הבדל מפתח - חוק אוהם לעומת חוק קירכהוף
כשזה מגיע להבנת החשמל, חשוב מאוד להבין את הקשר בין הפרמטרים הפרימיטיביים, מתח וזרם. העיקרון הבסיסי שמתאר קשר זה הוא חוק אוהם. חוק קירכהוף, לעומת זאת, הוא תיאוריה המתארת תכונות של פרמטרים אלה בנפרד. לפיכך, ההבדל העיקרי בין חוק אוהם לחוק קירכהוף הוא שחוק אוהם מתאר את הקשר בין מתח וזרם על פני אלמנט התנגדות בעוד שחוק קירכהוף מתאר את התנהגות הזרם והמתח בענף מעגל.
מהו חוק אוהם?
חוק אוהם קובע שהזרם הזורם דרך מוליך פרופורציונלי למתח עליו ולהיפך. עיקרון זה נוסד על ידי הפיזיקאי הגרמני גיאורג אוהם וניתן על ידי,
V=IR
איור 01: חוק אוהם
ניתן להשוות את חוק אוהם לזרימת מים בצינור. הפרש הפוטנציאלים בין שני הקצוות מניע את המים דרך הצינור כמו הזרם המופעל על ידי הפרש המתח על פני האלמנט ההתנגדות. יתרה מכך, ההתנגדות המופחתת המגבירה את הזרם שווה ערך לשטח חתך מופחת של הצינור אשר מקטין את זרימת המים.
בהתייחס לציוד בודד או למעגל של אלמנטים בכללותו, חוק אוהם משמש לחישוב ההתנגדות הכוללת על פני האלמנט או המעגל, עם הזרם הנמדד והמתח.עם ההתנגדות המחושבת, ניתן לקבוע או לחזות את צריכת החשמל של המעגל אם ערך ההתנגדות משתנה בכל אמצעי כגון טמפרטורה.
הצורה המורכבת של חוק אוהם חלה על מעגלי AC שבהם V ו-I הם משתנים מורכבים. במקרה זה, R מתייחס לעכבה של המעגל (Z). עכבה היא גם מספר מרוכב שבו רק החלק האמיתי תורם לפיזור כוח אקטיבי.
מהו חוק קירכהוף?
חוק קירכהוף הוצע על ידי הפיזיקאי הגרמני גוסטב קירכהוף. לחוק קירכהוף יש שתי צורות: החוק הנוכחי של קירכהוף (KCL) וחוק המתח של קירכהוף (KVL). KCL ו-KVL מתארים את השימור של זרימת זרם ומתח, בהתאמה.
החוק הנוכחי של קירכהוף (KCL)
KCL קובע שסך הזרם הנכנס לצומת (נקודת חיבור של מספר מעגלי ענף) וסך הזרם שזורם מהצומת שווים.
איור 02: החוק הנוכחי של קירכהוף
חוק המתח של קירכהוף (KVL)
KLV, לעומת זאת, קובע שסכום המתחים על פני לולאה סגורה הוא אפס.
זה מתבטא בצורה אחרת שכן סכום המתחים בין שני צמתים של מעגל שווה לכל מעגל הסתעפות בין שני הצמתים הללו. ניתן לתאר אותו כמו באיור הבא.
איור 03: חוק המתח של קירכהוף
הנה,
v1 + v2 + v3 – v 4=0
KVL ו-KVC שימושיים ביותר בניתוח מעגלים. עם זאת, יש להשתמש בחוק אוהם יחד איתם בפתרון פרמטרי מעגל. לדוגמה של ניתוח מעגל כזה, נתון הנתון הזורם.
בהתחשב בצמתים A ו-B, ניתן ליישם את KCL באופן הבא.
עבור צומת A; I1 + I2=I3
עבור צומת B; I1 + I2=I3
לאחר מכן KVL מוחל על הלולאה הסגורה (1)
V1 + I1 R1 + I3 R3=0
לאחר מכן KVL מוחל על הלולאה הסגורה (2)
V2 + I2 R2+ I3 R3=0
לאחר מכן KVL מוחל על הלולאה הסגורה (3)
V1 + I1 R1 – I2 R2 – V2=0
על ידי פתרון המשוואות לעיל ניתן למצוא כל פרמטר לא ידוע של המעגל. שימו לב שחוק אוהם משמש לקביעת המתחים על פני הנגדים.
מה ההבדל בין חוק אוהם לחוק קירכהוף?
חוק אוהם נגד חוק קירכהוף |
|
| חוק אוהם מתאר את הקשר בין מתח וזרם על פני יסוד התנגדות. | חוק קירכהוף מתאר את ההתנהגות של זרם ומתח בהתאמה בענף מעגל. |
| חוק | |
| חוק אוהם קובע שהמתח על פני מוליך הוא פרופורציונלי לזרם הזורם דרכו. | KCL קובע שסכום הזרם הזורם לצומת שווה לאפס בעוד ש-KVL קובע שסכום המתחים בלולאה סגורה הוא אפס. |
| Applications | |
| חוק אוהם חל על אלמנט התנגדות יחיד או קבוצה של מעגלים התנגדות בכללותו. | KCL ו-KVL ישימים לסדרה של אלמנטים התנגדות במעגל. |
סיכום - חוק אוהם נגד חוק קירכהוף
חוקי אוהם וקירכהוף הם שתי תיאוריות יסוד בניתוח מעגלים חשמליים. הם מתארים את המאפיינים והקשר של מתח וזרם באלמנט מוליך יחיד ובענף של מעגל חשמלי בהתאמה. בעוד שחוק אוהם חל על יסוד התנגדות, חוקי קירכהוף מיושמים על סדרה של אלמנטים. זהו ההבדל החשוב ביותר בין חוק אוהם לחוק קירכהוף. KCL ו-KVL משמשים בדרך כלל בניתוח מעגלים יחד עם חוק אוהם.
הורד גרסת PDF של חוק אוהם נגד חוק קירכהוף
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערות ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין חוק אוהם לחוק קירכהוף.
