Confusión sobre KVL

0

Estoy un poco confundido cuando se trata de la Ley de Voltaje de Kirchoff. Entonces, sé que dice que la ganancia de voltaje en un bucle es igual a la caída de voltaje. Eso tiene sentido ya que es simplemente la ley de conservación de la energía. Sin embargo, lo que no entiendo es cómo se aplica en uno de los bucles solo con resistencias.

En el bucle, según KVL, el aumento de voltaje = caída de voltaje. Sin embargo, las resistencias no suministran voltaje, solo lo disipan. Por lo tanto, asumo que las caídas de voltaje también serían 0, pero según KVL, se caería un poco de voltaje a través de cada resistencia. Además, hacemos un movimiento hacia la derecha cuando hacemos KVL, pero ¿cómo podemos hacerlo si, por ejemplo, en una de las resistencias la corriente se mueve en la dirección de las agujas del reloj que usamos para analizar el circuito? ¿Podemos simplemente ignorar la dirección de la corriente real y analizarla en el sentido de las agujas del reloj? Si es así, ¿por qué podemos hacer eso?

    
pregunta Lew Rod

4 respuestas

1

Las corrientes son ficticias. Incluso podría hacer más de lo que parece obvio utilizando bucles que terminan duplicando otros bucles, si así lo desea. Pero cuando hay dos o más que se suman a través de una única resistencia, la corriente real será la suma de cada una para la que se resuelva. La idea principal aquí es obtener al menos tantas ecuaciones como corrientes, para que puedas resolver cada una de ellas.

Supongamos que estuvieras mirando una tierra de cultivo grande y de aspecto complicado. Tiene colinas, crestas, secciones de tierras bajas, valles, etc. También hay un montón de estanques dispuestos. Algunos cavaron en las colinas, algunos en tierras bajas, otros en otros lugares. Entre cada una hay trincheras a otros estanques cercanos. Usted sabe que la energía potencial de los estanques superiores es más que la energía potencial de los más bajos y que el agua tenderá a fluir de mayor a menor. Pero el sistema es complejo. Una cosa de la que puede estar absolutamente seguro es que si elige cualquier "bucle" que lo lleve de regreso al mismo estanque de inicio, la energía potencial será exactamente la misma (por supuesto). Esta energía potencial es como el voltaje aquí. Y hace que el agua fluya hacia afuera desde allí, al menos en algunas direcciones.

Podría intentar resolver los detalles (tasas de flujo, etc.), pero sería complicado. Pero otra forma sería simplemente "asumir" que la corriente fluye alrededor de cualquier bucle que elija para volver al comienzo. Obviamente, esta corriente a veces fluiría cuesta abajo y a veces cuesta arriba para volver al comienzo. Pero todos los cambios en la energía potencial de un estanque a otro tendrían que resolverse para que la suma sea total a cero, una vez que este flujo hipotético de agua regrese.

No estás diciendo que el agua real realmente fluye de esa manera. Usted simplemente está suponiendo que hay una corriente de este tipo y está concluyendo algo sobre los resultados del cambio de energía potencial de dicha corriente una vez que hace un circuito completo (o cualquier circuito completo).

También sabes que si pudieras resolver estas hipotéticas corrientes individualmente, donde se sumen porque fluyen en el mismo "canal" de un estanque a otro, la suma de éstas debería ser igual la corriente real, si la has medido.

Pero configurar las ecuaciones es mucho más "de memoria" de esta manera, asumiendo estas corrientes ficticias y luego puede resolver la totalidad del sistema y sumarlas todas sabiendo que los totales deben, por supuesto, ajustarse a lo que En realidad encontrar al final.

Simplemente simplifica las cosas para poder ignorar todo el desorden complejo y, en su lugar, concentrarse en cada bucle de uno en uno y luego combinar ese resultado como el último paso.

