärtämisen kann alta on erittäin tärkeää ymmärtää primitiivisten parametrien, jännitteen ja virran välinen suhde. Tätä suhdetta kuvaava perusperiaate on Ohmin laki. Kirchhoffin laki puolestaan on teoria, joka kuvaa näiden parametrien ominaisuuksia yksitellen. Siten avainero Ohmin lain ja Kirchhoffin lain välillä on se, että Ohmin laki kuvaa jännitteen ja virran välistä suhdetta resistiivisen elementin läpi, kun taas Kirchhoffin laki kuvaa virran ja jännitteen käyttäytymistä piirihaarassa.
Mikä on Ohmin laki?
Ohmin laki sanoo, 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 päiden välinen potentiaaliero ajaa vettä putken läpi kuten virtaa, jota ohjaa resistiivisen elementin jännite-ero. Lisäksi pienentynyt vastus, joka lisää virtaa, vastaa putken pienentynyttä poikkileikkausalaa, joka vähentää veden virtausta.
Yksittäisen laitteen tai elementtipiirin os alta Ohmin lakia käytetään laskemaan elementin tai piirin poikki kokonaisresistanssi mitatun virran ja jännitteen avulla. Lasketulla resistanssilla voidaan määrittää tai ennustaa piirin virrankulutus, jos vastusarvoa muutetaan millä tahansa keinolla, kuten lämpötilalla.
Ohin lain monimutkaista muotoa voidaan soveltaa vaihtovirtapiireihin, joissa V ja I ovat kompleksisia muuttujia. Siinä tapauksessa R viittaa piirin (Z) impedanssiin. Impedanssi on myös kompleksiluku, jossa vain reaaliosa vaikuttaa aktiiviseen tehonhäviöön.
Mikä on Kirchhoffin laki?
Kirchhoffin lain ehdotti saksalainen fyysikko Gustav Kirchhoff. Kirchhoffin lakia on kaksi muotoa: Kirchhoffin nykyinen laki (KCL) ja Kirchhoffin jännitelaki (KVL). KCL ja KVL kuvaavat vastaavasti virran kulun ja jännitteen säilymistä.
Kirchhoffin voimassa oleva laki (KCL)
KCL ilmoittaa, että solmuun (useiden haarapiirien kytkentäpisteeseen) tuleva kokonaisvirta ja solmusta ulos tuleva kokonaisvirta ovat yhtä suuret.
Kuva 02: Kirchhoffin nykyinen laki
Kirchhoffin jännitelaki (KVL)
KLV puolestaan väittää, että suljetun silmukan jännitteiden summa on nolla.
Tämä ilmaistaan toisessa muodossa, koska piirin kahden solmun välisten jännitteiden summa on yhtä suuri kuin jokainen haarapiiri näiden kahden solmun välillä. Se voidaan kuvata kuten seuraavassa kuvassa.
Kuva 03: Kirchhoffin jännitelaki
Tässä,
v1 + v2 + v3 – v 4=0
KVL ja KVC ovat erittäin hyödyllisiä piirianalyysissä. Ohmin lakia on kuitenkin käytettävä yhdessä niiden kanssa piiriparametrien ratkaisemisessa. Esimerkiksi tällaisesta piirianalyysistä on annettu virtaava luku.
Kun otetaan huomioon solmut A ja B, KCL:ää voidaan soveltaa seuraavasti.
Solmulle A; I1 + I2=I3
Solmulle B; I1 + I2=I3
Sitten KVL:ää sovelletaan suljettuun silmukkaan (1)
V1 + I1 R1 + I3 R3=0
Sitten KVL:ää sovelletaan suljettuun silmukkaan (2)
V2 + I2 R2+ I3 R3=0
Sitten KVL:ää sovelletaan suljettuun silmukkaan (3)
V1 + I1 R1 – I2 R2 – V2=0
Ratkaisemalla yllä olevat yhtälöt voidaan löytää mikä tahansa piirin tuntematon parametri. Huomaa, että Ohmin lakia käytetään määritettäessä jännitteitä vastusten yli.
Mitä eroa Ohmin lailla ja Kirchhoffin lailla on?
Ohmin laki vs. Kirchhoffin laki |
|
| Ohmin laki kuvaa jännitteen ja virran välistä suhdetta resistiivisen elementin läpi. | Kirchhoffin laki kuvaa virran ja jännitteen käyttäytymistä piirihaaroissa. |
| Laki | |
| Ohmin laki sanoo, että johtimen yli kulkeva jännite on verrannollinen sen läpi kulkevaan virtaan. | KCL väittää, että solmuun kulkevien virran summa on nolla, kun taas KVL väittää, että suljetun silmukan jännitteiden summa on nolla. |
| Applications | |
| Ohmin lakia voidaan soveltaa yhteen resistiiviseen elementtiin tai resistiivisten piirien joukkoon kokonaisuutena. | KCL ja KVL soveltuvat resistiivisten elementtien sarjaan piirissä. |
Yhteenveto – Ohmin laki vs. Kirchhoffin laki
Ohmin ja Kirchhoffin lait ovat kaksi sähköpiirianalyysin perusteoriaa. Ne kuvaavat jännitteen ja virran ominaisuuksia ja suhdetta yhdessä johtavassa elementissä ja vastaavasti sähköpiirin haarassa. Ohmin lakia sovelletaan resistiiviseen elementtiin, kun taas Kirchhoffin lakeja sovelletaan elementtien sarjaan. Tämä on tärkein ero Ohmin lain ja Kirchhoffin lain välillä. KCL ja KVL käytetään yleensä piirianalyysissä yhdessä Ohmin lain kanssa.
Lataa PDF-versio Ohmin laista vs Kirchhoffin laki
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä Ohmin lain ja Kirchhoffin lain ero.
