Kirchhoff Kanunları



Birden fazla devrenin oluşturduğu kolları üzerinde e.m.k. kaynakları ve dirençler bulunduran karışık elektrik devresine elektrik şebekesi (elektrik ağı) denilmektedir. Şebekede üç veya daha fazla iletkenin birleştiği noktaya da düğüm noktası denilmektedir. Böyle karışık bir devrenin incelenmesi, çeşitli kollardan geçen akım şiddetlerinin hesaplanması sadece Ohm yasasının uygulanması ile bulunamaz. Bu nedenle l845 yılında Alman fizikçi Gustav Robert Kirchhoff tarafından kendi adı ile anılan iki yasa geliştirmiştir.
Kirchhoff ’un Birinci Yasası: Bir şebekenin herhangi bir noktasına doğru gelen akımların cebirsel toplamı sıfırdır.

∑ I = 0

Kirchhoff ’un İkinci Yasası : Bir şebekenin herhangi bir kapalı devresindeki e.m.k’ ların cebirsel toplamı ,aynı kapalı devredeki R.I çarpımlarının cebirsel toplamına eşittir.

∑ε = ∑ R.I
Birinci yasa, bir düğüm noktasına gelen akım şiddetleri toplamının bu noktadan ayrılan akım şiddetleri toplamına eşit olduğunu belirtir. İkinci yasa ise, bir kapalı devrenin her hangi bir noktasından hareketle bu devre çevresinde dolaşıldıktan sonra aynı noktaya gelinirse, e.m.k’ ların cebirsel toplamını devrenin dirençleri boyunca olan potansiyel düşmelerinin cebirsel toplamına eşit olacağını belirtir. Bu tanımlama enerjinin korunumunu içermektedir.

Kirchhoff yasalarını uygularken; ilk yapılacak iş, şebekedeki bilinmeyen bütün akımlara ve e.m.k’ lara cinslerine uygun keyfi bir harf ve yön vermek ve bunları şebekenin şeması üzerinde belirtmektir. Şebekeye ait kapalı devrelerin her birinde yine keyfi olarak saat ibreleri yönünde veya tersinde bir dolanma yönü seçilir. Bu gözün çevresinde tam dolanmada seçilen yönle aynı olan akıl şiddetleri (+) , zıt yönde olanlarda (-) olarak seçilir. Bu dolanmada bir e.m.k. kaynağının eksi kutbundan girilip (+) kutbundan çıkılırsa bu e.m.k. (+) alınır, (+) kutbundan girilip (-) kutbundan çıkılırsa e.m.k. (-) alınır. Bütün bunlardan sonra Kirchhoff ’un birinci ve ikinci yasaları uygulanarak çözüme gidilir. Bir şebekede n tane düğüm noktası varsa matematiksel olarak bunlardan ( n - l ) tanesine Kirchhoff ’un birinci yasası uygulanır. Yapılan hesaplamalar sonunda birçok yön keyfi seçildiğinden, örnek olarak akım şiddeti eksi olarak çıkabilir, buna göre keyfi olarak seçtiğimiz akım yönüne göre, gerçek akım yönü zıttır fakat sayısal değerimiz doğrudur.
Bu bilgilerimize göre bir örnek olmak üzere Şekil – 01’ deki şebekenin kollarından geçen akım şiddeti değerlerini hesaplayalım.


Alıntı.