Erklären Sie Kirchoffs Gesetz in einfachem Englisch

Ich habe Probleme, meinem Cousin, der im ersten Jahr Ingenieurwissenschaften studiert, die Gesetze von Kirchoff zu erklären. Kann mir jemand in einfachem Englisch erklären. Vielen Dank im Voraus :)

Kirchhoffs aktuelles Gesetz (KCL): Die Summe der Ströme in einem Knoten ist Null.

Angenommen, Sie haben 5 Drähte in einem Knoten, wie gezeigt, und $I_1$ , $I_3$ und $I_4$ versorgen den Knoten mit Strom. Dieser Strom muss irgendwohin und wird durch $I_2$ und I_5 vom Knoten geleitet$I_5$ :

$I_2 + I_5 = I_1 + I_3 + I_4$

so dass

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

(Die Minuszeichen für $I_2$ und $I_5$ sind auf die umgekehrten Pfeile für diese Ströme zurückzuführen.)

Eine allgemeinere Form von KCL besagt, dass der Strom, der in eine geschlossene Grenze eintritt, gleich dem Strom ist, der sie verlässt:

Kirchhoffsches Spannungsgesetz (KVL): Die Summe der Spannungen in einem geschlossenen Stromkreis ist Null. Wenn Sie einen Stromkreis haben, der aus einer Batterie und einem Widerstand als Last besteht, beträgt die Spannung über dem Widerstand (das Minuszeichen bedeutet, dass Sie im Uhrzeigersinn von nach für die Batterie, aber von bis für den Widerstand). - + + $\mathrm{-V_{bat}}$$-$$+$$+$$-$

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

Dies gilt für jeden Pfad mit geschlossener Schleife, den Sie in einem Entwurf finden können, egal wie kompliziert und wie viele Zweige es gibt.

Kirchoffs Gesetz: Was rein geht, muss raus.

Stellen Sie sich einen Bürgersteig vor, auf dem sich Menschen bewegen. Angenommen, jeder bleibt in Bewegung und hört nie auf. Nehmen Sie jetzt einen Punkt auf dem Bürgersteig. Zählen Sie die Anzahl der Personen, die diesen Punkt betreten, und die Anzahl der Personen, die diesen Punkt verlassen. Die beiden Zahlen müssen gleich sein! Da Sie nicht plötzlich zusätzliche Personen erstellen oder vorhandene Personen (legal) verdampfen können, ist die Anzahl der Personen konstant, und was bis zu diesem Punkt kommt, muss aus diesem Punkt herausgehen.

 |   |
 |   |
 |   |
 xxxxx
 xxxxx   <---- measuring point
 xxxxx
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Mit anderen Worten, das "xxxx" ist ein Quadrat auf dem Bürgersteig. Niemand darf dort verweilen. Jeder, der diesen Platz betritt, muss aussteigen! Somit ist Zahl in gleich Zahl aus!

Teilen Sie nun eine Seite in zwei Bürgersteige. Es fällt mir schwer, hier zu zeichnen, ich hoffe, dass dies richtig herauskommt:

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

Jetzt gehen Leute in das obere und das untere Paar. Es ist immer noch wahr, dass die Anzahl der Personen, die den "xxxx" -Punkt überqueren, die gleiche sein muss wie in "out". Wenn also die Oberseite eine Eingabe und die unteren zwei Ausgaben sind, können wir die Summe der Personen sagen, die aus den beiden herauskommen Die Ausgänge entsprechen der Zahl oben.

Stellen Sie sich JEDE ANZAHL von Ein- und Ausgängen vor, die sich alle am XXX-Punkt verbinden. Unter der Annahme, dass sich alle weiter bewegen, muss die Anzahl der Personen, die das einzelne Bürgersteigquadrat mit dem Namen "xxx" überqueren, der Anzahl der Personen entsprechen, die das xxx-Quadrat verlassen.

Jeder einzelne Punkt in einem Draht ist wie unser einzelnes Quadrat auf unserem Bürgersteig. Wenn Sie einen einzelnen Punkt irgendwo entlang betrachten, da viele Elektronen, die in diesen Punkt kommen, auch diesen Punkt verlassen! Weil keiner "verweilt". Einfach, was?

