Основни закони при електрическите вериги

Основните закони, с помощта на които се анализират електромагнитните процеси в електрическите вериги, са законите на Ом и на Кирхоф.

Закон на Ом – служи за определянето на зависимостта между напрежението, тока и съпротивлението в електрическата верига.

Същността на закона е проста: създаваният от напрежението ток е обратно пропорционален на съпротивлението, което той трябва да преодолява, и е право пропорционален на пораждащото го напрежение. Трябва също да се има предвид, че законът на Ом е фундаментален и може да се прилага към всяка физична система, в която действат някакви потоци енергия, преодоляващи съпротивление. Законът може да се прилага за изчисление на хидравлични, пневматични, магнитни, електрически, светлинни, топлинни потоци и т. н.

Законът на Ом за част от електрическата верига има вида:

• I = U / R
• U = R.I
• R = U / I

Където:

• U – напрежението или разликата между потенциалите, измерва се във (V) волти ;
• I – силата на тока, измерва се в (A) ампери ;
• R – съпротивлението, измерва се в (ᾨ) омове.

Законът на Ом се прилага също и към цялата верига, но в малко видоизменена форма:

• I = E / (R + r)

Където:

• Е – електродвижещото напрежение във веригата;
• I – силата на тока във веригата;
• R – съпротивлението на всички елементи от веригата;
• r - вътрешното съпротивление на източника на захранване.

За по-лесно запомняне закона на Ом се изобразява в триъгълник - виж. фиг. 1 в галерията под статията. 

Първи закон на Кирхоф - гласи, че алгебричната сума от токовете, свързани с един възел от електрическата верига, е равна на нула - виж фиг. 2 в галерията под статията. 

В тази сума входящите токове се вземат с един знак (например положителен), а изходящите с противоположен.

Фиг. 3 Пример за първи закон на Кирхоф - виж галерията под статията

За примера от фиг. 3 уравнението със закона на Кирхоф ще изглежда по следния начин:

I₁ + I₃ = I₂ + I₄ + I₅

I₁ и I₃ в случая са с плюс, защото избрахме входящите токове да се вземат с положителен знак, следователно изходящите токове следва да са с минус.

Втори закон на Кирхоф - гласи, че алгебричната сума от е.д.н. в един затворен контур на електрическа верига е равна на алгебричната сума от напрежителните падове в клоновете, образуващи контура - виж. фиг.4 в галерията под статията.

Където:

• е_к - е.д.н. в един затворен контур
• U_k = R_k * I_k

За определянето на знаците се въвежда произволна посока на сумиране (обикаляне) на контура. Когато посоката на е.д.н. или токовете съвпада с така избраната положителна посока на сумиране, те се записват със знак плюс. В противен случай се вземат със знак минус.

Фиг. 5 Пример за втори закон на Кирхоф - виж галерията под статията 

За примера от фиг.5 избираме положителна посока на сумиране и уравнението по втория закон на Кирхоф има вида:

Е₁ – Е₃ – Е₄ = R₁ * I₁ – R₂ * I₂ + R₃ * I₃

Виж фиг. 6