Решение задач по электротехнике - Физический смысл первого и второго законов Кирхгофа

Оба закона Кирхгофа формулируются достаточно понятно и имеют простой физический смысл. Первый закон Кирхгофа утверждает, что если рассматривать любой узел цепи (то есть место разветвления, где сходятся три или более проводника), то сумма поступающих в цепь электротоков будет равна сумме исходящих, что, в принципе, является следствием закона сохранения электрического заряда. Например, если у вас Т-образный узел электрической цепи и по двум проводам к нему подходят электрические токи, то по третьему проводу ток потечет в направлении от этого узла, и равен он будет сумме двух входящих токов. Физический принцип этого закона прост: если бы он не соблюдался, в узле непрерывно накапливался бы электрический заряд, а этого очевидно не происходит.

Второй закон не менее прост для понимания. Если мы имеем сложную, разветвленную цепь, ее можно представить в виде простых замкнутых контуров. Ток в цепи может различным образом перераспределяться по этим контурам, и труднее всего определить, по какому именно маршруту потекут токи в сложной цепи. В каждом из контуров электроны могут либо приобретать дополнительную энергию (например, от батареи), либо терять ее (например, на сопротивлении или ином элементе). Второй закон Кирхгофа гласит, что чистое увеличение энергии электронов в любом замкнутом контуре цепи равно нулю. Этот закон также имеет простую физическую интерпретацию. Если бы это было не так, всякий раз, проходя через замкнутый контур, электроны приобретали или теряли бы энергию, и ток бы постоянно возрастал или убывал. В первом случае можно было бы получить вечный двигатель, а это запрещено законами термодинамики; во втором — любые токи в электрических цепях неизбежно затухали бы, а этого не наблюдается.