Komplexer geht es nicht: Stecken Sie einen Finger ins Wasser des Flusses. Es strömt so viel Wasser in Ihren Finger, wie es verlässt! Im wahrsten Sinne des Wortes ist der Strom über einen beliebigen Punkt, Unterpunkt, Bereich, eine Gruppe von Punkten, was auch immer, der gleiche Eingang wie der Ausgang, es sei denn, er "sammelt sich", dh er erfährt Kapazität! Mehrere Zuflüsse kommen herein, mehrere Ströme gehen aus, egal, Wasser über einen beliebigen Punkt erfährt Ausgabe = Eingabe.

Schauen Sie sich das erste Diagramm oben in Stevenvhs Antwort an, mit den lila Pfeilen, von denen einige nach innen und andere nach außen zeigen. Ordnen Sie sie neu an, sodass alle nach innen zeigenden Pfeile links und alle nach außen zeigenden Pfeile rechts sind. Stellen Sie sich diese als unsere Bürgersteige vor. Nur für Elektronen *. Die Anzahl (von Personen oder Elektronen), die von links hereinkommt, muss der Anzahl von rechts entsprechen. Das ist offensichtlich, oder? Weil keiner von ihnen an diesem Punkt in der Mitte verweilen darf (dh es hat keine Kapazität, bekommen Sie es, Kapazität!).

Capisci?

*) Weil Elektronen auch Menschen sind!

Ich werde versuchen, dies so einfach wie möglich zu beantworten. So habe ich es vor ein paar Jahren verstanden. Bin ein Student der Computertechnik.

Es gibt zwei Methoden: KCL (befasst sich mit Strom) und KVL (befasst sich mit Spannungen).

Die Grundidee ist, dass immer INPUT = OUTPUT.

Bei einer Batterie oder einer Spannungsquelle (Eingang) entspricht dies immer dem, was in die anderen Teile des Stromkreises fließt, oder dem Verlust der Leistung (Ausgang).

Anwendung dieses Konzepts mit KVL:
Spannungsquelle [Eingang] = Spannung über alle Schaltungskomponenten [Ausgang]

Machen Sie es sich zur Aufgabe, nur die Spannungen zwischen den verschiedenen Komponenten und ihre jeweiligen Polaritäten aufgrund der Stromrichtung zu ermitteln.

Bei KCL wird das gleiche Eingabe-Ausgabe-Konzept jedoch mit einem anderen Ansatz verfolgt: Was in einem Knoten [einem Punkt] enthalten ist, muss herauskommen.

Jeder Strom, der in einen Knoten fließt, muss also ausgehen. Unabhängig davon, ob 2 oder 5 Ströme in einen Knoten fließen, muss es mindestens eine Richtung geben, in die er fließt. Beispiel:
Strom in1 + Strom in2 = Strom aus 3

Beim Zeichnen muss also immer mindestens ein Pfeil auf einen Knoten und mindestens ein Pfeil außerhalb des Knotens vorhanden sein.

Nun, wie man diese "In-Knoten" -Pfeile und "Aus-Knoten" -Pfeile darstellt.
"In Ströme": (Spannung vom Ursprungsknoten - Spannung des Knotens) / Widerstand
"Aus Knotenströmen": (Spannung des Knotens - Spannung des Zielknotens) / Widerstand

Denken Sie daran, dass ein Strom über einen Widerstand von einer höheren zu einer niedrigeren Polarität wechselt.

Wenn Sie die oben genannten Annahmen treffen, werden Ihre Berechnungen nicht beeinträchtigt, da alle am Ende Ihre Antworten enthalten. Das heißt, wenn man eine Richtung für einen bestimmten Strom annehmen würde und ein negatives Ergebnis erhält, bedeutet dies nur, dass die angenommene Richtung falsch ist und tatsächlich umgekehrt.

Ich hoffe das hilft! Und vielleicht können Sie den Ansatz mit Ihrem Cousin machen, indem Sie die Netz- und Knotenanalyse durchgehen. Es könnte besser sein. Zeigen Sie einfach Beispiele! : D.