Объясните закон Кирхгофа на простом английском

У меня проблемы с объяснением законов Кирхгофа моему двоюродному брату, который учится на первом курсе инженерного дела. Может кто-нибудь объяснить мне в простом простом английском. Заранее большое спасибо :)

Текущий закон Кирхгофа (KCL): сумма токов в узле равна нулю.

Скажем, у вас есть 5 проводов, соединяющихся в узле, как показано, и , и подают ток на узел. Этот ток должен куда-то идти и будет идти от узла по и : $I_1$$I_3$$I_4$$I_2$$I_5$

$I_2 + I_5 = I_1 + I_3 + I_4$

такой, что

$I_1 - I_2 + I_3 + I_4 - I_5 = 0$

(Знаки минус для и обусловлены перевернутыми стрелками для этих токов.) $I_2$$I_5$

Более общая форма KCL гласит, что ток, входящий в замкнутую границу , равен току, выходящему из нее:

Закон напряжения Кирхгофа (KVL): сумма напряжений в замкнутой цепи равна нулю. Если у вас есть цепь, состоящая из батареи и резистора в качестве нагрузки, то напряжение на резисторе равно (знак минус означает, что если вы идете по схеме по часовой стрелке, вы переходите от к для батареи, но от до для резистора).$\mathrm{-V_{bat}}$$-$$+$$+$$-$

Общее напряжение: .$\mathrm{+V_{bat} - V_{bat} = 0}$

Это относится к каждому пути замкнутого контура, который вы можете найти в проекте, независимо от того, насколько сложным и сколько существует веток.

Закон Кирхгофа: то, что входит, должно выйти.

Подумайте о тротуаре с людьми, движущимися по нему. Предположим, что все продолжают двигаться, никогда не останавливается. Теперь возьмите одну точку на тротуаре. Подсчитайте количество людей, приходящих в эту точку, и количество людей, выходящих из этой точки. Два числа должны быть равны! Поскольку вы не можете внезапно создать лишних людей или испарить существующих людей (юридически), число людей постоянно, и то, что подходит к этому моменту, должно выходить из этого уровня.

 |   |
 |   |
 |   |
 xxxxx
 xxxxx   <---- measuring point
 xxxxx
 |   |
 |   |
 |   |

Другими словами, «хххх», скажем, один квадрат на тротуаре. Никто не может задерживаться там. Каждый, кто выходит на эту площадь, должен выйти! Таким образом, очевидно, что число равно числу вне!

Теперь разделите одну сторону на два тротуара. Мне трудно рисовать здесь, я надеюсь, что это получается правильно:

     |  |
     |  |
     xxxx
     xxxx   <-- measuring point
     xxxx
     |  |
    /    \
   /   ^  \
  /   / \  \
 /   /   \  \

Теперь люди гуляют в верхней и нижней парах. Это все еще верно, число людей, пересекающих точку «хххх», должно быть таким же, как и снаружи, поэтому, если верх - это вход, а два нижних - это выходы, мы можем сказать, что сумма людей, выходящих из двух вывод равен числу идущему сверху.

Вообразите ЛЮБОЕ ЧИСЛО входов и выходов, все соединяются в точке XXX. Все еще предполагая, что все продолжают двигаться, число людей, пересекающих INT единственный квадрат тротуара, названный "xxx", должно равняться количеству людей, пересекающих вне квадрата xxx.

Любая единственная точка в проводе похожа на наш единственный квадрат на нашем тротуаре. Если вы посмотрите на любую точку в любом месте вдоль нее, так как много электронов входят в эту точку, также выходят из этой точки! Потому что никто не "задерживается". Просто, а?

Это не сложнее, чем это: сунуть палец в воду в реке. Столько воды устремляется в ваш палец, сколько уходит! Буквально, ток в любой точке, подобласти, области, группе точек, что угодно, является тем же самым входом, что и уход, если только он не «объединяется», то есть испытывает емкость! Входит много притоков, выходит много потоков, не имеет значения, вода через любую точку испытывает выход = вход.

Посмотрите на первую диаграмму выше в ответе Стивенва, с фиолетовыми стрелками, некоторые указывают внутрь, а некоторые указывают на. Переставьте их так, чтобы все стрелки, указывающие на IN, были слева, а все стрелки, указывающие на OUT, - справа. Думайте об этом как о наших тротуарах. Только для электронов *. Число (людей или электронов), приходящих слева, должно равняться числу, выходящему справа. Это очевидно, а? Потому что ни одному из них не разрешено задерживаться в этой точке в центре (то есть у него нет емкости, получите его, емкость!).

Capisci?

*) Потому что электроны тоже люди!

Я постараюсь ответить на это как можно проще. Вот как я это понял несколько лет назад. Я учусь на компьютерного инженера.

Есть два метода: KCL (имеет дело с током) и KVL (имеет дело с напряжением).

Основная идея заключается в том, что всегда INPUT = OUTPUT.

Таким образом, с батареей или источником напряжения (вход) всегда равен тому, что входит в другие части схемы, или любой потерянной мощности (выход).

Таким образом, применяя эту концепцию с KVL:
источник напряжения [вход] = напряжение на всех компонентах схемы [выход]

Заниматься работой только для того, чтобы найти напряжения на разных компонентах и ​​их соответствующие полярности в зависимости от направления тока.

Теперь с KCL та же самая концепция ввода-вывода идет с другим подходом: то, что идет в узле [точка], должно выйти.

Так что любой ток, который идет в узле, должен выходить наружу. Будь то 2 или 5 токов, идущих в узел, должно быть хотя бы одно направление, в котором он выходит. Пример:
Текущий в1 + Текущий в2 = Текущий выход 3

Таким образом, на чертеже всегда должна быть хотя бы одна стрелка, указывающая на узел, и хотя бы одна стрелка из узла.

Теперь, как представить их стрелки "в узел" и стрелки "из узла".
«Into current»: (напряжение от исходного узла - напряжение узла) / сопротивление
«Out from node токи»: (напряжение узла - напряжение узла назначения) / сопротивление

Помните, что ток через резистор идет от более высокой полярности к более низкой полярности.

Принятие вышеизложенных допущений не повредит вашим расчетам, так как все они будут выполнены с вашими ответами в конце. То есть, если принять направление для определенного тока и получить отрицательный результат, это просто означает, что ваше предполагаемое направление неверно и, наоборот, наоборот.

Надеюсь, это поможет! И, может быть, вы можете сделать подход с вашим двоюродным братом, пройдя анализ Mesh и Node. Это может быть лучше. Просто покажи примеры! : D