Kirchoffin lait

Kirchoffin lait ovat sähkötekniikan peruslakeja. Yleensä lait esitetään kaavojen muodossa, jolloin kaavojen sisältämä viisaus ei välttämättä aukene. Lait ovat kuitenkin hyvin yksinkertaisia, ja pääteltävissä terveen järjen käytöllä.

Kirchoffin virtalaki: Solmupisteeseen tulevien virtojen summa on sama, kuin solmupisteestä lähtevienvirtojen summa. Kun kaikkien virtojen suunta merkitään solmupistettä kohti, saadaan laki muotoon:

Tästä seuraa myös se, että sarjaan kytkettyjen komponenttien läpi kulkee aina sama virta.

Lyhykäisesti selitettynä: jos virtaa kulkee johtoa pitkin ja johto haarautuu, jakautuu virta haaroituspisteessä. Tätä selventää myös alla oleva animaatio.

Kirchoffin jännitelaki: Piirissä vaikuttava kokonaisjännite on yhtä suuri kuin piirin jännitehäviöiden summa.

Kun sähköisessä piirissä kierretään suljettu silmukka, niin jännitteidensumma on nolla.

Tämä tarkoittaa myös sitä, että rinnankytkettyjen komponenttien yli on aina sama jännite

Seuraava kuva yrittää hahmottaa Kirchoffin jännitelakia. Piirissä on jännitelähde U_S ja neljä vastusta. Mitattaessa kaikkien yksittäisten vastuksien yli olevat jännitteet ja laskemalla nämä yhteen, saadaan tulokseksi lähteen jännite U_S.

    U_S=U₁+U₂+U₃+U₄

On tärkeää huomata, että virta kulkee komponentin (esimerkiksi vastus) läpi ja jännite vaikuttaa komponentin päiden välillä. Yllä olevassa kuvassa kaikkien komponenttien läpi kulkee sama virta (I), mutta jokaisen komponentin päiden välillä on eri jännite (U_S,U₁,U₂,U₃,U₄).

Esimerkki Kirchoffin lakien käytöstä

Theveninin ja Nortonin menetelmät