ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff, ຫລື KVL, ອະ ທິ ບາຍ ເຖິງ ວິ ທີ ທີ່ voltage ປະ ພຶດ ໃນ ວົງ ຈອນ. ມັນ ກ່າວ ວ່າ ການ ເພີ່ມ ທະວີ ຂຶ້ນ ແລະ ການ ຫລຸດ ຈໍານວນ ທັງ ຫມົດ ຕ້ອງ ມີ ຄວາມ ສົມ ດຸນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ KVL ເປັນປະໂຫຍດໃນການຊອກຫາຄ່າທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກ, ກວດເບິ່ງການຄິດໄລ່ ແລະ ເຂົ້າໃຈທິດທາງຂອງວົງຈອນ, ຂົ້ວ ແລະ ປະເພດຫມວດ. ບົດຄວາມນີ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບສ່ວນເຫຼົ່ານີ້ແລະການນໍາໃຊ້ແທ້ໆໃນການວິເຄາະ.
ຄ1. ພື້ນຖານ ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
ຄ2. ເຄື່ອງຫມາຍ Voltage ແລະ Loop Direction
ຄ3. ການ ນໍາ ໃຊ້ ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
ຄ4. ວິທີທີ່ KVL ເຮັດວຽກໃນຫມວດປະເພດຕ່າງໆ
ຄ5. ການ ໃຊ້ KVL ກັບ ກົດ ຂອງ Ohm ແລະ ການ ວິ ໄຈ Mesh
ຄ6. ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປໃນການນໍາໃຊ້ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
ຄ7. KVL vs. KCL ໃນການວິເຄາະຫມວດ
ຄ8. ສະຫລຸບ
ຄ9. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພື້ນຖານ ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff, ຫລື KVL, ອະທິບາຍ ເຖິງ ວິທີ ທີ່ voltage ກະທໍາ ໃນ ວົງ ຈອນ ປິດ. ມັນ ໃຫ້ ວິທີ ທີ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ ທີ່ ຈະ ເຂົ້າ ໃຈ ວິທີ ທີ່ voltage ຖືກ ແບ່ງປັນ ເມື່ອ ກະ ແສ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ຜ່ານ ຫມວດ. ແນວຄິດຫຼັກກໍຄືເມື່ອເຈົ້າເຄື່ອນຍ້າຍໄປຮອບວົງຈອນທີ່ຄົບຖ້ວນ ການປ່ຽນແປງຂອງแรงดันທັງຫມົດຕ້ອງດຸນດ່ຽງເມື່ອເຈົ້າກັບຄືນໄປຫາຈຸດເລີ່ມຕົ້ນ.
KVL ກ່າວ ວ່າ ຈໍານວນ ອັກຄະ ສາວົກ ຂອງ volt ທັງ ຫມົດ ໃນ ວົງ ລ້ອມ ທີ່ ປິດ ແມ່ນ 0. ເວົ້າງ່າຍໆ แรงดันທັງຫມົດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນໃນວົງຈອນຕ້ອງເທົ່າກັບแรงดันທັງຫມົດທີ່ຫລຸດລົງໃນຫມວດ. ດ້ວຍ ເຫດ ນີ້ KVL ຈຶ່ງ ຖືກ ເອີ້ນ ວ່າ ກົດ ຂອງ ຄວາມ ສົມ ດຸນ ຂອງ voltage. ຮູບແບບມາດຕະຖານຂອງກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff ແມ່ນ:
ΣV = 0
ມັນ ອາດ ຖືກ ຂຽນ ວ່າ:
Sum of voltage rises = Sum of voltage ຫລຸດລົງ
ເຄື່ອງຫມາຍ Voltage ແລະ Loop Direction
ເມື່ອໃຊ້ KVL, ວົງຈອນສາມາດຕິດຕາມຕາມเข็มนาฬิกาຫຼືກົງກັນຂ້າມ. ການ ເລືອກ ບໍ່ ສໍາຄັນ ຕາບ ໃດ ທີ່ ຍັງ ຕິດຕາມ ທິດ ທາງ ດຽວ ກັນ ຕະຫລອດ ທົ່ວ ວິທີ ການ. ສິ່ງ ທີ່ ສໍາ ຄັນ ຄື ວິ ທີ ທີ່ ແຕ່ ລະ ພາກ ສ່ວນ ຖືກ ຂ້າມ ກັນ. ການເຄື່ອນຍ້າຍຈາກขั้วລົບໄປສູ່ขั้วບວກແມ່ນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງแรงดัน, ໃນຂະນະທີ່ການເຄື່ອນຍ້າຍຈາກขั้วບວກໄປສູ່ທາງລົບແມ່ນການຫລຸດລົງຂອງแรงดัน. ສໍາລັບ resistor, ການເດີນທາງໄປໃນທິດທາງດຽວກັນກັບກະແສເຮັດໃຫ້แรงดันຫລຸດລົງ, ແລະການເດີນທາງກັບກະແສຈະເຮັດໃຫ້แรงดันສູງຂຶ້ນ. ຄວາມຜິດພາດຂອງເຄື່ອງຫມາຍ KVL ສ່ວນຫຼາຍມາຈາກການປ່ຽນທິດທາງຂອງວົງຈອນໃນກາງຫຼືການກໍານົດຂົ້ວຂອງຕ້ານທານທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງ.
