قانون كيرشوف للتيار والجهد

قوانين كيرشوف

تعتبر قوانين كيرشوف في الفيزياء من أهم القوانين الرياضية المستخدمة لحساب شدة التيار وقيمة الجهد في الدارات الكهربائية، فقد كان في السابق يستخدم قانون أوم لإتمام الحسابات في الدارات البسيطة المركبة إما على التوازي أو على التوالي، الأمر الذي لا يصلح للدارات المعقدة، لذلك توصل العالم الألماني جوستاف كيرشوف.^[١]في العام 1845م إلى قانونين لهذه الدارات، وهما: قانون كيرشوف للتيار (Kirchhoff Current Law)، وقانون كيرشوف للجهد (Kirchhoff Volt Law)، ويدخلان في العديد من التطبيقات الحياتية، لذلك وفي هذا المقال سنعرفكم بشكلٍ مفصل على القانون الأول والثاني وطريقة تطبيقه.^[٢]

قانون كيرشوف للتيار

ينص هذا القانون على أنّ قيمة التيار أو الشحنة الكهربائية التي تدخل إلى عقدةٍ معينة في الدارة تساوي قيمة التيار الذي يخرج منها، وبكلماتٍ أخرى فإن ذلك يعني أن مجموع التيارات الجبرية في أي نقطة تفرع يساوي صفراً، أو أن مجموع التيارات الجبرية الداخلة إلى عقدةٍ معينة، تعادل مجموع التيارات الجبرية الخارجة منها، ويتم التعبير عنه رياضياً من خلال القانون الآتي: التيار الداخل إلى العقدة (C)=مجموع التيارات الخارجة (c1+ c2+ c3+ ….). فإذا فرضنا دخول تيارٍ (t1) إلى عقدةٍ واحدة يتفرع منها ثلاثة خطوط وهي: (t2) ,(t3) ,(t4)، فإنّه حسب قانون كيرشوف يكون المجموع الكلي للتيارات مساوياً للتيار الأساسي، ويكون كالآتي: t2+ t3+ t4 = t1 بعد تصفير المعادلة، فإنّها تصبح كالآتي: t1- t2- t3- t4 =0 ، ومن هذا نستنتج أنّ مجموع التيارات يساوي صفر.^[٣]

قانون كيرشوف للجهد

هو القانون الثاني، والذي يختص بالجهد الكهربائي، وهو معروفٌ أيضاً باسم قانون ماكسويل الثالث، حيث ينص على أنّ مجموع الجهود الجبرية الداخلة في أي حلقةٍ مغلقة يكون مساوياً للصفر، الأمر الذي يؤكد على مبدأ الحفاظ على الطاقة في الدارات الكهربائية، ومن الممكن التعبير عن هذا القانون كالآتي: المجموع الجبري للقوى الدافعة الكهربائية=المجموع الجبري للجهود المفقودة في المسار المغلق، ويتم التعبير عنه رياضياً من خلال المعادلة الآتية: 0 = v1+ v2+ v3+ v3+ …. ومن هذا نستنتج أنّ مجموع الجهود= صفر.^[٤]

طريقة استخدام قانون كيرشوف الثاني

فيما يلي شرح لخطوات حل الدوائر الكهربائية بإستخدام قانون كيرشوف الثاني:^[٥]

• نحدد الاتجاه أو المسار الخاص بالجهد في الدارة الكهربائية، وبناءً عليه يتم استكمال الحل.
• نبدأ من نقطةٍ معينة بشكلٍ عشوائي، ونرى اتجاه الجهد، فإذا كان مع الاتجاه المحدد مسبقاً فيكون موجباً أما إذا كان عكسه فيكون سالباً.
• تدوين الجهود مع إشاراتها السالبة والموجبة، وجمعها، وبهذا نكون حصلنا على قيمة الجهد الكلي.

المراجع

1. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica, “Gustav Kirchhoff”، www.britannica.com, Retrieved 24-6-2018. Edited.
2. ↑ khan academy, “Kirchhoff’s laws”، www.khanacademy.org, Retrieved 24-6-2018. Edited.
3. ↑ ” 1 Kirchhoff’s Current Law”, isaacphysics.org, Retrieved 24-6-2018. Edited.
4. ↑ ” 2 Kirchhoff’s Voltage Law”, isaacphysics.org, Retrieved 24-6-2018. Edited.
5. ↑ ” 2 Using Kirchhoff’s laws to derive equivalent resistances”, isaacphysics.org, Retrieved 24-6-2018. Edited.