مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
قوانين كيرشوف: تحليل الدوائر الكهربائية المعقدة
قوانين كيرشوف (Kirchhoff’s laws) هما قانونان أساسيان في تحليل الدوائر الكهربائية، يستخدمان لحساب التيارات والفولتية في أي دائرة كهربائية معقدة. سميت باسم العالم الفيزيائي الألماني غوستاف كيرشوف.
1. القانون الأول: قانون التيارات (KCL)
“مجموع التيارات الداخلة إلى عقدة يساوي مجموع التيارات الخارجة منها”.
بمعنى: Σ I_in = Σ I_out أو Σ I = 0 (إذا أخذنا الإشارة بعين الاعتبار).
هذا القانون يعبر عن مبدأ حفظ الشحنة الكهربائية: الشحنة لا تفنى ولا تستحدث، وما يدخل إلى العقدة يجب أن يخرج منها.
2. القانون الثاني: قانون الفولتيات (KVL)
“مجموع التوترات في حلقة مغلقة يساوي صفراً”.
Σ V = 0 (مع مراعاة الإشارة).
هذا القانون يعبر عن مبدأ حفظ الطاقة: الشغل الذي تبذله القوة الكهربائية على شحنة في مسار مغلق يساوي صفراً.
3. طريقة تطبيق القوانين
1. تحديد العقد (Nodes) في الدائرة.
2. تحديد الحلقات المستقلة (Loops).
3. افتراض اتجاه للتيار في كل فرع.
4. تطبيق KCL على العقد.
5. تطبيق KVL على الحلقات.
6. حل جملة المعادلات الناتجة.
4. مثال تطبيقي
دارة بثلاث مقاومات R₁=4Ω, R₂=6Ω, R₃=2Ω ومولدين E₁=12V, E₂=6V. بتطبيق KCL و KVL نحصل على معادلات يمكن حلها لإيجاد التيارات في كل فرع.
5. تمارين مقترحة
التمرين 1: دائرة بمقاومتين R₁=10Ω و R₂=20Ω موصولتين على التوالي مع مولد 30V. احسب التيار في الدائرة باستخدام KVL.
التمرين 2: قارن بين قانون كيرشوف للتيارات وقانون كيرشوف للفولتيات.
التمرين 3: حل دائرة كهربائية بثلاث مقاومات ومولد واحد باستخدام KCL و KVL.
للمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، يمكنكم الاطلاع على دروس مشابهة: قوانين نيوتن للحركة و الحلقات في بايثون.