ກົດການເຊັນໄວ:
• Negative to positive = voltage ເພີ່ມຂຶ້ນ
• ບວກເຖິງລົບ = voltage ຫລຸດລົງ
• ຜ່ານ resistor: with current = drop, against current = rise
ການ ນໍາ ໃຊ້ ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff ຈະ ງ່າຍ ຂຶ້ນ ທີ່ ຈະ ຕິດ ຕາມ ໃນ ຫມວດ low voltage ທີ່ ລຽບ ງ່າຍ. ຍົກ ຕົວຢ່າງ ໄຟ ສຸກ ເສີນ ທີ່ ສາມາດ ชาร์จ ໄດ້. ສົມມຸດວ່າຖ່ານ 12 V ໃຫ້ພະລັງງານແກ່ module LED ແລະ resistor series. ຖ້າmodule LED ໃຊ້ 8 V, 4 V ທີ່ເຫຼືອຕ້ອງປາກົດຂ້າມຕົວຕ້ານທານ, ເພາະການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງแรงดันທັງຫມົດແລະການຫລຸດລົງຂອງแรงดันທັງຫມົດໃນວົງຈອນຕ້ອງສົມດຸນ.
12 V − 8 V − 4 V = 0
ຖ້າກະແສຫມວດແມ່ນ 0.5 A, ຄ່າ resistor ແມ່ນ:
R = 4 V / 0.5 A = 8 Ω
ນີ້ ຄື ວິ ທີ ທີ່ KVL ຖືກ ນໍາ ໃຊ້ ໃນ ການ ປະ ຕິ ບັດ. ເມື່ອລະບຸໄດ້ແຫຼ່ງ voltage ແລະ ຫນຶ່ງຢົດທີ່ຮູ້ຈັກແລ້ວ, volt ທີ່ເຫຼືອຢູ່ໃນວົງຈອນສາມາດພົບແລະໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ຄ່າສ່ວນປະກອບຫຼືກວດເບິ່ງວ່າຫມວດເຮັດວຽກຕາມປົກກະຕິຫຼືບໍ່.
ວິທີທີ່ KVL ເຮັດວຽກໃນຫມວດປະເພດຕ່າງໆ
ຫມວດຊຸດ
ໃນຫມວດຊຸດ, KVL ແມ່ນໂດຍກົງທີ່ສຸດທີ່ຈະນໍາໃຊ້ເພາະມີພຽງວົງດຽວເທົ່ານັ້ນ. ແຫຼ່ງแรงดันເທົ່າກັບຜົນລວມຂອງแรงดันທີ່ຫລຸດລົງໃນສ່ວນປະກອບທັງຫມົດໃນເສັ້ນທາງນັ້ນ. ຖ້າຕົວຕ້ານທານຫນຶ່ງຫລຸດ 4 V ແລະອີກໂຕຫນຶ່ງຫລຸດ 8 V, ແຫຼ່ງຕ້ອງໃຫ້ 12 V. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ຫມວດຊຸດເປັນບ່ອນທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດທີ່ຈະເຫັນວ່າ KVL ເຮັດວຽກແນວໃດໃນການປະຕິບັດ.
ຫມວດຄຽງຄູ່ກັນ
ໃນຫມວດຄຽງຄູ່ກັນ, KVL ຖືກນໍາໃຊ້ກັບແຕ່ລະວົງຈອນທີ່ເກີດຈາກແຫຼ່ງແລະສາຂາແຕ່ລະສາຂາ. ເຖິງແມ່ນວ່າກະແສຈະແຍກລະຫວ່າງສາຂາ, ແຕ່แรงดันອ້ອມຮອບແຕ່ລະວົງຍັງຕ້ອງດຸນດ່ຽງ. ດ້ວຍເຫດນີ້ແຕ່ລະສາຂາຈຶ່ງມີแรงดันເທົ່າກັນກັບແຫຼ່ງ ເຖິງແມ່ນວ່າກະແສຂອງສາຂາຈະແຕກຕ່າງກັນກໍຕາມ.
