Kirchhoffs första lag: Kirchoffs strömlag enkelt förklarat med exempel!

Kirchhoffs första lag, även känd som Kirchhoffs strömlag är en av de grundläggande lagarna som styr beteendet hos elektriska kretsar. Lagen är uppkallad efter den tyska den tyska fysikern Gustav Kirchhoff, har denna lag varit en hörnsten i elektrisk och elektronisk ingenjörskonst sedan början på 1800-talet. Det är en viktigt lag som används för att förstå hur ström beter sig i kretsar.

Definition och förklaring av strömlagen

Kirchhoffs strömlag definieras på ett enkelt och kortfattat sätt och lyder:

Den totala strömmen som kommer in i en nod (eller en punkt) i en krets är lika med den totala strömmen som lämnar noden.

Med andra ord, ström försvinner inte i en krets. Ström kan delas mellan olika vägar, men summan av all ström in och ut från en punkt kommer alltid att vara noll.

Fysikaliska principer bakom lagen

Bakom denna lag ligger en fundamental fysisk princip, nämligen principen om laddningsbevarande. Denna princip säger att den totala elektriska laddningen i ett isolerat system är konstant och kan alltså varken skapas eller förstöras. I kontexten av en elektrisk krets innebär detta att laddningen (eller strömmen) som kommer in i en punkt måste gå någonstans – den kan antingen fortsätta längs samma väg eller delas upp och flöda ut längs olika vägar.

[Lägg till en bild av en enkel elektrisk krets med en nod markerad och pilarna visar strömriktningen in och ut ur noden.]

Användning av strömlagen i elektriska kretsar

Kirchhoffs strömlag är oerhört användbart när vi löser problem som involverar elektriska kretsar, särskilt de kretsar med flera grenar. Tänk på en krets med flera resistorer kopplade parallellt [Lägg till bild]. Strömmen från batteriet delas upp mellan de olika grenarna, men tack vare Kirchhoffs strömlag vet vi att den totala strömmen som går in i varje nod (där grenarna delas) är lika med den totala strömmen som kommer ut. Ett tipps är att räkna alla strömmar som är på väg in till en nod med ett plusstecken, och alla strömmar på väg ut ur noden med minustecken. Annars är det lätt att det blir fel!

En nod är en punkt där en elektrisk krets antingen förgrenas eller flera ledare sammanfogas.

Exempeluppgift – Kirchhoffs strömlag

Låt oss betrakta ett exempel: en krets med ett 12V batteri och tre resistorer (R1 = 2Ω, R2 = 3Ω, och R3 = 4Ω) kopplade parallellt.

  1. Först beräknar vi den totala resistansen i kretsen. Eftersom resistorerna är parallellkopplade, är den totala resistansen 1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.
  2. Sedan använder vi Ohms lag(V = IR) för att beräkna den totala strömmen från batteriet. I_total = V / R_total.
  3. Därefter kan vi använda Ohms lag igen för att beräkna strömmen genom varje resistor. I1 = V / R1, I2 = V / R2, och I3 = V / R3.
  4. Slutligen kontrollerar vi Kirchhoffs strömlag. Summan av strömmarna I1, I2, och I3 bör vara lika med I_total. Om det är fallet, vet vi att vi har löst problemet korrekt.

[Bild av en parallellkrets med tre resistorer och etiketter som visar de beräknade strömmarna genom varje resistor.]

Vanliga missuppfattningar och fel

En vanlig missuppfattning när det gäller Kirchhoffs strömlag är att det bara gäller för nodpunkter där kretsen delas. I verkligheten gäller lagen för varje punkt i kretsen, eftersom strömmen är konstant längs en ledare i en seriekopplad krets.

En annan, vanlig missuppfattning är att strömmen alltid delas lika mellan alla grenar i en parallellkopplad krets. I själva verket fördelas strömmen baserat på resistansen i varje gren – grenar med lägre resistans kommer att ha högre ström. Detta kan liknas vid en motorväg, tänk att du får välja mellan att antingen köra på motorväg A med lite trafik eller motorväg B med mycket trafik. Det är såklart du väljer motorväg A! På samma sätt kommer strömmen ta den väg med minst resistans!

Se formelsamlingen i fysik för formler som är användbara i elläran!

Sammanfattningsvis

För att sammanfatta, Kirchhoffs första lag, eller strömlagen, är det en grundläggande princip inom elläran. Den hjälper oss att förstå hur ström flödar och fördelas i komplexa kretsar. Det som är viktigast att komma ihåg, den magiska ”formeln” med Kirchhoffs strömlag är ”Den totala strömmen som kommer in i en nod (eller en punkt) i en krets är lika med den totala strömmen som lämnar noden.” Genom att förstå och korrekt tillämpa denna lag, kan vi lösa en mängd olika problem i både fysiken!

Kirchoffs andra lag – Kirchoffs spänningslag, kan du läsa om här!

Annons
GratisAccess to basic materials.$0Join
PremiumFull access, premium materials, and support.$10Join