Кіріспе

Керхгофтың контурлық заңдары – электр тізбектерінің элементтік моделіндегі ток пен потенциалдар айырмашылығымен (көбінесе кернеу деп аталады) байланысты екі теңдеу. Оларды алғаш рет 1845 жылы неміс физигі Густав Кирхофф сипаттаған. Бұл Георг Омның жұмысын кеңейтіп, Джеймс Клерк Максвеллдің жұмысына дейін жасалған. Электр инженериясында кеңінен қолданылатын бұл заңдар Кирхоффтың ережелері немесе жай ғана Кирхоффтың заңдары деп те аталады. Бұл заңдарды уақыт және жиілік салаларында қолдануға болады және олар тізбектерді талдаудың негізін құрайды. Керхгофтың екі заңы да төмен жиіліктерде Максвелл теңдеулерінен туындайтын салдарлар ретінде қарастырылуы мүмкін. Олар тұрақты ток тізбектері үшін, сондай-ақ электромагниттік сәулеленудің толқын ұзындығы тізбектердің өлшемдерінен әлдеқайда үлкен жиіліктегі айнымалы ток тізбектері үшін де дәл.

Қолданылуы

Кирхгофтың тоқ заңының матрицалық түрі SPICE сияқты көптеген схемалық симуляция бағдарламалық қамтамасының негізі болып табылады. Тоқ заңы Ом заңымен бірге түйіндық талдау жүргізу үшін қолданылады. Бұл заң кез келген жиынтық тізбекке, оның сипатына қарамастан қолданылады; бір жақты немесе екі жақты, активті немесе пассивті, сызықтық немесе сызықтық емес.

Бірлік элементтермен нақты схемаларды модельдеу

Сұлбаның жиынтық элементтеріне жасалған жуықтау төмен жиіліктерде дәл болады. Жоғары жиіліктерде өткізгіштердегі шашыраған ағындар мен өзгеріп отыратын заряд тығыздықтары маңызды рөл атқарады. Белгілі бір шекке дейін, мұндай тізбектерді паразиттік компоненттерді пайдаланып модельдеу мүмкін. Бірақ жиіліктер тым жоғары болса, шекті элементтерді модельдеу немесе басқа техникаларды қолданып, өрістерді тікелей симуляциялау тиімдірек болуы мүмкін. Екі заңды да қолдануға болатын тізбектерді модельдеу үшін физикалық тізбек элементтері мен идеалды жиынтық элементтер арасындағы айырмашылықты түсіну қажет. Мысалы, сым – идеалды өткізгіш емес. Идеалды өткізгіштен өзгеше, сымдар бір-бірімен (және өздерімен) индуктивті және сыйымдылық арқылы байланыса алады, сондай-ақ оларда шекті таралу кешігуі болады. Нақты өткізгіштерді сыйымдылықты модельдеу үшін өткізгіштер арасында таратылған паразиттік сыйымдылықтарды, ал индуктивті байланысты модельдеу үшін паразиттік (өзара) индуктивтілікті ескере отырып, жиынтық элементтер арқылы модельдеуге болады. Сымдардың өздік индукциясы да бар.