ຫມວດຫຼາຍວົງ
ໃນຫມວດຫຼາຍວົງ, KVL ຖືກຂຽນເທື່ອລະວົງ. ແຕ່ ລະ ວົງ ຈະ ສ້າງ equation ຂອງ ມັນ ເອງ ອີງ ຕາມ volt ທີ່ ສູງ ຂຶ້ນ ແລະ ລົງ ຕາມ ເສັ້ນ ທາງ ນັ້ນ, ແລະ ຈາກ ນັ້ນ ສົມ ການ ຈະ ຖືກ ແກ້ ໄຂ ນໍາ ກັນ. ນີ້ ຄື ບ່ອນ ທີ່ KVL ມີ ປະ ໂຫຍດ ຫລາຍ ຂຶ້ນ ໃນ ການ ວິ ໄຈ ຫມວດ ແທ້ໆ, ເພາະ ມັນ ຊ່ວຍ ຈັດ ການ ກັບ ສ່ວນ ປະ ກອບ ທີ່ ແບ່ງ ປັນ ແລະ ຄ່າ ທີ່ ບໍ່ ຮູ້ ຈັກ ຫລາຍໆ ຢ່າງ.
ການ ໃຊ້ KVL ກັບ ກົດ ຂອງ Ohm ແລະ ການ ວິ ໄຈ Mesh
KVL ກັບກົດຫມາຍຂອງໂອມ
KVL ຈະໃຊ້ການໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນເມື່ອມັນຖືກປະກອບເຂົ້າກັບກົດຫມາຍຂອງໂອມ. ເມື່ອຂຽນแรงดันຂອງຕົວຕ້ານທານວ່າ V = IR, ສົມມຸດຂອງວົງຈອນສາມາດປ່ຽນເປັນການສະແດງທີ່ແກ້ໄຂໄດ້ສໍາລັບກະແສ, แรงดัน ຫຼື ຄວາມຕ້ານທານ. ຍົກຕົວຢ່າງ, ຖ້າແຫຼ່ງ 12 V ສະຫນອງ resistor ສອງຊຸດ 2 Ω ແລະ 4 Ω, ສົມມຸດວົງຈອນຄື:
12 − 2I − 4I = 0
ການ ແກ້ ໄຂ ຈະ ໄດ້ I = 2 A. ຈາກທີ່ນັ້ນ, ການຫລຸດລົງຂອງแรงดันແມ່ນ 4 V ຂ້າມຕົວຕ້ານທານ 2 Ω ແລະ 8 V ຂ້າມຕົວຕ້ານທານ 4 Ω. ນີ້ເປັນວິທີຫນຶ່ງທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດ KVL ໃນການຄິດໄລ່ຫມວດພື້ນຖານ.
KVL ໃນການວິເຄາະ Mesh
ໃນຫມວດຫຼາຍວົງ, KVL ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ຜ່ານການວິເຄາະ mesh. ມີການຂຽນສົມມຸດວົງຈອນທີ່ແຍກກັນສໍາລັບແຕ່ລະmesh ແລະສ່ວນປະກອບທີ່ແບ່ງປັນຈະລວມຢູ່ໃນທັງສອງສົມມຸດໂດຍອີງຕາມກະແສວົງຈອນທີ່ສົມມຸດໄວ້. ວິທີນີ້ມີປະໂຫຍດເປັນພິເສດເມື່ອຫມວດມີຫຼາຍວົງຈອນ, resistors ທີ່ແບ່ງປັນຫຼືຫຼາຍກວ່າຫນຶ່ງແຫຼ່ງ. ແທນທີ່ຈະແກ້ໄຂຫມວດທັງຫມົດໃນເວລາດຽວກັນ, ການວິເຄາະ mesh ຈະແຍກມັນອອກເປັນວົງຈອນທີ່ສາມາດແກ້ໄຂນໍາກັນໄດ້ໃນວິທີທີ່ເປັນລະບຽບຫຼາຍຂຶ້ນ.
ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປໃນການນໍາໃຊ້ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff
| ຄວາມຜິດພາດ | ມີ ຫຍັງ ເກີດ ຂຶ້ນ |
|---|---|
| ບໍ່ ເອົາ ໃຈ ໃສ່ ກັບ ການ ຂົ່ມ ເຫັງ | ສົມມຸດຈະບໍ່ຖືກຕ້ອງເຖິງແມ່ນວ່າຄ່າแรงดันຖືກຕ້ອງ |
| Mixing Loop Directions | ການມອບຫມາຍເຄື່ອງຫມາຍບໍ່ສອດຄ່ອງ |
| ເຄື່ອງຫມາຍຕ້ານທານກັບຄືນ | Voltage rises and drops ຖືກຂຽນບໍ່ຖືກຕ້ອງ |
| ການ ປະ ຕິ ບັດ ຕໍ່ ຄໍາ ຕອບ ໃນ ທາງ ລົບ ວ່າ ເປັນ ຄວາມ ລົ້ມ ເຫ ລວ | ຜົນທີ່ຖືກຕ້ອງອາດຈະເຂົ້າໃຈຜິດ |
| ການ ປະ ຕິ ບັດ ຕໍ່ KVL ວ່າ ເປັນ ພຽງ series ເທົ່າ ນັ້ນ | ກົດຫມາຍຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງແຄບເກີນໄປ |
| ການຂຽນ Equations ກ່ອນຈະຕັ້ງຊື່ຫມວດ | ຄວາມຜິດພາດໃນການຕັ້ງຄ່າມີໂອກາດຫຼາຍຂຶ້ນ |
KVL vs. KCL ໃນການວິເຄາະຫມວດ
ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff ແລະ ກົດ ປະຈຸ ບັນ ຂອງ Kirchhoff ແມ່ນ ກ່ຽວ ພັນ ກັນ, ແຕ່ ມັນ ບັນຍາຍ ເຖິງ ພາກສ່ວນ ທີ່ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ ຂອງ ພຶດຕິ ກໍາ ຂອງ ຫມວດ. KVL ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມສົມດຸນຂອງแรงดันໃນວົງຈອນປິດ, ໃນຂະນະທີ່ KCL ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມສົມດຸນຂອງກະແສທີ່ຈຸດຫຼືຈຸດເຊື່ອມຕໍ່. ໃນຫຼາຍຫມວດ ກົດຫມາຍທັງສອງແມ່ນຈໍາເປັນເພາະแรงดันແລະກະແສຕ້ອງປະຕິບັດຕາມກົດຄວາມສົມດຸນຂອງມັນເອງ.
KVL ແມ່ນອີງໃສ່ການຮັກສາພະລັງງານ, ໃນຂະນະທີ່ KCL ແມ່ນອີງໃສ່ການຮັກສາປະໂຫຍດ. ກົດຫມາຍເຫຼົ່ານີ້ສະຫນັບສະຫນູນກົດພື້ນຖານທີ່ໃຊ້ໃນການວິເຄາະຫມວດ.
| ກົດຫມາຍ | ເຈາະ ຈົງ | ອີງ ຕາມ | ໃຊ້ທີ່ |
|---|---|---|---|
| KVL | ຄວາມສົມດຸນຂອງแรงดัน | ການປົກປັກຮັກສາພະລັງງານ | ວົງຈອນປິດ |
| KCL | ຄວາມສົມດຸນໃນປະຈຸບັນ | ການປົກປັກຮັກສາຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ | Nodes ຫຼື Junctions |
ການສະຫລຸບ
ກົດ Voltage ຂອງ Kirchhoff ເປັນ ກົດ ທີ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ ສໍາລັບ ການ ສຶກສາ voltage ໃນ ຫມວດ ປິດ. ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເພີ່ມຂຶ້ນແລະການຫລຸດລົງຂອງแรงดันຕ້ອງດຸນດ່ຽງສະເຫມີໃນວົງຈອນ. ບົດຄວາມນີ້ລວມເຖິງກົດຫຼັກ, ທິດທາງຂອງເຄື່ອງຫມາຍ, ປະເພດຫມວດ, ຄວາມຜິດພາດທົ່ວໄປ ແລະ ການໃຊ້ KVL ກັບກົດຫມາຍຂອງ Ohm, ການວິເຄາະ mesh, ການແກ້ໄຂບັນຫາ ແລະ KCL. ຈຸດເຫຼົ່ານີ້ອະທິບາຍເຖິງວິທີທີ່ KVL ສະຫນັບສະຫນູນການວິເຄາະຫມວດທີ່ຖືກຕ້ອງແລະເປັນລະບຽບພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຫມວດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ເປັນຫຍັງສົມມຸດ KVL ທີ່ຖືກຕ້ອງຈຶ່ງຍັງສາມາດສ້າງຄ່າแรงดันຫຼືກະແສລົບໄດ້?