Por supuesto, podrías intentar resolver esto como un "sistema total" de muchísimos menos fáciles de construir ecuaciones. Y obtén la misma respuesta. Pero de esta manera le permite reducir el problema a un conjunto de problemas mucho más pequeños y fáciles que luego se componen juntos. Y afortunadamente, hay un campo completo de matemáticas que trata con las soluciones simultáneas de tales ecuaciones lineales que ayudan a hacer que este último paso sea "factible" también por otro proceso "de memoria". Por lo tanto, puede combinar dos métodos "de memoria", cada uno de ellos abordable por separado y en formas mucho menos complejas, y aún así alcanzar un resultado real complicado.

Solo ve con el flujo, por así decirlo. Funciona.

Solo para sorprender un poco tu mente:

También hay muchas cosas como esta en matemáticas. Puedo expresar la idea de que la carga en un capacitor es \ $ Q = C \ cdot V \ $. Y luego, si es importante, convierta esto en una forma diferencial parcial de \ $ \ text {d} Q = C \ cdot \ text {d} V \ $ (asumiendo que el valor del capacitor es constante). Luego, simplemente salga del aire, si me importa, puedo introducir el tiempo simplemente dividiendo ambos lados de la ecuación por el diferencial de tiempo. También puedo hacer esto, arbitrariamente. Simplemente inventé la idea de que "el tiempo pasa" y que, por lo tanto, se puede dividir en pequeñas piezas infinitesimales. Así que la nueva ecuación, dividida arbitrariamente por otra variable de interés, es \ $ {\ text {d} Q \ over \ text {d} t} = C \ cdot {\ text {d} V \ over \ text {d} t} \ $. Tenga en cuenta que tomé una decisión y apliqué la idea a ambas partes para introducir el tiempo. Pero \ $ {\ text {d} Q \ over \ text {d} t} = I \ $, así que ahora \ $ I = C \ cdot {\ text {d} V \ over \ text {d} t} \ $, que también es cierto. Pero ten en cuenta que acabo de inventar la idea del tiempo, aquí. Podría haber inventado otra cosa, como la elevación o la velocidad del condensador en el espacio o la masa o cualquier otra cantidad medible. Puede que no signifique tanto, pero soy libre de hacerlo cuando y donde quiera.

También puedes inventar estas corrientes. Al final, las cosas deben resolverse y, en este caso, los circuitos sí apoyan la idea de superposición. Así que todo está bien.

    
respondido por el jonk
1

Creo que hay al menos dos conceptos erróneos que causan confusión:

  1. Es erróneo argumentar que KVL es solo la ley de conservación de la energía. Hay casos en los que KVL no es cierto y aún así la ley de conservación de la energía es cierta. (La ley de conservación de la energía es mucho más básica que KVL)
  2. Los resistores NO disipan el voltaje, sino que disipan la energía (es decir, convierten la energía eléctrica en calor; ¡gran diferencia!). Una resistencia puede muy bien verse como un dispositivo que causa tensión si la corriente la atraviesa.
    (La ley de Ohm puede verse de dos maneras: la tensión en una resistencia causa corriente.
    O: la corriente a través de una resistencia causa voltaje)
    Si una diferencia de voltaje a través de una resistencia es una caída de voltaje o un aumento de voltaje es completamente arbitrario dependiendo de si analiza el bucle en sentido horario o antihorario. Es importante que elija una convención (por ejemplo, analice todos los bucles CW) y se adhiera a ella para el análisis completo del circuito.
respondido por el Curd
0

No importa de qué manera escoja ir por cualquier ciclo para su análisis. Es mejor elegir la misma dirección para todos los bucles para mantener la coherencia y no confundirse.

Si la corriente finalmente viaja en la otra dirección, entonces la señal de esa corriente será negativa.

    
respondido por el Neil_UK
0

No, no puede ignorar la dirección de la corriente al aplicar KVL y, si lo hace, se violará la ley y no habrá el mismo valor en LHS y RHS si realiza el análisis. Debe mantener una dirección en el sentido de las agujas del reloj o en sentido antibloqueo de la corriente y, si se cambia la dirección de la corriente para la resistencia o una impedancia en un circuito, ese valor se tratará con un signo negativo.

    
respondido por el Dhans

Lea otras preguntas en las etiquetas