ກ1. ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຜົນທີ່ບໍ່ດີບໍ່ໄດ້ຫມາຍຄວາມວ່າການຄິດໄລ່ບໍ່ສໍາເລັດ. ຕາມປົກກະຕິແລ້ວຫມາຍຄວາມວ່າທິດທາງຂອງຂົ້ວຫຼືກະແສທີ່ສົມມຸດແມ່ນກົງກັນຂ້າມກັບສະພາບຂອງຫມວດແທ້ໆ, ໃນຂະນະທີ່ການຕັ້ງຄ່າ KVL ເອງຍັງໃຊ້ໄດ້.
ໃນຫມວດຄຽງຄູ່ກັນ ເປັນຫຍັງແຕ່ລະສາຂາຈຶ່ງຍັງສະຫນອງ KVL ເຖິງແມ່ນວ່າກະແສຂອງກິ່ງຈະແຕກຕ່າງກັນກໍຕາມ?
ກ2. ເພາະວ່າ KVL ແມ່ນອີງໃສ່ຄວາມສົມດຸນຂອງแรงดัน, ບໍ່ແມ່ນຄວາມສົມດຸນຂອງກະແສ. ແຕ່ ລະ ສາຂາ ຈະ ສ້າງ ວົງ ຈອນ ປິດ ຂອງ ມັນ ເອງ ກັບ ແຫລ່ງ, ດັ່ງນັ້ນ ການ ເພີ່ມ ທະວີ ແລະ ການ ຫລຸດ ຈໍານວນ ຂອງ volt ທັງ ຫມົດ ໃນ ວົງ ຈອນ ນັ້ນ ຕ້ອງ ຍັງ ສົມ ດຸນ ຢູ່, ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ກະ ແສ ໃນ ກິ່ງ ງ່າ ບໍ່ ຄື ກັນ.
ເມື່ອໃດ KVL ພຽງຢ່າງດຽວບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະແກ້ໄຂຫມວດໂດຍກົງ?
ກ3. KVL ພຽງຢ່າງດຽວມັກຈະບໍ່ພຽງພໍເມື່ອຫມວດມີຕົວຕ້ານທານທີ່ມີກະແສທີ່ບໍ່ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກຫຼືມີປະລິມານຫຼາຍທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກ. ໃນ ກໍລະນີ ນັ້ນ, ມັນ ຈະ ມີ ປະ ໂຫຍດ ຫລາຍ ຂຶ້ນ ເມື່ອ ປະສົມ ກັບ ກົດ ຂອງ Ohm ຫລື ກັບ mesh equations.
ການວິເຄາະ mesh ນໍາ ໃຊ້ KVL ແນວໃດ ເມື່ອສອງວົງຈອນແບ່ງປັນ resistor ດຽວກັນ?
ກ4. ໃນການວິເຄາະ mesh, ແຕ່ລະວົງຈະມີสมການ KVL ຂອງມັນເອງ ແລະ resistor ທີ່ແບ່ງປັນຈະປາກົດໃນທັງສອງສົມການ. ຄໍາສັບຂອງแรงดันຂອງມັນຖືກຂຽນໂດຍອີງໃສ່ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງກະແສວົງຈອນທີ່ສົມມຸດໄວ້, ຊຶ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ມີການແກ້ໄຂສົມມຸດສອງວົງຈອນນໍາກັນ.
ອັນໃດຕາມປົກກະຕິແລ້ວຈະເຮັດໃຫ້ KVL equation ເບິ່ງຜິດເຖິງແມ່ນວ່າການຄິດໄລ່ຖືກຕ້ອງ?
ກ5. ສາ ເຫດ ທີ່ ທໍາ ມະ ດາ ແມ່ນ ການ ມອບ ຫມາຍ ເຄື່ອງ ຫມາຍ ທີ່ ບໍ່ ສະ ຫມ່ໍາ ສະ ເຫມີ. ສິ່ງນີ້ມັກຈະເກີດຂຶ້ນເມື່ອບໍ່ເອົາໃຈໃສ່ຂົ້ວ, ທິດທາງຂອງວົງຈອນປ່ຽນໄປໃນກາງທາງ, ຫຼືການຫລຸດລົງຂອງแรงดันຕ້ານທານຖືກຂຽນດ້ວຍເຄື່ອງຫມາຍທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ.
